电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定锡精矿中8种杂质元素

马 丽

(北京矿冶研究总院，北京 102628)

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定锡精矿中8种杂质元素

马 丽

(北京矿冶研究总院，北京 102628)

应用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法同时测定锡精矿中钙、镁、铜、铅、锌、砷、锑、铋8种杂质元素。对锡精矿样品的分解方法进行了合理选择，并对测定时的元素分析谱线、基体及各测定元素间干扰情况等进行了讨论。采用硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸溶样，盐酸浸取。基体效应较小，各待测元素之间基本无干扰。测定结果与国家标准方法比对结果基本一致，相对标准偏差为1.3%～3.3%(n=11)，方法加标回收率为96.0%～105%，能满足实际工作中准确、高效地分析锡精矿中杂质元素的需要。

杂质元素；锡精矿；电感耦合等离子体原子发射光谱法；基体干扰

0 前言

锡精矿是锡冶炼工艺中的主要原料，锡精矿除了含主量元素锡外，还含有钙、镁、铜、铅、锌等多种杂质元素，准确、快速地测定锡精矿中各杂质元素的含量，对锡产品各工序参数的控制及整个生产工艺过程的质量指标和技术经济指标都起着至关重要的作用[1]。国家标准方法[2]和相关文献中，对于锡矿中杂质元素分析方法有原子吸收光谱法[3-5]、分光光度法[6]、氢化物发生-原子荧光光谱法[7]等，但都不能达到同时测定多种杂质元素的目的。本文采用硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸低温溶解样品，利用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定锡精矿中钙、镁、铜、铅、锌、砷、锑、铋8种杂质元素的含量，确定了相关分析条件以及各元素分析谱线，并进行了加标回收和精密度实验。方法易操作，准确度高，能满足对锡精矿样品进行快速准确地批量分析的要求。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

700-ES系列全谱直读等离子体原子发射光谱仪(安捷伦科技有限公司)，ICP ExpertTMII操作软件。

高频发生器功率：1.10 kW；雾化气流量：0.60 L/min；辅助气流量：1.5 L/min；等离子体气流量：15 L/min；观察高度：10 mm；进液泵速：15 r/min；稳定时间：20 s；一次读数时间：6 s。

1.2 主要试剂

钙、镁、铜、铅、锌、砷、铋单元素标准储备溶液(1 000 mg/L，钢研纳克检测技术有限公司，锑为500 mg/L)；混合系列标准溶液：用各元素标准储备溶液配制成含盐酸体积分数为10%的系列标准溶液。

在分析过程中仅使用确认为优级纯的试剂和蒸馏水(去离子水)。

1.3 实验方法

称取0.10 g(精确至0.000 1 g)样品于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入15 mL硝酸、5 mL盐酸、5 mL氢氟酸、2 mL高氯酸，摇匀。220～240 ℃加热蒸至溶液约为0.5 mL，加入5 mL盐酸，用少量水冲洗杯壁，加热溶解盐类，冷却，移入50 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。干过滤后的澄清液为待测试液1。随同试样做空白实验。分取5 mL干过滤后的澄清液于50 mL容量瓶中，补加5 mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀，制得待测溶液2。根据样品中元素含量，按选定的仪器工作条件对待测溶液1或2与标准溶液同时进行测定。

2 结果与讨论

2.1 溶样方法的选择

锡精矿样品组成复杂，分解困难，采用酸溶解样品后存在残渣，碱熔能彻底分解样品，但碱基体高不利于低含量元素的测定。分别采用酸溶法和碱熔法(用过氧化钠在银坩埚中溶解样品，稀盐酸浸取，定容并稀释10倍后测定)对云南锡业股份有限公司提供的两个锡精矿样品1#和2#进行分析，其测定结果见表1。

表1 酸溶解和过氧化钠熔解测定结果对比Table 1 Comparison of the determination results for the samples which were digested by acid and melt by sodium peroxide /%

由表1可见，对于含锡量较高(约78%和45%)的难溶锡精矿样品，酸溶后Sn基本存在于不溶残渣中，Fe、Al酸溶不完全。但对于Ca、Mg、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi的测定结果酸溶法和碱熔法基本一致，且酸溶法的检测下限更低。

2.2 基体干扰情况和分析谱线的选择

对大量锡精矿代表样品进行基体元素含量测定，考虑高含量基体对测定元素的干扰以及各测定元素间的干扰情况，确定各元素的分析谱线见表2。

表2 分析谱线Table 2 Spectral lines /nm

锡精矿样品中锡含量虽然高，但从表1中可以看出溶液中Sn的含量比较低，结合代表样品基体元素含量进行了相关基体干扰实验，结果表明，Sn(100 μg/mL)、Fe(1 000μg/mL)、Al(140 μg/mL)基体对0.5 μg/mL的各待测元素的测定基本无干扰。对于各分析元素之间的干扰情况为： Ca(500 μg/mL)对0.5 μg/mL其它待测元素的测定基本无干扰，Mg(100 μg/mL)、Cu(50 μg/mL)、Pb(900 μg/mL)、Zn(150 μg/mL)、As(150 μg/mL)、Sb(200 μg/mL)、Bi(150 μg/mL)均对其它待测元素的测定基本无干扰。

2.3 线性范围和检出限

用5个混合标准溶液和空白溶液绘制各待测元素的工作曲线(待测元素标准溶液浓度范围均为0～10 μg/mL，各元素相关系数均大于0.999)，同时测定11份试剂空白溶液，计算标准偏差，以3倍的标准偏差作为检出限见表3。由表3可以看出，该方法的检出限较低。

表3 各元素检出限Table 3 Detection limit for each element /(μg·mL-1)

2.4 精密度和准确度实验

按实验方法对2#样品中8种待测元素进行独立的11次分析测定，考察其方法的重现性。并对2#样品中Ca和Mg采用“GB/T1819.13—2004火焰原子吸收光谱法“、Cu采用”GB/T1819.14—2006火焰原子吸收光谱法“、Pb采用”GB/T1819.4—2004火焰原子吸收光谱法“、Zn采用”“GB/T1819.8—2004火焰原子吸收光谱法”、As采用“GB/T1819.5—2004蒸馏分离碘滴定法”、Sb采用“GB/T1819.6—2004火焰原子吸收光谱法”、Bi采用“GB/T1819.7—2004火焰原子吸收光谱法”进行分析，其对比结果见表4。

由表4结果可以看出，该方法测定结果的精密度较好，相对标准偏差在1.3%～3.3%。该方法各元素的测定结果和国家标准方法比对结果基本一致，相对误差均在国家标准允许误差范围内，该方法准确度较高。

表4 样品分析及对比结果Table 4 Sample analysis and comparison of the analytical results(n=11) /%

2.5 加标回收实验

在2#样品中加入一定量的待测元素标准溶液，按照实验方法进行加标回收实验，测定结果见表5。

表5 加标回收实验Table 5 Recovery experiments /%

由表5可见，该方法的加标回收率较高，在96.0%～105%。此方法准确、可行。

3 结语

采用四酸溶解样品，电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定锡精矿中8种杂质元素，流程简单快速，易于操作，紧密度高，准确性好。避免了传统方法只能单元素单独分析，操作繁琐等缺点，大大提高了分析检测的效率，并能满足实际工作中批量分析的需要。

[1] 陈永欣,吕泽娥,刘顺琼,等. 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锡精矿中杂质元素[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2008,28(4):20-22.

[2] 全国标准化技术委员会. GB/T1819—2004 锡精矿化学分析方法[S].北京:中国标准出版社,2004.

[3] 苏爱萍,施宝芝,张云.原子吸收光谱法测定锡精矿中的氧化钙和氧化镁[J].云南冶金,(YunnanMetallurgy),2011,40(6):57-61.

[4] 王皓莹.火试金-原子吸收光谱法测定锡阳极泥中金、银含量[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):59-61.

[5] 孔凡丽.火焰原子吸收光谱法测定锡渣中的铟[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):70-72.

[6] 陈林,贺与平. 碘液吸收砷化氢砷锑钼蓝分光光度法测定锡精矿中砷[J].云南冶金(YunnanMetallurgy),2011,40(6):50-52,56.

[7] 连小安. 氢化物发生-原子荧光光谱法测定锡精矿中的锑和铋[J].福建冶金(FujianMetallurgy),2011,40(3):36-39.

Determination of Eight Impurity Elements in Tin Concentrate byInductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES)

MA Li

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

A new method for determining eight kinds of impurity elements including Ca, Mg, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Bi in tin concentrate by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) was reported. A sample digesting method was reasonably selected. Analytical line for each element, matrix and the interference between analyzed elements were discussed. The sample was digested by nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid and perchloric acid. For this method, matrix effect is small, and there are almost no interference between each analyzed element. The results were in good agreement with those obtained by national standard method. The results were satisfactory with the relative standard deviations in the range of 1.3%-3.3%(n=11) and the recovery rates in the range of 96.0%-105%. This method can meet the requirement for accurate and efficient analysis of impurity elements in tin concentrates in real work.

impurity elements; tin concentrate; inductively coupled plasma atomic emission spectrometry; matrix interference

2016-01-11

2016-01-29

马丽，女，工程师，主要从事矿石及有色金属中杂项元素的分析测试研究。E-mail:mary791012@163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.009

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)03-0039-04