李 穎

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

堿熔-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定重晶石中的鉛

李 穎

(北京礦冶研究總院，北京 102628)

研究了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定重晶石中的Pb，建立了K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑熔融分解樣品，同時(shí)以HCl為介質(zhì)酸化溶解沉淀的方法。同時(shí)對比了熔融試劑和熔融時(shí)間兩個(gè)因素的影響，結(jié)果表明混合熔劑高溫熔融10 min就能將重晶石中的Pb釋放出來，Pb的檢出限為0.033g/mL，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=7)為0.80%～4.0%，加標(biāo)回收率在93.55%～107.5%，測定范圍是0.10%～10.0%。方法熔樣迅速、操作簡單，并且能夠準(zhǔn)確測定重晶石中的鉛量，對選礦、冶煉實(shí)驗(yàn)有一定的指導(dǎo)意義。

堿熔；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；重晶石；鉛量

0 前言

重晶石作為一種重要的礦產(chǎn)品，硫酸鋇是其中的主要成分。隨著它在各領(lǐng)域應(yīng)用范圍的增加，它在市場上的地位也得到了不斷提升。然而，重晶石中除了BaSO4以外，還含有多種有害金屬元素，如Pb、Cd、Hg等，它們對重晶石礦石質(zhì)量品級的評定有一定的影響。目前，已有文獻(xiàn)報(bào)道了火焰原子吸收光譜法以及X射線熒光光譜法對重晶石中雜質(zhì)元素的檢測[1-2]，但原子吸收光譜法一次只能測定一種元素，分析所用的時(shí)間比較長，并且共存離子還會對檢測造成干擾[3]；而X射線熒光光譜法需要嚴(yán)格的基體匹配，也具有一定的缺陷性[4]。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法不僅具有寬的測定范圍，而且穩(wěn)定性和靈敏度較高，同時(shí)分析效率高、速度快，目前已得到了廣泛的應(yīng)用[5]。盡管已有文獻(xiàn)報(bào)道了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定重晶石中的雜質(zhì)元素[6-7]，但相比之下，本文作了一定的改進(jìn)，由于Na2O2既是強(qiáng)堿又是強(qiáng)氧化劑，腐蝕性強(qiáng)，而本研究所用的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑減緩了氧化的劇烈程度，比單一的Na2O2更加溫和，對坩堝的腐蝕性更小，能延長坩堝的使用壽命，同時(shí)也將反應(yīng)時(shí)間縮短至10 min。實(shí)驗(yàn)表明，Pb的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.80%～4.0%，加標(biāo)回收率在93.55%～107.5%，說明該方法準(zhǔn)確、可靠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用試劑HCl為優(yōu)級純，所用水為去離子水。

實(shí)驗(yàn)所用BaCl2、Na2O2、Na2CO3、K2CO3、Na2B4O7均為分析純，由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

所用儀器700ES系列電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(美國安捷倫科技公司)，儀器測定參數(shù)如表1所示。

表1 儀器測量參數(shù)Table 1 Measurement parameters of the instrument

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取0.200 0 g試樣，置于已鋪滿碳酸鉀、碳酸鈉和硼酸鈉混合熔劑的剛玉坩堝中，然后再加入混合熔劑覆蓋樣品，放入溫度已升至700 ℃的馬弗爐中，高溫熔融10 min。然后，將坩堝取出，冷卻一段時(shí)間后轉(zhuǎn)入玻璃燒杯中，加入少量去離子水，5 mL BaCl2(100 g/L)溶液，同時(shí)加入25 mL鹽酸。將燒杯放至電熱板上加熱一段時(shí)間后取出坩堝，將溶液繼續(xù)放在電熱板上加熱至微沸，取下冷卻后，移入100 mL容量瓶中，用水定容至刻度，混勻。移取10 mL上層清液于100 mL容量瓶中進(jìn)行稀釋，加入7.5 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，定容搖勻。用ICP-AES測定溶液中Pb的含量。并隨同試料做空白實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品分解方法的選擇

由于重晶石用常規(guī)的四酸酸溶法難以徹底消解，根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道，采用Na2O2堿熔法能使礦樣溶解完全，將其中所含的Pb完全釋放出來，而且文中還將堿熔法對標(biāo)準(zhǔn)參考樣品測得的值與其參考值作了對比，發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)基本一致[6]。因此，實(shí)驗(yàn)采用HCl-HNO3-HClO4-HF混酸、Na2O2、K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑熔融分解試樣，用ICP-AES法檢測樣品中Pb的含量。結(jié)果見表2，可以發(fā)現(xiàn)，酸溶法的測定結(jié)果明顯偏低(試樣沒有完全溶解)，Na2O2和K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑的堿熔結(jié)果沒有明顯差別，均高于四酸溶解的分析值。但是Na2O2是具有強(qiáng)腐蝕性的堿性熔劑，實(shí)驗(yàn)選擇較為溫和的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑來分解樣品。

表2 試樣分解方法的選擇Table 2 The selection of sample decomposition methods /%

2.2 熔融時(shí)間的選擇

選擇更為溫和的K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑來分解樣品，同時(shí)比較了熔融時(shí)間為10 min和30 min的測定結(jié)果，見表3?？梢姡廴跁r(shí)間對測試結(jié)果的影響不大，故實(shí)驗(yàn)選擇試樣分解時(shí)間為10 min。

2.3 被測元素的譜線選擇

選擇強(qiáng)度較強(qiáng)，干擾較少的Pb 220.3 nm譜線作為測定波長。選擇合適的扣背景位置，所選用的分析線基本無光譜干擾。

表3 不同試樣分解時(shí)間的Pb量比較Table 3 Comparison of the lead contents analyzed with different decomposition times /%

2.4 檢出限和測定下限

將試劑的空白溶液連續(xù)測定11次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，5倍的檢出限為測定下限，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Pb的檢出限為0.033g/mL，檢出下限為0.165g/mL ，表明Pb元素的測定下限能滿足試樣的最低濃度要求。

2.5 儀器短時(shí)穩(wěn)定性

連續(xù)測定被測元素最大質(zhì)量濃度溶液6次，其發(fā)射光絕對強(qiáng)度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差顯示出儀器短時(shí)穩(wěn)定性，Pb元素發(fā)射光絕對強(qiáng)度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏為0.0116%。表明待測元素發(fā)射光絕對強(qiáng)度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于實(shí)驗(yàn)通常所要求的1%。

2.6 精密度實(shí)驗(yàn)

取6個(gè)水平的重晶石樣品(1#、2#、3#、4#、5#、6#)，按實(shí)驗(yàn)方法分別測定7次，得到7個(gè)測定值，計(jì)算其平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表4，所得到的各個(gè)水平元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于5%。

表4 Pb的方法精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Precision experiment results of the lead determination method /%

2.7 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性，對6個(gè)水平的樣品，通過加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果及加標(biāo)回收率結(jié)果見表5，結(jié)果顯示它們的加標(biāo)回收率在93.55%～107.5%，表明實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)確、可靠。

3 結(jié)論

采用K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑處理試料，并建立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定重晶石中的Pb的方法。通過對熔融試劑和熔融時(shí)間的對比發(fā)現(xiàn)，K2CO3-Na2CO3-Na2B4O7混合熔劑比單一的Na2O2更加溫和，且更不易腐蝕坩堝，此外，熔融時(shí)間為10 min時(shí)也能將重晶石中的鉛分解出來。通過精密度實(shí)驗(yàn)和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Pb的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.80%～4.0%，加標(biāo)回收率在93.55%～107.5%，說明方法準(zhǔn)確、可靠，能很好地滿足分析要求。

表5 Pb的方法準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)Table 5 Accuracy test results of the lead determination method

[1] 韋小玲,黃玉龍,賀大鵬,等. 微波消解樣品-火焰原子吸收光譜法測定重晶石中鉛[J].理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊)(PhysicalTestingandChemicalAnalysispartB(ChemicalAnalysis)),2006,44(12):1199-1203.

[2] 仵利萍,劉衛(wèi).X射線熒光光譜法測定重晶石中主次量元素[J].巖礦測試(RockandMineralAnalysis), 2011,30(2):217-221.

[3] 張光華.火焰原子吸收光譜法測定銅原尾礦中的鉛[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):39-42.

[4] 李穎,馮秀梅,陸筱彬,等.X-射線熒光光譜法測定鋅鋁銅合金中的鋁、銅、鐵、硅、鎳、鉛和鎘[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(4):69-73.

[5] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國無機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2011,1(4):15-18.

[6] 陳永欣,劉順瓊,劉國文.ICP-AES法測定重晶石中的有害金屬[J].現(xiàn)代儀器(ModernInstrumens), 2007(6):86-87.

[7] 崔德松.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定重晶石中Cu、Pb、Zn[J].計(jì)量與測試技術(shù)(Metrology&MeasurementTechnique), 2009,36(11):12-14.

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

李穎，女，助理工程師，主要從事礦石和冶金樣品中重金屬元素的分析檢測研究。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