火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中銅、鋅、鉻含量*

李昌麗，蔣曉光，張彥甫，褚寧，李衛(wèi)剛，林忠

(鲅魚圈出入境檢驗檢疫局，遼寧營口 115007)

火焰原子吸收光譜法測定紅土鎳礦中銅、鋅、鉻含量*

李昌麗，蔣曉光，張彥甫，褚寧，李衛(wèi)剛，林忠

(鲅魚圈出入境檢驗檢疫局，遼寧營口 115007)

紅土鎳礦樣品用鹽酸、硝酸分解，殘渣用焦硫酸鉀熔融，在稀鹽酸介質(zhì)中，采用氘燈扣除背景，分別用原子吸收光譜儀于波長324.8，213.9，357.9 nm處，使用空氣–乙炔火焰，測量銅、鋅、鉻的含量。在最佳實驗條件下，銅、鋅、鉻的質(zhì)量濃度分別在0.50～2.50，0.30～1.50，0.50～4.50 mg/L范圍內(nèi)與吸光度線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r分別為0.998 6，0.994 3，0.994 2。方法檢出限銅為0.006 7 mg/L，鋅為0.001 0 mg/L，鉻為0.001 4 mg/L，加標(biāo)回收率為95.0%～105.7%。精密度試驗驗證銅、鋅、鉻的含量分別在0.01%～0.50%，0.01%～1.00%，0.01%～4.00%范圍內(nèi)重復(fù)性和再現(xiàn)性較好。此方法適合于紅土鎳礦中銅、鋅、鉻含量的測定。

火焰原子吸收光譜法；紅土鎳礦；銅；鋅；鉻

鎳礦床按照地質(zhì)成因分為巖漿型硫化鎳礦和風(fēng)化型紅土鎳礦，目前約有60%的鎳從硫化礦中提取，然而，隨著硫化鎳礦資源日趨枯竭，人們將鎳來源轉(zhuǎn)移到占全球鎳資源72%的紅土鎳礦上［1–2］。紅土鎳礦勘查和采礦成本低，全球約有4 100萬噸鎳金屬量，可以生產(chǎn)出氧化鎳、硫鎳、鐵鎳等中間產(chǎn)品，以解決硫化鎳原料不足的問題，成為未來鎳的主要來源［3］。國內(nèi)外對紅土鎳礦的品質(zhì)指標(biāo)尚沒有統(tǒng)一的規(guī)定，檢驗標(biāo)準(zhǔn)相對缺乏，因此，建立快速、準(zhǔn)確、可靠的紅土鎳礦中各元素的化學(xué)分析方法和相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)對紅土鎳礦資源的開發(fā)與利用具有重要意義［4］。銅、鋅、鉻普遍存在于紅土鎳礦中，其含量一般分別在0.01%～0.5%，0.01%～1%，0.01%～4%。隨著近幾年我國進(jìn)口紅土鎳礦數(shù)量的急劇增加，對其中的銅、鋅、鉻含量分析要求越來越高。礦物中銅、鋅、鉻的分析方法主要有火焰原子吸收光譜法［5–8］、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法［9–10］、分光光度法［11］、X射線熒光光譜法［12–13］和滴定法［14–15］，火焰原子吸收光譜法為單元素或雙元素測定方法。筆者建立了火焰原子吸收光譜法連續(xù)測定紅土鎳礦中銅、鋅、鉻含量方法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收光譜儀：ZEEnit700型，附銅、鋅、鉻空心陰極燈，德國耶拿公司；

銅、鋅、鉻、鐵、錳、鉛、鈣等標(biāo)準(zhǔn)貯備液：濃度均為1.0 mg/mL；

所有試劑均為分析純，水為實驗室用二級水。

1.2 儀器工作條件

銅：波長324.8 nm，燈電流3.0 mA，狹縫寬度1.2 nm，觀測高度6.0 mm，乙炔流量50 L/h；

鋅：波長213.9 nm，燈電流5.0 mA，狹縫寬度0.8 nm，觀測高度6.0 mm，乙炔流量55 L/h；

鉻：波長357.9 nm，燈電流7.0 mA，狹縫寬度0.5 nm，觀測高度7.0 mm，乙炔流量100 L/h。

1.3 樣品

選用5個水平的紅土鎳礦樣品，其主要化學(xué)成分見表1。

表1 紅土鎳礦主要成分含量參考值

1.4 試樣的分解

酸溶法：稱取0.5 g試樣(精確至0.000 1 g，隨同試樣進(jìn)行空白試驗)，置于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，以少許水潤濕，加入15 mL鹽酸、5 mL硝酸、5 mL氫氟酸、1 mL高氯酸，蓋上表面皿，低溫加熱至微沸并保持45 min。稍冷，用少許水吹洗表面皿及杯壁，繼續(xù)加熱至高氯酸白煙冒盡，冷卻，加入5 mL硝酸，微熱溶解鹽類，冷卻至室溫，用中速濾紙過濾于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

堿熔法：稱取0.5 g試樣(精確至0.000 1 g，隨同試樣進(jìn)行空白試驗)，置于30 mL剛玉坩堝中，加1.3 g碳酸鈉和2.7 g過氧化鈉，充分混勻。在(800±10)℃的馬弗爐中放置20 min，取出，冷卻。將坩堝放入400 mL燒杯中，用熱水浸取并洗出坩堝，加20 mL鹽酸，煮沸至溶液清亮，取下，冷卻至室溫，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

酸溶–焦硫酸鉀熔融殘渣法：稱取0.5 g試樣(精確至0.000 1 g，隨同試樣進(jìn)行空白試驗)置于250 mL燒杯中，加水潤濕，加30 mL鹽酸、10 mL硝酸，蓋上表面皿，低溫加熱溶解并蒸發(fā)至近干，稍冷，用水沖洗表面皿及杯壁，補(bǔ)加10 mL鹽酸，加熱使鹽類溶解，煮沸2～3 min，冷卻，用中速濾紙過濾于250 mL燒杯中，將濾液作為主液保存。將殘渣連同濾紙移入鉑坩堝中，炭化，在800 ℃左右灼燒1 h，冷卻，加幾滴水潤濕，加5 mL氫氟酸和5滴硫酸(1+1)，低溫加熱至三氧化硫白煙冒盡，冷卻，加5～6 g焦硫酸鉀，在700 ℃左右熔融30 min，冷卻，用熱水浸取，將浸出液濃縮至約10 mL，合并于主液中，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

1.5 測量

將上述試液稀釋合適倍數(shù)，分別用原子吸收光譜儀于波長324.8，213.9，357.9 nm處，用空氣–乙炔火焰，以水調(diào)零，測量試液及隨同試樣空白溶液中銅、鋅、鉻的吸光度。從工作曲線上查得相應(yīng)的銅、鋅、鉻的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 試樣的分解

分別采用試驗得出的酸溶法、堿熔法和酸溶–焦硫酸鉀熔融殘渣法對4#樣品、7#樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07283進(jìn)行分解，用火焰原子吸收光譜法對樣品中銅、鋅、鉻含量進(jìn)行測定，測定結(jié)果見表2。

表2 3種溶樣方法處理樣品的銅、鋅、鉻含量測定結(jié)果 %

通過銅、鋅、鉻含量結(jié)果對比可知，用3種方法處理樣品后測定的銅、鋅含量結(jié)果基本一致，酸溶處理后鉻含量結(jié)果明顯低，其它兩種方法處理后鉻含量基本一致。而堿熔法引入鹽分較多，容易燒結(jié)堵塞燃燒縫口，因此，銅、鋅、鉻含量同時測定采用鹽酸、硝酸分解，焦硫酸鉀熔融殘渣法分解試樣。

2.2 工作曲線

配制系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液如表3所示，溶液中均加入2 mL鹽酸。使用空氣–乙炔火焰，分別用原子吸收光譜儀于波長324.8，213.9，357.9 nm處，以水調(diào)零，測量系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，然后減去系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中“零濃度”溶液的吸光度，以銅、鋅、鉻的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制工作曲線，回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表4。以平行測定11次試劑空白結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算方法檢出限［16］，見表4。

表3 系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液測定結(jié)果 mg/L

表4 標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程和方法檢出限

2.3 干擾試驗

根據(jù)各元素含量的不同，分別在0.5 mg/L銅標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.3 mg/L鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液和0.5 mg/L鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入一定量的鐵、鎳、鈣、鉛、錳、鈷等共存元素進(jìn)行干擾試驗。結(jié)果表明：100 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液中，低于56 mg鐵、6 mg鎳、20 mg鈣、5 mg鉛、3 mg錳、1 mg鈷均不干擾銅、鋅、鉻的測定。實際遇到的紅土鎳礦鎳含量大多在0.5%～3.0%之間，鐵量一般不高于56%，其它各組分含量參考值見表1。

2.4 加標(biāo)回收試驗

在處理后的試液中加入一定量銅、鋅或鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率試驗，試驗結(jié)果見表5。

表5 方法加標(biāo)回收率

由表5可知，銅、鋅、鉻的加標(biāo)回收率為95.0%～105.7%，說明該方法具有較高的準(zhǔn)確度。

2.5 精密度試驗

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6379.2規(guī)定［17］，選擇8個實驗室對5個紅土鎳礦樣品分別進(jìn)行4次獨(dú)立測定，精密度試驗結(jié)果及方法的精密度方程分別見表6、表7。

表6 精密度試驗結(jié)果 %

表7 精密度方程

精密度試驗結(jié)果表明，采用線性內(nèi)插法計算得銅、鋅、鉻含量分別在0.01%～0.50%，0.01%～1.00%，0.01%～4.00%范圍內(nèi)有良好的實驗室內(nèi)重復(fù)性和實驗室間再現(xiàn)性。

3 結(jié)論

采用酸溶–焦硫酸鉀熔融殘渣法處理樣品，火焰原子吸收光譜法測定銅、鋅、鉻的含量具有操作簡單、檢出限低、精密度和準(zhǔn)確度高的特點，能夠滿足紅土鎳礦的檢驗要求。

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Determination of Copper, Zinc and Chrome Content in Laterite Nickel Ores by Flame Atomic Absorption Spectrometry

Li Changli，Jiang Xiaoguang，Zhang Yanfu，Chu Ning，Li Weigang，Lin Zhong
(Bayuquan Entry-Exit Inspection and Quarantine，Yingkou 115007, China)

The laterite nickel ore sample was decomposed with hydrochloric acid and nitric acid，the residue was melted with potassium pyrosulfate. Then in diluted hydrochloric acid medium，the content of copper，zinc and chrome was determined by fl ame atomic absorption spectrometry at 324.8，213.9, 357.9 nm，respectively. The background was deducted with deuterium lamp. Under optimized experimental conditions，the absorbance was linear with copper，zinc and chrome concentration in the range of 0.50–2.50 mg/L，0.30–1.50 mg/L and 0.50–4.50 mg/L, respectively. The correlation coef fi cients were 0.998 6, 0.994 3, 0.994 2, respectively. The detection limits for Cu，Zn and Cr were 0.006 7，0.001 0，0.001 4 mg/L, respectively. The recoveries ranged from 95.0% to 105.7%. The repeatability and reproducibility were better as copper，zinc and chrome content range from 0.01% to 0.50%，0.01% to 1.00%，0.01% to 4.00%, respectively. This method was applicable for the determination of copper，zinc and chrome content in laterite nickel ore.

fl ame atomic absorption spectrometry; laterite nickel ores; copper; zinc; chrome

0657.31

A

1008–6145(2012)03–0024–04

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.007

*國家質(zhì)檢總局科研項目(2009IK072)；中國檢驗檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂項目(2009B624)

聯(lián)系人：蔣曉光；E-mail: jxg6151117@sohu.com

2012–03–08