碱熔-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定重晶石中的铅

李 颖

(北京矿冶研究总院，北京 102628)

碱熔-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定重晶石中的铅

李 颖

(北京矿冶研究总院，北京 102628)

研究了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定重晶石中的Pb，建立了K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔剂熔融分解样品，同时以HCl为介质酸化溶解沉淀的方法。同时对比了熔融试剂和熔融时间两个因素的影响，结果表明混合熔剂高温熔融10 min就能将重晶石中的Pb释放出来，Pb的检出限为0.033g/mL，相对标准偏差(RSD，n=7)为0.80%～4.0%，加标回收率在93.55%～107.5%，测定范围是0.10%～10.0%。方法熔样迅速、操作简单，并且能够准确测定重晶石中的铅量，对选矿、冶炼实验有一定的指导意义。

碱熔；电感耦合等离子体原子发射光谱法；重晶石；铅量

0 前言

重晶石作为一种重要的矿产品，硫酸钡是其中的主要成分。随着它在各领域应用范围的增加，它在市场上的地位也得到了不断提升。然而，重晶石中除了BaSO4以外，还含有多种有害金属元素，如Pb、Cd、Hg等，它们对重晶石矿石质量品级的评定有一定的影响。目前，已有文献报道了火焰原子吸收光谱法以及X射线荧光光谱法对重晶石中杂质元素的检测[1-2]，但原子吸收光谱法一次只能测定一种元素，分析所用的时间比较长，并且共存离子还会对检测造成干扰[3]；而X射线荧光光谱法需要严格的基体匹配，也具有一定的缺陷性[4]。电感耦合等离子体原子发射光谱法不仅具有宽的测定范围，而且稳定性和灵敏度较高，同时分析效率高、速度快，目前已得到了广泛的应用[5]。尽管已有文献报道了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定重晶石中的杂质元素[6-7]，但相比之下，本文作了一定的改进，由于Na2O2既是强碱又是强氧化剂，腐蚀性强，而本研究所用的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔剂减缓了氧化的剧烈程度，比单一的Na2O2更加温和，对坩埚的腐蚀性更小，能延长坩埚的使用寿命，同时也将反应时间缩短至10 min。实验表明，Pb的相对标准偏差为0.80%～4.0%，加标回收率在93.55%～107.5%，说明该方法准确、可靠。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

实验所用试剂HCl为优级纯，所用水为去离子水。

实验所用BaCl2、Na2O2、Na2CO3、K2CO3、Na2B4O7均为分析纯，由国药集团化学试剂有限公司提供。

所用仪器700ES系列电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国安捷伦科技公司)，仪器测定参数如表1所示。

表1 仪器测量参数Table 1 Measurement parameters of the instrument

1.2 实验方法

准确称取0.200 0 g试样，置于已铺满碳酸钾、碳酸钠和硼酸钠混合熔剂的刚玉坩埚中，然后再加入混合熔剂覆盖样品，放入温度已升至700 ℃的马弗炉中，高温熔融10 min。然后，将坩埚取出，冷却一段时间后转入玻璃烧杯中，加入少量去离子水，5 mL BaCl2(100 g/L)溶液，同时加入25 mL盐酸。将烧杯放至电热板上加热一段时间后取出坩埚，将溶液继续放在电热板上加热至微沸，取下冷却后，移入100 mL容量瓶中，用水定容至刻度，混匀。移取10 mL上层清液于100 mL容量瓶中进行稀释，加入7.5 mL盐酸，用水稀释至刻度，定容摇匀。用ICP-AES测定溶液中Pb的含量。并随同试料做空白实验。

2 结果与讨论

2.1 样品分解方法的选择

由于重晶石用常规的四酸酸溶法难以彻底消解，根据已有文献报道，采用Na2O2碱熔法能使矿样溶解完全，将其中所含的Pb完全释放出来，而且文中还将碱熔法对标准参考样品测得的值与其参考值作了对比，发现两组数据基本一致[6]。因此，实验采用HCl-HNO3-HClO4-HF混酸、Na2O2、K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔剂熔融分解试样，用ICP-AES法检测样品中Pb的含量。结果见表2，可以发现，酸溶法的测定结果明显偏低(试样没有完全溶解)，Na2O2和K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔剂的碱熔结果没有明显差别，均高于四酸溶解的分析值。但是Na2O2是具有强腐蚀性的碱性熔剂，实验选择较为温和的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔剂来分解样品。

表2 试样分解方法的选择Table 2 The selection of sample decomposition methods /%

2.2 熔融时间的选择

选择更为温和的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔剂来分解样品，同时比较了熔融时间为10 min和30 min的测定结果，见表3。可见，熔融时间对测试结果的影响不大，故实验选择试样分解时间为10 min。

2.3 被测元素的谱线选择

选择强度较强，干扰较少的Pb 220.3 nm谱线作为测定波长。选择合适的扣背景位置，所选用的分析线基本无光谱干扰。

表3 不同试样分解时间的Pb量比较Table 3 Comparison of the lead contents analyzed with different decomposition times /%

2.4 检出限和测定下限

将试剂的空白溶液连续测定11次，计算标准偏差，以3倍的标准偏差为检出限，5倍的检出限为测定下限，结果发现Pb的检出限为0.033g/mL，检出下限为0.165g/mL ，表明Pb元素的测定下限能满足试样的最低浓度要求。

2.5 仪器短时稳定性

连续测定被测元素最大质量浓度溶液6次，其发射光绝对强度的相对标准偏差显示出仪器短时稳定性，Pb元素发射光绝对强度的相对标准偏为0.0116%。表明待测元素发射光绝对强度的相对标准偏差小于实验通常所要求的1%。

2.6 精密度实验

取6个水平的重晶石样品(1#、2#、3#、4#、5#、6#)，按实验方法分别测定7次，得到7个测定值，计算其平均值及标准偏差，结果见表4，所得到的各个水平元素的相对标准偏差(RSD)均小于5%。

表4 Pb的方法精密度实验结果Table 4 Precision experiment results of the lead determination method /%

2.7 准确度实验

为了进一步验证实验方法的准确性，对6个水平的样品，通过加标回收实验，分析结果及加标回收率结果见表5，结果显示它们的加标回收率在93.55%～107.5%，表明实验方法准确、可靠。

3 结论

采用K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔剂处理试料，并建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定重晶石中的Pb的方法。通过对熔融试剂和熔融时间的对比发现，K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔剂比单一的Na2O2更加温和，且更不易腐蚀坩埚，此外，熔融时间为10 min时也能将重晶石中的铅分解出来。通过精密度实验和准确度实验发现，Pb的相对标准偏差为0.80%～4.0%，加标回收率在93.55%～107.5%，说明方法准确、可靠，能很好地满足分析要求。

表5 Pb的方法准确度实验Table 5 Accuracy test results of the lead determination method

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Determination of Lead in Barite by Alkali Fusion-InductivelyCoupled Plasma Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES)

LI Ying

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

In this paper, we conducted a research on the method for the determination of lead in barite by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, and established a sample decomposition method in which K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7was used toflux samples and HCl was used as a medium to acidify and dissolve the precipitation. In addition, the influences of the molten reagent and melting time were studied. The results showed that Pb could be released from barite in 10 min by means of high-temperature melting with the mixed flux. It revealed that the detection limit of Pb was 0.033g/mL, the relative standard deviation (RSD,n=7) was among 0.80%-4.0%, and the recovery rate was between 93.55% and 107.5%, the range of measurement was within 0.10%-10.0%. The sample pretreatment method reported in this paper was quick and easy to use and could accurately detect the Pb content in barite. Furthermore, it can also provide some guidance for beneficiation and smelting experiments.

alkali fusion; inductively coupled plasma atomic emission spectrometry; barite; lead content

2016-01-20

2016-04-15

李颖，女，助理工程师，主要从事矿石和冶金样品中重金属元素的分析检测研究。Email：lixintong_0105@163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.010

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)03-0043-04