锌矿中锌、铜、神、铅、镐含量检测方案(二手分析仪器)

检验检测《现代仪器与医疗》2013年第19卷 第6期 检验检测www.moderninstrs.org.cn2013年第19卷第6期 电感耦合等离子体发射光谱法测定锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中的锌、铜、砷、铅、镉含量 Rapid Method for Determination of zinc， copper， arsenic， lead andcadmium in fine zinc ores， zinc ores and lead-zinc ores-InductivelyCoupled Plasma Spetrometry(ICP-AES) Method. 前言 随着锌冶炼产能增加，我国锌原料的进口数量越来越大，锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿的品质直接关系冶炼企业利润空间。此外，锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中含有如铜、砷、铅、镉等有害金属元素，在加工冶炼过程中，这些有害元素不但影响产品质量，降低冶炼价值，而且会从相对封闭的环境进入开放的环境，对包括空气、水、土壤在内的自然环境产生污染效应。国家对矿石中允许存在的有害元素含量标准也日趋降低， GB 20424-2006则直接规定进口锌精矿中砷不得高于0.60%、镉不得高于0.30%"。对进口锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中锌含量及各种有害杂质元素的检测非常重要。并且对快速检测的需求日益突 出。现有的对锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中锌、铜、锌、铜、砷、铅、镉含量的检测方法，多采用对不同元素逐一样品前处理，再测定，而且测定方法较为复杂，不利于口岸的快速通关。例如现行国标方法 GB/T 8151.1-2000 采用容量法测定锌含量，方法1需沉淀分离杂质，操作复杂繁琐，方法2使用有机试剂萃取，对环境污染严重；YS/T 461.1-2003测定铅锌混合矿中的铅、锌含量，操作繁琐；以上方法均需对镉含量进行校正，检测流程长。GB/T8151.6-2000和GB/T 8151.8-2000分别采用原子吸收测定铜和镉；GB/T 8151.7-2000采用原子荧光测定砷；YS/T 461.4-2003采用碘滴定法对铅锌混合矿的砷含量进行测定， YS/T 461.7-2003 采用原子吸收测定镉。 ( *作者简介：赵晶晶，硕士，工程师， 主 要从事化 工 品、矿产品的检测工 作。 E-mail ： zjj ki tty@sina.com ) 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) 具有灵敏度高，干扰少、线性范围宽并能连续测定多种元素等优点。本方法旨在采用样品一次前处理，引入 ICP-AES仪器，通过对高含量的锌采用次灵敏线，实现同时测定锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中锌、铜、砷、铅、镉含量，精密度和准确度均满足国标要求，方法快速，准确，容易操作，尤其适合口岸大批检验的要求。 2 试验部分 2.1 仪器及分析条件 ICAP6300 型光谱仪(美国热电)，发生器功率1150w；辅助器流量 1.0L/min ； 雾化器流量 0.5L/min；分析泵速50r/m；观测高度17mm；短波积分时间15s， 长波积分时间 10s；进样清洗时间 30s。波长范围及背景扣除见表1。 表1 波长范围及背景扣除 元素 Zn4810 Zn2062 As1890 Cd2288 Cu3247 Pb2169 Pb2203 左背景 (nm) 480.993~481.072 206.181~206.191 189.016~189.026 228.771~228.780 324.709~324.729 216.970~216.980 220.322~220.332 主峰 (nm) 481.043~481.063 206.191~206.211 189.036~189.046 228.791~228.806 324.749~324.760 216.995~217.005 220.348-220.357 右背景 (nm) 481.093~481.112 206.211~206.221 189.056~189.066 228.820~228.830 324.781~324.794 217.017~217.029 220.372~220.382 2.2试剂和标准曲线 盐酸，优级纯；硝酸，优级纯；氢氟酸，优级纯；硝酸(1+1)；盐酸(1+1)。水为蒸馏水。 锌标准溶液：准确称取1.0000g纯锌标样(含量99.99%)，溶解于30mL硝酸(1+1)中，定容至1000 mL容量瓶，摇匀，此溶液锌浓度为 1mg/mL；标标准溶液：国家标准物质溶液，浓度1mg/mL，GBS04-1714-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心生产；镉标准溶液：国家标准物质溶液，浓度 1mg/mL，GBS04-1721-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心生产；铜标准溶液：准确称取1.0000g纯铜标样(含量99.99%)，加热溶解于30 mL 硝酸(1+1)中，定容至1000 mL容量瓶中摇匀，此溶液的铜浓度为 1mg/mL；铅标准溶液：准确称取1.0000g纯铅标样(含量99.99%)，加热溶解于30 mL硝酸(1+1)中，定容至1000 mL容量瓶中摇匀，此溶液的铅浓度为 1mg/mL；标准曲线的7个点分别由以上各单元素的标准溶液逐级分取、混合，加6mL盐酸(1+1)稀释至100mL后得到，具体浓度见表2所示。 表2系列曲线浓度(pg/mL) 序列号 Zn As Cd Cu Pb 1 5 0.05 0.05 0.05 1 2 10 0.1 0.1 0.1 5 3 50 0.2 0.2 0.2 10 4 100 1 1 1 25 5 150 2 2 2 50 6 200 100 7 250 200 2.3 样品选择 本实验选择6个标准样品与锌精矿样品、铅锌混合矿样品各一。标样分别为：BY0110-1(锌精矿，云南锡业集团有限公司研究设计院)； GBW07168(GSO-7)(锌精矿成分分析标准物质，地球物理地球化学勘查研究所)； YSS030-2006(锌精矿，葫芦岛永胜有色金属经贸有限公司)； GBW07286(铜铅锌矿石，地质矿产部武汉综合岩矿测试中心)；GBW07287(铅锌矿石，地质矿产部武汉综合岩矿测试中心)；GBW(E)070080(西安综合岩矿测试中心)；锌精矿和铅锌混合矿均为未知样品。 2.4样品制备 准确称取于100℃烘至恒重的样品0.1000g， 于250mL聚四氟乙烯烧杯中，用少量蒸馏水润湿，加加5mL盐酸，加热溶解 30min， 加人10mL盐酸，5mL硝酸，5mL氢氟酸，冷浸30min 后，置于电热板上100℃左右加热2h至样品大部分溶解后，将温度升至150℃完全蒸干后，再加入15mL硝酸(1+1)，利用电热板余温加热提取，转动烧杯，使杯壁上待测元素完全溶解后(大约15min 即可)，完全转入250mL容量瓶中，用水定容至刻度，该溶液为待测液。 2.5结果计算 各待测元素含量以质量分数表示，按公式(1)计算： 式中： w一样品中待测元素含量，%； C，从校准准曲线上查得的试样溶液中被测元素的浓度，单位为微克每毫升(ug/mL)。 C一从校准曲线上查的的空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克每毫升(ug/mL)o V一试料溶液的体积，单位为毫升(mL)。 m一试料的质量，单位为克(g)。 3 结果与讨论 3.1 分析谱线选择 分析谱线的选择需考虑以下几个因素：高浓度元素、有自吸收现象以及发射强度较高的元素选择次灵敏线；低浓度和发射强度较低的元素选择灵敏线；选择无干扰或干扰最小的谱线。 3.2最佳光谱化条件选择 为获得最佳光谱化测试条件，设计一组正交试验，其中分析泵速范围为25 ~100r/min， 发生器功率范围为950~1250W， 雾化器气体流量范围为0.5~1.25L/min，垂直观测高度范围为15~19mm，改变以上4个 参数中的任何一个参数值，测各分析线的信背比110~12)，确定各条分析线的信背比都较高时的仪器条件为最终测试条件。 3.3 方法的检出限和相关性 平行测定空白11次，以3倍测定标准偏差为方法检出限，空白的10倍标准偏差为检出下限3，结果见表3。 3.4 准确度 用标准样品做参考标样，5种元素测定结果均在现行方法允许误差范围内，准确度的测定数据见表4。 表35种元素检出限和相关性 元素 Zn4810 Zn2062 As1890 Cd2288 Cu3247 Pb2169 Pb2203 标准偏差(%) 0.01158 0.001267 0.000501 0.000102 0.000667 0.01667 0.001667 检出限(%) 0.0347 0.0038 0.0015 0.0003 0.0020 0.0500 0.0050 检出下限(%) 0.1158 0.01267 0.00501 0.00102 0.00667 0.1667 0.01667 相关性(y) 0.9999 0.9998 0.9999 0.9999 0.9999 0.9998 0.9999 表4准确度测定结果(%) 3.5 回收率 分别称取 0.1000g标样，再称取0.1000g样品，用试样溶解方法进行溶解，测定并计算回收率(n=9)，结果见表5和表6。 3.6 精密度 对同一样品进行9次测量，计算相对标准偏差，结果见表7。 表5 锌精矿回收率测定结果 标准样品元素含量(%) 测定样品元素含量(%) 回收率(%) 元素 GBW07168 BY0110-1 样品含量(%) GBW07168 BY0110-1 GBW07168 BY0110-1 (GSO-7) (GSO-7) (GSO-7) Zn4810 52.70 42.98 41.28 48.87 41.95 104.0 99.6 As1890 0.064 0.024 0.030 0.043 0.025 91.5 92.6 Cd2288 0.129 0.042 0.085 0.110 0.060 102.8 94.5 Cu3247 0.138 0.135 0.105 0.121 0.118 99.6 100.2 Pb2203 1.44 0.351 0.85 1.08 0.610 94.3 101.6 表6 铅锌混合矿回收率测定结果 元素 标准样品元素含量(%) 样品含量(%) 测定样品元素含量(%) 回收率(%) GBW(E) 070080 GBW(E) 070080 GBW(E) 070080 Zn2062 16.22 23.42 19.50 98.4 As1890 0.138 0.074 0.099 93.4 Cd2288 0.066 0.120 0.629 99.4 Cu3247 0.071 0.065 0.070 102.9 Pb2169 22.96 24.94 24.05 100.4 表7精密度测试结果(n=9) 元素 Zn4810 Zn2062 As1890 Cd2288 Cu3247 Pb2169 Pb2203 平均值(%) 23.44 23.42 0.074 0.120 0.065 24.96 22.93 标准偏差(%) 0.1088 0.0156 0.0013 0.0007 0.0046 0.1419 0.0055 相对标准偏差(%) 0.25 0.63 0.98 0.58 0.58 0.62 0.73 小结 不同含量的锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿均可采用此方法溶样，用ICP-AES 法同时测定锌精矿、锌矿石、铅锌混合矿中锌、铜、砷、铅、镉含量。该方法检测范围较宽，检出限低，准确度和精密度均能满足国标和其他现行方法要求，同时还具有简单快速、容易操作的优点，可满足大批检验的要求。 ( 参考文献 ) ( [1 ] 全国有色金属标准化技术委员会.GB 2 0424-2006 重金属精矿类产品中有害元素的 限 量规范[s].北京 ： 中国标准出版 社，2006. ) ( [2] 国 家有色金属工业局 . 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