萬麗云，付志軍

( 新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338001)

摘要:建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法( ICP － OES 法) 測(cè)定燒結(jié)除塵灰銀含量的方法。試樣經(jīng)鹽酸、硝酸、氫氟酸溶解，高氯酸冒煙后，采用 ICP － OES 法測(cè)定其中的銀含量，以銀標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，在標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為 0～1. 0 mg/L 時(shí)與發(fā)射強(qiáng)度呈良好的線性，線性相關(guān)系數(shù) r =0. 999 9，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于 0. 6% ( n =6) ，加標(biāo)回收率在 98. 0% ～102%。該方法操作簡單、快速，可用于燒結(jié)除塵灰中銀的定量分析。

關(guān)鍵詞:ICP － OES 法; 燒結(jié); 除塵灰; 銀

0 前言

鋼廠除塵灰主要有原料除塵灰和高爐除塵灰兩種。原料除塵灰是鐵精礦粉、螢石、石灰石、白云石、焦粉按一定比例配合后入燒結(jié)爐燒結(jié)，在出爐過程中通過電除塵器所收集的粉塵。高爐除塵灰是高爐在煉鐵過程中由布袋除塵器所收集的粉塵。除塵灰中化學(xué)成分復(fù)雜，除鐵元素之外，還有鉀、銅、鋅、鉛等有害元素及銀等貴金屬元素 ^［1］。大量的除塵灰不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，還是對(duì)資源的一種浪費(fèi)，因此對(duì)除塵灰的回收利用目前已成研究的熱點(diǎn)。近期，新鋼對(duì)貴金屬銀的回收工藝非常重視，因此準(zhǔn)確測(cè)定燒結(jié)除塵灰中銀的含量至關(guān)重要。目前測(cè)定銀含量的方法主要是火焰原子吸收法^{［2 －3］}，但該法需要經(jīng)過吸附、萃取等分離過程，操作步驟繁瑣、耗時(shí)長，不適應(yīng)批量分析，而除塵灰中銀含量測(cè)定還沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，其他測(cè)定方法也鮮有報(bào)道。我們嘗試采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定除塵灰中的銀含量，本方法以鹽酸—硝酸—氫氟酸—高氯酸體系溶解樣品，以硝酸為測(cè)定介質(zhì)，建立了 ICP －OES 法測(cè)定除塵灰中銀含量的方法，鑒于 ICP － OES法可同步檢測(cè)除銀以外的其他元素，因此在實(shí)際檢測(cè)工作中，應(yīng)用效果更佳，結(jié)果準(zhǔn)確。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 主要儀器與試劑

等離子體發(fā)射光譜儀: ICP—6 300 型。

鹽酸: ρ =1. 19 g/mL; 硝酸: ρ =1. 39 g/mL; 氫氟酸: ρ = 1. 13 g/mL; 高氯酸: ρ = 1. 768 g/mL; 所用試劑均為分析純。

銀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液: 0. 1 mg/mL; 稱取0. 1575 g 基準(zhǔn)硝酸銀( 在 105 ～110 ℃下干燥 2 h) 于燒杯中，用50 ml 水溶解，移入 1 000 mL 棕色容量瓶中，加入20 mL濃硝酸并用水稀釋至刻度，搖勻。

銀標(biāo)準(zhǔn)溶液: 10 μg/mL; 移取10 mL 銀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液于 100 mL 棕色容量瓶中，加入 2 mL 濃硝酸并用水稀釋至刻度，搖勻。

試驗(yàn)用水: 去離子水( 一級(jí))

1. 2 儀器工作條件

RF 功率:1 150 W; 霧化器:0.2 MPa; 冷卻器流量:16 L/min; 輔助器流量:0.5 L/min; 觀測(cè)高度:12 mm; 泵轉(zhuǎn)速:50 r/min; 高純液氬( 純度大于99.995%)

1. 3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取 0. 1000 g 試樣( 精確至 ±0. 0001 g) 至100 mL 聚四氟乙烯燒杯中，潤濕，緩慢加入 9 mL 濃鹽酸，3 mL 濃硝酸，邊搖邊滴加 1 mL 氫氟酸，待劇烈反應(yīng)后于電熱板加熱溶解，再加入 5 mL 高氯酸，繼續(xù)加熱蒸發(fā)冒白煙至近干，取下冷卻，加少量的水沖洗燒杯壁，補(bǔ)加 2 mL 濃硝酸低溫加熱溶解鹽類，取下冷卻，使用中速濾紙過濾于 100 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度搖勻，采用等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定( 隨同做試劑空白) 。

2 結(jié)果與討論

2. 1 儀器工作參數(shù)優(yōu)化

影響 ICP － OES 法分析性能的主要參數(shù)包括輔助氣流量、RF 發(fā)射功率、觀測(cè)方式、觀測(cè)高度等 ^［4］。美國熱電 6 300 型 ICP 的觀測(cè)方式為垂直觀測(cè)，其 本 身 具 備 背 景 干 擾 小 的 優(yōu) 點(diǎn)。采 用328. 068 nm 譜線，對(duì) 1. 0 mg/L 的銀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行正交試驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)輔助氣流量、RF 射頻功率及觀測(cè)高度，觀察信號(hào)強(qiáng)度和信噪比，具體結(jié)果見表 1。試驗(yàn)結(jié)果表明，輔助氣流量為0. 5 L/min，RF 射頻功率為1 150 W、觀測(cè)高度為 12 mm 時(shí)信號(hào)強(qiáng)度最大，譜線信噪比最高。

 2. 2 分析線的選擇

選擇2 ～3 條靈敏度比較高的譜線，比較被測(cè)元素譜線的靈敏度及光譜干擾情況，確定靈敏度較高、光譜干擾較小、背景較低、信噪比較高的譜線作為分析譜線，選定的銀的分析譜線波長為 328. 068 nm，利用所選的分析線測(cè)定銀無譜線干擾^{［5 －6］}。具體銀曝光譜線周邊其他元素的譜線干擾情況見圖1、圖2。

2. 3 鐵、鉛、鋅、鉀元素對(duì)銀元素測(cè)定的影響

基體效應(yīng)是影響微量元素測(cè)定準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素。保持試樣溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液具有大致相同的基體是消除基體效應(yīng)的有效方法之一。由于除塵灰中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15% ～ 40% ，鉛、鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5% ～ 15% ，而燒結(jié)除塵灰中鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5% ～ 20% ，大量鐵、鉛、鋅、鉀基體的存在可能會(huì)對(duì)待測(cè)元素的發(fā)射強(qiáng)度有一定的影響，這直接影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了研究基體元素的存在對(duì)銀元素測(cè)定結(jié)果的影響，在銀量為300 μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入不同量的鐵、鉀、鉛、鋅進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果見表 2。由表 2 可知，銀的測(cè)定結(jié)果均為 300 μg/L 左右，這說明在鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 40% 、鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 20% 、鉛和鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于 15% 的情況下，除塵灰中鐵、鉀、鉛、鋅元素的存在對(duì)銀元素的影響較小，可以忽略不計(jì)。

2. 4 共存離子的影響

除塵灰組成復(fù)雜，除了大量鐵以外，還含有鉛、鋅、鉀、鈉、銅、鈣、鎂等金屬元素，為了考察它們對(duì)測(cè)定的影響，配制了一種試驗(yàn)用溶液，該溶液除含0. 3 mg/mL的鐵、0. 2 mg/mL 鉀和 0. 3 μg /mL 的銀外，還含有 50 μg/mL 的鋅、鈉和鈣，10 μg/mL 的鉛和鎂及 0. 1 μg/mL 的銅。對(duì)該溶液中銀進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，上述共存離子的存在對(duì)測(cè)定結(jié)果幾乎沒有影響。

2. 5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線與線性范圍、檢出限

由于除塵灰沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)樣品，實(shí)驗(yàn)采用基準(zhǔn)硝酸銀配置標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別移取 0，1. 0，2. 0，3. 0，5. 0，10. 0 mL 銀標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL 的棕色容量瓶中，加入2 mL 濃硝酸，用水稀釋至刻度搖勻，這些溶液中銀分別為0，0. 1，0. 2，0. 3，0. 5，1. 0 μg/mL。按 ICP 儀器條件測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的信號(hào)強(qiáng)度 I ，以信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，銀標(biāo)液濃度為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，得線性方程 I =502. 51 c +3. 24，相關(guān)系數(shù)為 r =0. 999 9，線性范圍為 0 ～1. 0 mg/L( 見圖3) 。對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)試11 次，以測(cè)定值標(biāo)準(zhǔn)偏差的 3 倍計(jì)算銀的檢出限為0. 002 1 μg/mL。

2. 6 樣品處理

除塵灰中含有少量二氧化硅 ，直接使用王水溶解，樣品溶解不完全，因此采用氫氟酸揮硅、高氯酸冒煙的方法溶解樣品。碳會(huì)對(duì)待測(cè)元素產(chǎn)生吸附作用^［7］，造成測(cè)定結(jié)果偏低，殘存的碳還會(huì)在儀器測(cè)定時(shí)造成影響，比如霧化器阻塞、儀器意外熄火等，由于高爐除塵灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá) 30%，因此對(duì)高爐除塵灰而言，去除碳對(duì)待測(cè)元素的準(zhǔn)確測(cè)定非常重要。本文采取將稱量好的樣品平鋪于灰皿中，將灰皿放入馬弗爐里，馬弗爐由室溫升至 550 ℃后，灼燒1 h以上，保證除塵灰樣品中的碳完全除去 ^［8］，取出冷卻后，再按 1. 3 方法進(jìn)行測(cè)定。

2. 7 精密度試驗(yàn)

選取兩個(gè)除塵灰生產(chǎn)試樣，進(jìn)行精密度試驗(yàn)，結(jié)果見表 4。由表 4 可知，該法精密度良好。

2. 8 加標(biāo)回收試驗(yàn)

取一定量的銀標(biāo)準(zhǔn)溶液加入生產(chǎn)試樣中進(jìn)行分析，結(jié)果見表 5。由表 5 可知，回收率在 98. 0% ～102%，說明該法具有較高的準(zhǔn)確度。

3 結(jié)語

采用本方法對(duì)除塵灰中銀元素進(jìn)行分析，簡便、快速，準(zhǔn)確度高，精密度好，能夠滿足生產(chǎn)實(shí)際需要。特別是可以實(shí)現(xiàn)一次溶樣，一次檢測(cè)，可以分析出包含銀在內(nèi)的多個(gè)除塵灰中的元素。

［ 參 考 文 獻(xiàn)］

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