准确测定银精矿中氧化镁含量

张千强

(江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424)

0 前言

银精矿是国内各大型铜冶炼厂重要的外购原料，原料中的氧化镁含量一直是贸易结算中的扣款指标，如氧化镁含量过高会影响到火法冶炼工艺的安全顺行，对闪速炉作业率、精矿投料量等工厂重要技经指标造成不利影响，因此，能否对原料中氧化镁含量进行准确测定关系到工厂的经济利益和技经指标。当前对银精矿中氧化镁的分析通常采用有色金属行业标准方法《火焰原子吸收光谱法测定银精矿中的氧化镁量》(YS/T445.6-2001)。近年来，银精矿中杂质元素的组成和含量均发生了较大的变化，如Pb、Sb元素的含量均大幅升高，采用原有的方法是否能对这些高杂质银精矿中氧化镁元素进行准确分析存在不确定性，通过大量的实验表明，采用原子吸收法是可以对高杂质银精矿中氧化镁含量进行准确测定的[1]。

1 实验部分

1.1 实验试剂与仪器

1.1.1 盐酸(ρ=1.19g/mL)AR。

1.1.2 硝酸(ρ=1.42g/mL)AR。

1.1.3 氢氟酸(ρ=1.15g/mL)AR。

1.1.4 高氯酸(ρ=1.76g/mL)AR。

1.1.5 氢溴酸(ρ=1.50g/mL)AR。

1.1.6 盐酸(1+1)。

1.1.7 锶溶液(20g/L)：称取30.43g氯化锶(SrCl2·6H2O)于250mL烧杯中，用水溶解后，移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

1.1.8 氧化镁标准贮存溶液：将氧化镁(ωMgO≥99.99%)预先在800℃灼烧1h至恒重，置于干燥器中冷却至室温，称取0.5000g氧化镁于250mL烧杯中，加少量水润湿，加20mL盐酸(1.1.6)溶解完全后，移入500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镁。

1.1.9 氧化镁标准溶液：移取20.00mL氧化镁标准贮存溶液于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含200μg氧化镁。

1.1.10 火焰原子吸收光谱仪(赛默飞世尔ICE3000 SERIES型原子吸收光谱仪)，附镁空心阴极灯。

1.2 实验方法

称取0.20g试样，精确至0.0001g，将试料置于250mL聚四氟乙烯烧杯中，加入少量水润湿，加入10mL盐酸(1.1.1)，置于电热板上低温加热5min，加入10mL硝酸(1.1.2)，5mL～10mL氢氟酸(1.1.3)，加热蒸至体积约10mL，加入5mL高氯酸(1.1.4)，继续加热溶解，蒸至高氯酸冒白烟(如含碳高，补加5mL高氯酸，如样品中锑含量高，可加入10mL氢溴酸(1.1.5))，蒸至近干，取下冷却。加入10mL盐酸(1.1.6)，用水冲洗杯壁，加热使盐类完全溶解，取下冷却至室温。将溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，静置。待试液澄清后按表1分取上清液并补加盐酸(1.1.6)于100mL容量瓶中，加入5mL锶溶液(1.1.7)，用水稀释至刻度，混匀。

表1 试液分取量

将试液于火焰原子吸收光谱仪波长285.2nm处，使用空气-乙炔火焰，燃烧器转角90°，与系列标准溶液同时，以水调零，测量溶液吸光度，从工作曲线上查出相应的氧化镁的质量浓度。随同试料进行空白实验。

1.3 工作曲线的绘制

移取0mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL氧化镁标准溶液(1.1.9)分别置于一组100mL容量瓶中，加入10mL盐酸(1.1.6)，5mL锶溶液(1.1.7)，用水稀释至刻度，混匀。在与测定试液相同条件下，测量溶液吸光度，减去“零”浓度溶液的吸光度，以氧化镁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线。

1.4 分析结果的计算

氧化镁量以质量分数ωMgO计，数值以%表示，按式(1)计算：

(1)

式中：

ρ——自工作曲线上查得的试料溶液的氧化镁浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；

ρ0——自工作曲线上查得的空白溶液的氧化镁浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；

V0——试液总体积，单位为毫升(mL)；

V1——分取试液的体积，单位为毫升(mL)；

V2——分取试液稀释后的体积，单位为毫升(mL)；

m0——试料的质量，单位为克(g)；

计算结果表示至小数点后二位。

2 实验结果及讨论

2.1 氯化锶加入量实验

分别移取5.00mL氧化镁标准溶液(1.1.9)于7个100mL容量瓶中，每个容量瓶加入10mL盐酸(1.1.6)，在第2到第7个容量瓶中加入5.0mgAl元素，再分别加入0.0，0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0mL锶溶液(1.1.7)，定容，摇匀。于原子吸收光谱仪波长285.2nm处，在空气-乙炔火焰中测量其吸光度，结果如表2。

表2 氯化锶加入量实验

从上表中可以看出，加1.0～5.0mL锶溶液均可有效消除Al元素的化学干扰，本实验选择锶溶液(1.1.7)加入量为5mL。

2.2 硝酸加入量对样品溶解的实验

称取3#银精矿样品3杯，在每一杯样品中都加入Pb元素100mg，Ag元素4mg，溶样时加入不同量的硝酸(1.1.2)，观察实验现象，并对样品中氧化镁含量进行检测，结果如表3。

表3 硝酸加入量实验

加入10mL以上硝酸(1.1.2)样品溶液会清亮一些，但是硝酸加入量对分析结果基本没有影响。本实验选择硝酸加入量为10mL。

2.3 高锑样品溶解实验

称取3#银精矿样品4杯，在第2到第4杯中加入Sb元素30.0mg，分别加入0.0，0.0，10.0，20.0mL(分两次加入冒烟)氢溴酸(1.1.5)，观察实验现象，并对样品中氧化镁含量进行检测，结果如表4。

表4 高锑样品溶解实验

实验结果表明，高锑样品在溶样过程中不会发生水解现象，是否加氢溴酸除锑对分析结果基本没有影响。本实验对高锑样品采用一次冒烟的溶样方式。

2.4 盐酸酸度实验：

称取3#银精矿样品4杯，在第2到第4杯中加入Pb元素100mg，Ag元素4.0mg，溶样完成后分别加入10.0，6.0，10.0，20.0mL盐酸(1.1.6)，观察实验现象，并对样品中氧化镁含量进行检测，结果如表5。

表5 酸度实验

从实验结果来看，不同酸度对分析结果影响不大，容量瓶中是否有沉淀基本不影响样品中氧化镁量的测定。本方法选择5%盐酸介质进行测定。

2.5 火焰原子吸收光谱仪工作条件的选择

移取6.00mL氧化镁标准溶液(1.1.8)于100mL容量瓶中，于原子吸收光谱波长285.2nm处，在空气-乙炔火焰中，以水调零，测量其吸光度。

2.5.1 乙炔流量的选择

固定燃烧器高度为7cm，狭缝为1.0nm，灯电流为4mA，改变乙炔流量，考察该氧化镁标准溶液吸光度，结果见表6。

从表2可知：乙炔流量在1.2L/min时吸光度最大，选择乙炔流量为1.2L/min。

2.5.2 燃烧器高度的选择

固定仪器燃气流量为1.2L/min，狭缝为1.0nm，灯电流为4mA，改变燃烧器高度，考察氧化镁标准溶液吸光度，结果见表7。

表7 不同燃烧头高度下测定氧化镁的吸光度

从表7可以看出，燃烧器高度在7mm时读数最稳定，选择燃烧器高度为7mm。

2.5.3 灯电流的选择

固定仪器燃烧头高度为7cm，燃气流量为1.0L/min，助燃气流量为15.0L/min，狭缝为0.2nm，改变仪器灯电流，考察氧化镁标准溶液的吸光度，结果见表8。

表8 不同灯电流下测定氧化镁的吸光度

表8数据表明，在灯电流为4mA时，氧化镁标准溶液的吸光度最大，因此本实验选择灯电流为4mA。

2.5.4 狭缝宽度的选择

固定仪器燃烧头高度为7cm，燃气流量为1.6L/min，助燃气流量为15.0L/min，灯电流为12mA，改变仪器狭缝宽度，考察氧化镁标准溶液的吸光度，结果见表9。

表9 不同狭缝宽度下测定氧化镁的吸光度

表9数据表明，氧化镁的标准溶液吸光度在狭缝宽度为0.5nm时最大，因此本实验选择狭缝宽度为0.5nm。

根据以上实验，推荐火焰原子吸收光谱仪(赛默飞世尔ICE3000 SERIES型)的最佳工作条件如下：

波长285.2nm、乙炔流量1.2L/min(燃助比0.12)、燃烧器高度7mm、灯电流4mA、狭缝宽度0.5nm。

2.6 共存元素干扰实验

2.6.1 共存元素大致含量

银精矿中主要存在元素为：Cu、Fe、Ca、Al、Pb、Zn、Ag、Sb等元素。各元素可能存在的最大量为：15%Cu，30%Fe、7%Ca、3%Al、35%Pb、20%Zn、1.5%Ag、10%Sb。

2.6.2 单元素干扰实验

为了考察银精矿中共存元素对氧化镁的干扰情况，以2.0μg/mL、6.0μg/mL、12.0μg/mL的氧化镁标准溶液为研究对象，考虑该方法的最小稀释比为5倍，加入不同量的干扰元素[2]，按照实验方法及选定的仪器工作条件进行测定。结果见表10。

表10 银精矿中各元素对氧化镁的干扰

表10结果显示，所考察的元素在上述加入量时对氧化镁的测定结果在±5%的误差范围内。

2.6.3 混合干扰元素实验

分别在氧化镁浓度为2.0μg/mL、6.0μg/mL和12.0μg/mL的溶液中同时加入各种共存元素，按试验方法及选定的仪器工作条件进行测定，测定结果见表11。

表11 混合干扰实验

表11结果显示，所考察的元素在上述加入量时对氧化镁的测定结果在±5%的误差范围内。

2.7 精密度实验

分别对不同氧化镁量的银精矿样品进行了11次测定，测定结果见表12。

表12 精密度试验

从表12数据可知，不同含量银精矿中氧化镁的RSD在0.72%～2.47%之间，精密度较好。

2.8 准确度实验

采用加标回收率实验考查本方法的准确度，在银精矿样品中加入不同的氧化镁量，按拟订的分析步骤进行检测，测定结果列于表13。

表13 样品加标回收实验

从样品加标回收实验可知，回收率在99.4%～103.2%之间，说明该方法准确度较高。

3 结论

通过样品溶解条件实验、干扰消除条件实验及仪器最佳工作条件实验，确定了溶样试剂和干扰消除剂的加入量及原子吸收光谱仪最佳工作条件，由精密度实验得到的相对标准偏差在0.72%～2.47%之间，由加标回收实验得到的加标回收率在99.4%～103.2%之间，说明该方法精密度好，准确度高，可以满足高杂质银精矿样品中氧化镁的测定要求。