應(yīng)用元素分析儀測定鉛鋅礦中的高含量硫

史沉勇

寶雞西北有色七一七總隊(duì)有限公司 陜西 寶雞 721015

1 元素分析儀的發(fā)展和優(yōu)勢

1.1 應(yīng)用發(fā)展概況

我國是元素分析應(yīng)用較早的國家,在古代中醫(yī)就掌握了一些使用石頭以及貝殼治病的技術(shù),這些元素在人類生存和發(fā)展中起著有效推動作用,對于人體有害微量元素,達(dá)到對于有害元素控制的目標(biāo)具有重要作用,元素分析儀就是基于這一背景研發(fā)的一種儀器。不管是哪類元素分析儀,其最根據(jù)的應(yīng)用的原理都是光學(xué),借助鏡頭的采集放大生成被檢測物體的圖像,對于肉眼無法觀測到的東西進(jìn)行顯示,并實(shí)施分析,得出分析結(jié)果。一般來說,元素分析儀采用的是原子吸收光譜分析法,從光源中發(fā)射相應(yīng)的波長的人射光,在原子化器中待測元素的基態(tài)原子蒸汽對其產(chǎn)生吸收,未被吸收的部分透射過去。通過測定吸收特定波長的光量大小,來求出待測元素的含量。具有靈敏度高、精確度高、選擇性好、干擾少,速度快,易于實(shí)現(xiàn)自動化。隨著這一元素分析儀相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,元素分析儀在越來越多的領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了不同程度的應(yīng)用,除了醫(yī)學(xué)中常用元素分析儀外,在一些工業(yè)生產(chǎn)和勘探中,也借助這一設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用,達(dá)到了較好的效果,在鉛鋅礦的高含量硫的檢測中,這一技術(shù)的應(yīng)用也發(fā)揮了積極效果,在檢測鉛鋅礦中的高含量硫以及其他金屬礦產(chǎn)中的相關(guān)微量元素等都發(fā)揮了積極作用。

1.2 積極作用

就元素分析儀來看,其主要的儀器微量元素分析儀檢測范圍能夠?qū)崿F(xiàn)對于鉛、鋅、鐵、鈣、鎂、銅等多種元素精確檢測,根據(jù)客戶需要可增加鎘、錳和磷元素。目前,這類微量元素分析儀適合縣級醫(yī)院、婦幼保健院、鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院,診所,防疫站、計(jì)生服務(wù)站,對兒童微量元素及血鉛進(jìn)行檢測,在鉛鋅礦的高含量中也開始實(shí)現(xiàn)一部分的應(yīng)用,應(yīng)用效果較好。

這類元素分析儀符合國家WS/T 21—1996 血中鉛的微分電位溶出測定方法,這種元素分析儀的使用,在鉛鋅礦的高含量硫檢測中,檢測準(zhǔn)確性好,標(biāo)定準(zhǔn)確,能夠克服測定中的基體效應(yīng),測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。且這種元素分析儀的檢測速度快,檢結(jié)果準(zhǔn)確。分析精度高：完全能滿足對鉛鋅礦中的高含量硫之類的微量元素分析,特別是對鉛檢測靈敏度高于原子吸收法。這種檢測方法還具有很好的穩(wěn)定性和重復(fù)性,鉛鋅礦的樣品復(fù)測的數(shù)據(jù)一致性好。此外,這種測定方法的使用成本低廉：開機(jī)不需要任何成本,使用中僅有試劑成本,原子吸收法成本高,需要昂貴耗材,還能實(shí)踐免費(fèi)對用戶進(jìn)行軟件升級,讓用戶使用的儀器永遠(yuǎn)不會落后。

2 實(shí)驗(yàn)材料和方法

借助元素分析儀能夠?qū)τ谙鄳?yīng)鉛鋅礦樣品中的硫、碳、氯等非金屬元素,對于高含量硫的檢測原理主要是通過高溫氧化法對于樣品實(shí)施完全分解,這時相應(yīng)的寒流化合物就能全部分解成二氧化硫,借助非色散紅外檢測器實(shí)施檢測相應(yīng)的硫元素。相對于石油、煤炭、土壤分析等領(lǐng)域來說,元素分析儀在鉛鋅礦中應(yīng)用相對較少,此次實(shí)施擬采用高純二氧化硅粉末充當(dāng)稀釋劑,添加劑使用線狀氧化銅,完成使用元素分析儀進(jìn)行樣品中的高含量硫的檢測過程。

2.1 材料準(zhǔn)備

為保證實(shí)驗(yàn)的開展,準(zhǔn)備MultiEA2000型號的元素分析儀一臺,馬沸爐一臺,電子天平一臺,混勻器一臺,高純線狀氧化銅;高純二氧化硅;高純氧氣;磁舟(在1200℃中燃燒四小時,冷卻后放入干燥器中備用。)

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)備好相關(guān)的器材和試劑后,第一步是進(jìn)行樣品制作,對于所取的鉛鋅礦樣品進(jìn)行研磨,保證樣品粒度在0.075mm 范圍內(nèi),在和高純二氧化硅在混勻器中進(jìn)行充分混合,注重調(diào)控好兩者之間的比例,具體的比例控制需要根據(jù)鉛鋅礦中含硫量以及稱樣量進(jìn)行確定,并且保證稀釋后的鉛鋅礦樣品含硫量需要控制在標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍中,這樣就制作好了相應(yīng)的檢測樣品。

第二步是進(jìn)行相應(yīng)的樣品測定,對于元素分析儀實(shí)施調(diào)溫,在溫度上升到1350℃后,打開氣瓶閥門,將氧氣壓力控制在0.30MPa范圍內(nèi),加入氧氣,保證氧氣流量控制在2.8L/min水平,設(shè)置相應(yīng)的抽氣泵的抽氣速度控制在2.4L/min,待爐溫穩(wěn)定后,用電子天平稱取相應(yīng)數(shù)量的稀釋后的鉛鋅礦樣品,放入磁舟中,控制時間為五分鐘,此時對于稀釋后的樣品中含硫量進(jìn)行檢測。

根據(jù)元素分析儀測定的相應(yīng)的樣品中的含硫量情況,還需要進(jìn)行相應(yīng)的換算,具體的換算公式如下：

其中,m1指的是稀釋鉛鋅礦樣品中的二氧化硅的稱樣量,w1指的是稀釋劑二氧化硅中的含硫量,m2指的是稀釋試樣中樣品的稱樣量,w2指的是鉛鋅礦樣品中原本的含硫量,m3指的是稀釋后樣品測量時的稱樣量,w3指的是稀釋后的樣品用儀器測量的含硫量。在稀釋劑二氧化硅原液中,其含硫量大致可以忽略不計(jì),所以前面的公式中的第一個分式可以認(rèn)為其值為0,因此,對于鉛鋅礦樣品中的含硫量的表達(dá)式可以簡化成w2=aw3。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

在實(shí)施這一曲線的繪制中,要保證選擇的相應(yīng)的不熬準(zhǔn)物質(zhì)需要滿足下面幾個條件,即標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含硫量和樣品接近,標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的基體和樣品基體大致相同,對此,此次試驗(yàn)中考慮使用和實(shí)際樣品相同性質(zhì)的鉛鋅礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來構(gòu)建相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。以實(shí)現(xiàn)對于基體效應(yīng)的影響盡可能的降低。根據(jù)上述的鉛鋅礦樣品制作方法,對于鉛鋅礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以及高村二氧化硅選擇一定混合比例進(jìn)行充分混勻,分別稱取100/120/140/160/180mg稀釋后的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)放置在磁舟中,進(jìn)行均勻鋪開,添加0.5g的線狀氧化銅,根據(jù)樣品測量方法進(jìn)行測量,構(gòu)建相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程式為y=814.72x-17464,線性相關(guān)系數(shù)為0.9991。

3.2 樣品處理?xiàng)l件選擇

針對稱樣量的處理?xiàng)l件選擇中,元素分析儀通過固體進(jìn)樣實(shí)施測量,所以稱樣量對于實(shí)際檢測結(jié)果影響很明顯,稱樣量較小就會造成較大的稱樣誤差,取樣就不能達(dá)到效果,稱樣量較大的情況下也會造成分解不充分,也會導(dǎo)致測量中出現(xiàn)拖尾情況,影響最終測量結(jié)果。對此,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書中的相關(guān)規(guī)范要求,選擇最小取樣量為100mg。

針對添加劑的處理,其主要作用是在高溫燃燒中,通過添加劑使用起到對反應(yīng)結(jié)果的影響,達(dá)到減弱燃燒效果的作用,實(shí)現(xiàn)基體補(bǔ)償,或是促進(jìn)化合物的完全氧化反應(yīng),在鉛鋅礦中,硫元素主要是以硫化物形式存在,因此,在高溫環(huán)境下比較容易釋放,但是也會出現(xiàn)釋放不完全的現(xiàn)象,影響檢測結(jié)果,因此,在處理添加劑上,需要針對這一問題進(jìn)行解決,保證充分的硫元素的釋放。

總結(jié)

實(shí)驗(yàn)證明,使用高純二氧化硅,對于鉛鋅礦樣品含硫量能夠?qū)崿F(xiàn)有效稀釋降低,通過秦新科標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,能夠借助元素分析儀進(jìn)行相應(yīng)的鉛鋅礦高含量硫的有效檢測,實(shí)驗(yàn)證明,使用元素分析儀能夠?qū)崿F(xiàn)對于鉛鋅礦中高含量硫的檢測目標(biāo),具有一定的研究參考價(jià)值。在具體的操作過程中,需要注意的是,添加高純二氧化硅實(shí)施對于鉛鋅礦樣品的稀釋,產(chǎn)生的誤差往往會比較大,所以需要保證在實(shí)驗(yàn)的過程中保持細(xì)心觀察和精準(zhǔn)操作,稱樣量必須要準(zhǔn)確,同時,要保證樣品和高純二氧化硅的均勻性,盡可能將稀釋倍數(shù)控制在理想范圍內(nèi)。