萬麗云，付志軍

( 新余鋼鐵集團有限公司，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 法測定其中的銀含量，以銀標準溶液繪制標準曲線，在標準溶液質(zhì)量濃度為 0～1. 0 mg/L 時與發(fā)射強度呈良好的線性，線性相關(guān)系數(shù) r =0. 999 9，測定結(jié)果的相對標準偏差小于 0. 6% ( n =6) ，加標回收率在 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。除塵灰中化學成分復雜，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對環(huán)境造成嚴重污染，還是對資源的一種浪費，因此對除塵灰的回收利用目前已成研究的熱點。近期，新鋼對貴金屬銀的回收工藝非常重視，因此準確測定燒結(jié)除塵灰中銀的含量至關(guān)重要。目前測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、耗時長，不適應(yīng)批量分析，而除塵灰中銀含量測定還沒有相應(yīng)的國家標準，其他測定方法也鮮有報道。我們嘗試采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測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，以硝酸為測定介質(zhì)，建立了 ICP －OES 法測定除塵灰中銀含量的方法，鑒于 ICP － OES法可同步檢測除銀以外的其他元素，因此在實際檢測工作中，應(yīng)用效果更佳，結(jié)果準確。

1 實驗部分

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。

銀標準儲備溶液: 0. 1 mg/mL; 稱取0. 1575 g 基準硝酸銀( 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。

銀標準溶液: 10 μg/mL; 移取10 mL 銀標準儲備溶液于 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。

試驗用水: 去離子水( 一級)

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; 觀測高度:12 mm; 泵轉(zhuǎn)速:50 r/min; 高純液氬( 純度大于99.995%)

1. 3 實驗方法

準確稱取 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、觀測方式、觀測高度等 ^［4］。美國熱電 6 300 型 ICP 的觀測方式為垂直觀測，其 本 身 具 備 背 景 干 擾 小 的 優(yōu) 點。采 用328. 068 nm 譜線，對 1. 0 mg/L 的銀標準溶液進行正交試驗，通過調(diào)節(jié)輔助氣流量、RF 射頻功率及觀測高度，觀察信號強度和信噪比，具體結(jié)果見表 1。試驗結(jié)果表明，輔助氣流量為0. 5 L/min，RF 射頻功率為1 150 W、觀測高度為 12 mm 時信號強度最大，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、鉀元素對銀元素測定的影響

基體效應(yīng)是影響微量元素測定準確度的關(guān)鍵因素。保持試樣溶液和標準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)量分數(shù)為 15% ～ 40% ，鉛、鋅的質(zhì)量分數(shù)為 5% ～ 15% ，而燒結(jié)除塵灰中鉀的質(zhì)量分數(shù)為 5% ～ 20% ，大量鐵、鉛、鋅、鉀基體的存在可能會對待測元素的發(fā)射強度有一定的影響，這直接影響測定結(jié)果的準確性。為了研究基體元素的存在對銀元素測定結(jié)果的影響，在銀量為300 μg/L 的標準溶液中加入不同量的鐵、鉀、鉛、鋅進行試驗，其結(jié)果見表 2。由表 2 可知，銀的測定結(jié)果均為 300 μg/L 左右，這說明在鐵的質(zhì)量分數(shù)小于 40% 、鉀的質(zhì)量分數(shù)小于 20% 、鉛和鋅的質(zhì)量分數(shù)均小于 15% 的情況下，除塵灰中鐵、鉀、鉛、鋅元素的存在對銀元素的影響較小，可以忽略不計。

2. 4 共存離子的影響

除塵灰組成復雜，除了大量鐵以外，還含有鉛、鋅、鉀、鈉、銅、鈣、鎂等金屬元素，為了考察它們對測定的影響，配制了一種試驗用溶液，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。對該溶液中銀進行測定，結(jié)果表明，上述共存離子的存在對測定結(jié)果幾乎沒有影響。

2. 5 標準工作曲線與線性范圍、檢出限

由于除塵灰沒有標準物質(zhì)及標準樣品，實驗采用基準硝酸銀配置標準溶液，分別移取 0，1. 0，2. 0，3. 0，5. 0，10. 0 mL 銀標準溶液于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 儀器條件測定系列標準溶液的信號強度 I ，以信號強度為縱坐標，銀標液濃度為橫坐標進行線性回歸，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) 。對空白溶液連續(xù)測試11 次，以測定值標準偏差的 3 倍計算銀的檢出限為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。碳會對待測元素產(chǎn)生吸附作用^［7］，造成測定結(jié)果偏低，殘存的碳還會在儀器測定時造成影響，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)量分數(shù)高達 30%，因此對高爐除塵灰而言，去除碳對待測元素的準確測定非常重要。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 方法進行測定。

2. 7 精密度試驗

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

2. 8 加標回收試驗

取一定量的銀標準溶液加入生產(chǎn)試樣中進行分析，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確度。

3 結(jié)語

采用本方法對除塵灰中銀元素進行分析，簡便、快速，準確度高，精密度好，能夠滿足生產(chǎn)實際需要。特別是可以實現(xiàn)一次溶樣，一次檢測，可以分析出包含銀在內(nèi)的多個除塵灰中的元素。

［ 參 考 文 獻］

［1］ 吳 濱. 燒結(jié)機頭電除塵灰中銀、銅、鋅等有價元素的回收［D］. 湘潭大學，2014.

［2］ 張崇淼，張錦柱，溫彬宇，等 . 微量銀分析與測定［J］.云南冶金，2003，32( 4) : 42 －44.

［3］ GB/T 14353. 11—2010，銅礦石、鉛礦石和鋅礦石化學分析方法第 11 部分: 銀量測定［S］.

［4］ 辛仁軒 . 等離子體發(fā)射光譜分析［M］. 北京: 化學工業(yè)出版社，2005.

［5］ 劉益鋒，馬俊漢 . 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時測定粗銅中金和銀［J］. 冶金分析，2012，32( 7) : 52－54.

［6］ 謝慧媛 . 混合鉛鋅精礦中微量銀的測定［J］. 廣州化工，2014，42( 2) : 100 －101.

［7］ 王愛平 . 活性炭對溶液中重金屬的吸附研究［D］. 昆明理工大學，2003.

［8］ 夏 輝，王小強，何沙白，等 . 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定高碳除塵灰中 11 種元素［J］. 冶金分析，2016，36( 3) : 44 －48.