微波消解电感耦合等离子体发射光谱法测定多金属矿中10种主次元素

化学分析计量CHEMICAL ANALYSIS AND METERAGE第28卷，第2期2019年3月V ol. 28，No. 2Mar. 201945doi ：10.3969／j.issn.1008–6145.2019.02.010微波消解–电感耦合等离子体发射光谱法测定多金属矿中10种主次元素秦明1，朱尧伟2，班俊生2，杨惠玲2(1. 河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南省有色金属地质矿产局第三地质大队，郑州　450016；2. 河南省有色金属地质矿产局联合实验室，郑州　451464)摘要　建立微波消解–电感耦合等离子体发射光谱法测定多金属矿中的铜、铅、锌、钼、锰、钾、钠、钙、镁、铁10种主次元素。

称量后的地质样品放入微波消解罐中，加入硝酸、氢氟酸，进行微波消解，再加入硼酸溶液和纯水稀释到一定重量后，采用等离子体发射光谱法测定主次元素的含量。

各元素的质量浓度在各自的范围内与光谱强度呈良好的线性关系，相关系数均大于0.999，方法检出限为0.000 2%~0.008 5%。

测定结果的相对标准偏差为0.97%～5.52%(n =9)，加标回收率为94.80%～104.60%。

该方法简便、快速、准确、可靠，具有应用价值。

关键词　微波消解；电感耦合等离子体发射光谱法；重量法；多金属矿；主次元素中图分类号：O657.31 文献标识码：A 文章编号：1008–6145(2019)02–0045–05Determination of 10 major and minor elements in polymetallic ore by microwave digestion–ICP–AESQIN Ming 1，ZHU Yaowei 2, BAN Junsheng 2, YANG Huiling 2(1. Henan Nonferrous Metal Mineral Exploration Engineering Research Center, The 3th Geological Brigade of HenanProvince Non-Ferrous Metals Geological Mineral Resoures Bureau, Zhengzhou 450016, China; 2. United Labortories of Henan Nonferrous Geology & Mineral Resources Bureau, Zhengzhou 451464, China)Absrtact A method for the determination of 10 major and minor elements of copper, lead, zinc, molybdenum, manganese, potassium, sodium, calcium, magnesium and iron in polymetallic ore by microwave digestion–inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(ICP–AES) was established. Weighed geological samples were put into the microwave digestion tank, nitric acid and hydro fluoric acid were added for microwave digestion, boric acid solution and pure water were diluted to a certain weight. The content of major and minor elements were determined by plasma emission spectrometry. The mass concentration of each element had a good linear relationship with the spectral intensity in their respective ranges, the correlation coef fi cients were more than 0.999, the detection limits were 0.000 2%–0.008 5%. The relative standard deviations were 0.97%–5.52%(n =9), and the recoveries were 94.80%–104.60%. The method is simple, rapid, accurate and reliable, and it has application value.keywords microwave digestion; ICP–AES; solution weighing; polymetallic ore; major and minor elements多金属矿常以铜、铅、锌等有色金属矿为主，伴生有其它金属矿，所含的有价矿物种类多。

全面了解矿物中的化学成分，对矿的综合评价，综合回收利用，获取较好的经济技术指标，提高多金属矿的利用价值均具有重要意义。

微波消解前处理技术试剂用量少、污染小，近年来结合电感耦合等离子体发射光谱法测定矿石中多元素得到了广泛应用［1–5］。

多金属矿中元素的测定大多采用碱融［6］和酸溶［7–9］对样品进行处理。

由于碱融带入了大量的钠离子，限制了钠的测定，采用基金项目　2016年度河南省“两权价款”地质科研类项目(豫财招标采购–2015–1992–03)通讯作者　班俊生，高级工程师，主要从事岩矿分析工作，E-mail: banjunsheng@ ；收稿日期　2018–12–25引用格式　秦明，朱尧伟，班俊生，等.微波消解–电感耦合等离子体发射光谱法测定多金属矿中10种主次元素［J ］.化学分析计量，2019，28(2):45–49.QIN M, ZHU Y W, BAN J S, et al . Determination of 10 pmajor and minor elements in polymetallic ore by microwave digestion–ICP–AES ［J ］. Chemical analysis and meterage ，2019，28(2): 45–49.化学分析计量2019年，第28卷，第2期46不加氢氟酸的酸溶无法将样品全部消解，从而无法进行主量元素的测定，如采用加入氢氟酸的酸溶方法，一般均要经过加入高氯酸或硫酸加热赶氢氟酸的处理过程。

采用带有氢氟酸酸溶体系经微波消解后，用硼酸溶液分解氟化物沉淀，络合氟离子后定容，用电感耦合等离子体发射光谱测定待测元素，但存在的络合氟离子仍然能够腐蚀玻璃［10–13］，限制了玻璃容器和量器的使用，而重量法可以采用塑料瓶代替玻璃制品，很好地解决这一问题［14–16］。

在传统的化学分析和仪器分析中，采用移液管和容量瓶对溶液进行量取的手续繁复，时间冗长，工作效率低，而重量法可以降低由器皿等引入的不确定度，操作简单、工作效率较高。

但目前的重量法仅局限于结合火焰原子吸收光谱法进行测定，尚无与电感耦合等离子体发射光谱法结合测定的文献报道。

笔者采用硝酸和氢氟酸对样品进行微波消解，消解后的试液用饱和硼酸溶液络合氟离子，防止铅和钙沉淀，然后直接用纯水稀释到一定的重量，采用电感耦合等离子体发射光谱法同时对多金属矿中的铜、铅、锌、钼、锰、钾、钠、钙、镁、铁10种主次元素进行测定。

该方法免去了蒸至近干、加酸再次溶解和定容的操作步骤，节省了时间和能源，减轻了劳动强度，降低了样品消解时对环境污染和对人体的危害。

该方法测定结果准确、可靠，可用于大批量地质样品的检测。

1　实验部分1.1　主要仪器与试剂微波消解仪：ETHOS型，意大利麦尔斯通公司；全自动电子天平：AE–100型，感量为0.000 1 g，梅特勒托利多仪器上海有限公司；电子天平：（1）HZF–A500型，感量为0.01 g，福州华志科学仪器有限公司；（2）LQ–C100001型，感量为0.01 g上海瑶新电子科技有限公司；三氧化二铁、铜片、铅片、锌片、锰粉、三氧化钼：质量分数均大于99.99%，上海化学试剂分装厂；铕标准溶液：1 000 μg／mL，标准物质编号为GSB 04–1779–2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心；氩气：体积分数为99.995%；氯化钾、氯化钠、碳酸钙、氧化镁：优级纯，天津市光复科技发展有限公司；氨水、硝酸：分析纯，洛阳市化学试剂厂；氢氟酸：优级纯，洛阳市化学试剂厂；硼酸：分析纯，天津博迪化工股份有限公司；铜矿石A，铜矿石B，铅矿石A，铅矿石B，锌矿石，钼矿石A，钼矿石B，钨矿石A，钨矿石B：标准物质编号分别为GBW 07233，GBW 07234，GBW 07235，GBW 07236，GBW 07237，GBW 07238，GBW 07239，GBW 07240和GBW 07241，湖北地质试验研究所；多金属贫矿石、多金属矿石：标准物质编号为GBW 07162，GBW 07163，地球物理地球化学勘查研究所；实验用水为去离子水，电阻率不小于18 MΩ·cm。

1.2　溶液的配制稀释液：在干燥的5 000 mL的塑料桶中，加入600 mL硝酸，200 mL氢氟酸，20 g硼酸，用水稀释至溶液重量为5 000.0 g，摇匀。

铕内标溶液：1 μg／g，吸取1 mL铕标准溶液用稀释液稀释至1 000 g。

铜、铅、锌、氧化锰标准储备溶液：1.00 mg／g，分别称取已处理的1.000 0 g铜片、1.000 0 g铅片、1.000 0 g锌片、0.774 5 g锰粉于250 mL烧杯中，加入40 mL硝酸溶液(1+1)，盖上表面皿，加热溶解，待完全溶解后，移去表面皿，继续加热至体积约为20 mL，冷却至室温，转移至1 000 mL干燥塑料瓶中，用稀释液稀释至1 000.0 g，摇匀，记为标准储备溶液A。

钼标准储备溶液：1.00 mg／g，称取1.500 0 g经500℃灼烧1 h后的三氧化钼，置于250 mL烧杯中，加入氨水20 mL，低温加热至溶解后，继续加热至体积约为5 mL，冷却至室温，转入至干燥的1 000 mL 的塑料瓶中，加入稀释液至1 000.0 g，摇匀，记为标准储备溶液B。

氧化钾、氧化钠标准储备溶液：1.00 mg／g，分别称取经500℃灼烧1 h的1.582 9 g 氯化钾、1.885 9 g 氯化钠，置于200 mL烧杯中，用水溶解，转入至干燥的1 000 mL的塑料瓶中，加入稀释液至1 000.0 g，摇匀，记为标准储备溶液C。