袁 惠

（陜西華拓檢測科技有限公司，寶雞 721004）

1 前言

鉛精礦是金屬鉛、鉛冶煉等的主要原料，被廣泛應(yīng)用于蓄電池、化學(xué)、冶金、石油、陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域［1，2］。鉛精礦中含有多種伴生元素，如硅、鋅、銅、鐵、鈣、鎂、鋁等元素，其中二氧化硅含量是劃分鉛精礦品級和鉛冶煉工藝的重要指標(biāo)之一［3］，故分析二氧化硅含量對提高產(chǎn)品質(zhì)量十分必要。但是，目前對鉛精礦中二氧化硅的檢測方法主要采用鉬藍(lán)分光光度法［4］，此法存在著操作步驟稍顯繁瑣，試劑消耗量較大等不足，且少有電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-OES）測定鉛精礦中二氧化硅的的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用堿熔融-酸化方法處理樣品，對儀器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，分析了熔融劑的選擇、熔融時間以及引入的基體元素鉀、鉛、鋅、銅、鐵、鈣、鎂、鋁元素對被測元素的干擾情況。結(jié)果表明，基體含量在一定范圍內(nèi)時，基體效應(yīng)對樣品測試幾乎不影響，該方法具有準(zhǔn)確度高、分析時間短等特點(diǎn)，適用于大批量鉛精礦樣品的快速分析。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（iCAP 7400型）；鹽酸（GR），氫氧化鉀（AR），乙醇（AR），二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)儲備液（100 μg/mL）；離子交換水（電阻率≥18MΩ·cm）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.1 g（精確至0.1 mg）試樣，置于預(yù)先裝有約1 g 左右氫氧化鉀的30 mL 鎳坩堝中，并加入少許氫氧化鉀覆蓋于樣品表面，滴入兩滴乙醇，置于電爐上加熱至氫氧化鉀熔化脫水后，移至650～700 ℃的馬弗爐中，保持熔融8～10 min，取出鎳坩堝，稍冷。放入300 mL 塑料燒杯中，加入約30 mL熱水進(jìn)行提取，待反應(yīng)后洗出坩堝。

加入15 mL HCl 酸化，2mL 雙氧水，待冷卻后，用水洗出，轉(zhuǎn)入100 mL 容量瓶中，定容，搖勻。靜置后，分取10 mL 溶液于另一100 mL 容量瓶中，定容，搖勻，靜置澄清，待測。同時制備1個空白溶液。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別移取0.00、1.00、2.00、5.00、8.00、10.00 mL 二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)儲備液，置于一組100 mL 容量瓶中，用5%鹽酸定容至刻度，得到二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)濃度分別為0、1、2、5、8、10 μg/mL，混勻靜置。

3 結(jié)果與討論

3.1 儀器工作參數(shù)選擇

經(jīng)分析光譜儀的優(yōu)化程序，主要考慮儀器的霧化氣流量、輔助氣流量以及長短波曝光時間、入射頻發(fā)生器功率等方面因素對被測元素譜線發(fā)射強(qiáng)度的影響［5］，最終選擇的最佳儀器測量參數(shù)如下：入射頻發(fā)生器功率1150 W，霧化器流量0.60 L/min，輔助器流量0.60 L/min，冷卻器流量12 L/min，垂直觀測高度12 mm，長波曝光時間5 s，短波曝光時間15 s.

3.2 分析譜線的選擇

綜合考慮被測元素的線性范圍、共存元素干擾、背景影響等因素［6］，通過樣品測試，經(jīng)分析譜線表，選擇251.611 nm 作為二氧化硅分析譜線。

3.3 共存離子的干擾實(shí)驗(yàn)

由于鉛精礦中共存有大量的Pb、Zn、Cu、Fe、Ca、Mg、Al 離子及基體引入的K 離子，其中，Pb 含量約為45%～65%，Zn 不大于7%，Cu 不大于4%，Ca不大于7%，Al 不大于7%，F(xiàn)e 不大于35%，Mg 不大于2%［3］，為探究其對二氧化硅測定的影響，故經(jīng)樣品處理后，往二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液中按照最大基體質(zhì)量濃度的1.5 倍加入共存離子量，即分別加入

100 μg Pb、11 μg Zn、6 μg Cu、53 μg Fe、11 μg Ca、3 μg Mg、11 μg Al、2 μg K，按照分析方法測定，考察共存離子的干擾情況，結(jié)果見表1。

表1 共存離子的干擾實(shí)驗(yàn)μg

表1 結(jié)果顯示，按照2.2 方式處理樣品，在鉛精礦共存離子最大質(zhì)量濃度的1.5 倍范圍內(nèi)，共存離子對二氧化硅的測定幾乎沒有影響。

3.4 熔融劑的選擇及用量

熔融法是通過熔劑，在高溫下與樣品熔融形成熔體，再通過無機(jī)酸酸化作用達(dá)到溶解的目的。此法溫度高、溶解樣品徹底、速度快等特點(diǎn)，常用于地質(zhì)、陶瓷等領(lǐng)域熔解樣品［7-9］。常用的熔融劑有氫氧化鉀、過氧化鈉、碳酸鈉、四硼酸鋰、偏硼酸鋰等，實(shí)際上，鉛精礦樣品在700 ℃左右即可有效分解［10，11］，故選擇氫氧化鉀即可滿足要求。依據(jù)熔劑用量是樣品量的6～10 倍原則，稱取1 克左右的氫氧化鉀鋪滿鎳坩堝底部，樣品表面再覆蓋少許氫氧化鉀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，能保證樣品完全溶解。結(jié)果見表2。

表2 氫氧化鉀用量的影響

3.5 方法精密度實(shí)驗(yàn)

依據(jù)DZ/T0130-2006《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理規(guī)范》的基本要求［12］，連續(xù)稱取0.1 g 標(biāo)準(zhǔn)樣品（GBW（E）070173）8份，按照上述處理樣品方法，在光譜儀最佳測定條件下，對標(biāo)準(zhǔn)樣品（GBW（E）070173）進(jìn)行測定，計(jì)算其平均值和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表3。

表3 方法精密度實(shí)驗(yàn)（n=8）%

3.6 方法準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

分別稱取0.1 g 1#、2#鉛精礦樣品各1 份，并以GBW（E）070174 做監(jiān)控，按照上述實(shí)驗(yàn)方法，做加標(biāo)回收試驗(yàn)，上機(jī)測定，計(jì)算實(shí)驗(yàn)回收率。結(jié)果見表4。

同時，為進(jìn)一步驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性及可行性，以ICP-OES 光譜儀和硅鉬藍(lán)分光光度法分別測定SiO2的含量作比對，如表5。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)回收率在95%～102%之間，ICP-OES 法和鉬藍(lán)分光光度法的測定結(jié)果基本吻合，這說明ICP-OES 光譜儀測定結(jié)果穩(wěn)定可靠。

3.7 方法檢出限的測定

按照方法步驟，連續(xù)測定空白溶液11次，以其3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算儀器檢出限，以5 倍儀器檢出限作為方法檢出限［13］，計(jì)算得二氧化硅檢出限為0.009 μg/mL，方法檢出限為0.045 μg/mL，二氧化硅的測定范圍為0.045%～10%.

表4 加標(biāo)回收試驗(yàn)%

表5 實(shí)驗(yàn)方法比對%

4 結(jié)論

利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定鉛精礦中的二氧化硅，采用堿熔融-酸化的方法，以氫氧化鉀為熔劑，經(jīng)650～700 ℃堿熔融-熱水浸取-鹽酸酸化-移取分液前處理樣品，測定結(jié)果具有良好的精密度和準(zhǔn)確性，能夠滿足鉛精礦中二氧化硅的測定。