火焰原子测定红土中的铅

镍矿经过选矿成为含镍品位较高的镍精矿或镍矿砂。按地质成因，镍矿主要分为硫化镍矿和氧化镍矿，目前国内外应用较多的是硫化镍矿，约占镍产量的60%。硫化镍矿有镍黄铁矿、紫硫镍铁矿等，其中的镍是以游离硫化镍形态存在的。氧化镍矿主要包括红土镍矿(镍红土矿)和硅酸镍矿，硅酸镍矿含铁低，含硅镁高;红土镍矿含铁高，含硅镁低，镍含量1%～2%，以氧化态存在［1－5］。随着品位高、开采条件好的硫化镍矿资源渐趋紧张，__镍行业将资源开发的重点转向了氧化镍矿，其中利用最多的是红土镍矿。自2006年以来，我国开始大量进口红土镍矿。但是目前红土镍矿中各元素的检测尚无国际标准和国家、行业标准可循，仅有镍矿石和镍精矿的标准方法可以借鉴应用［6－9］。由于现有的镍矿石和镍精矿的标准主要是针对硫化镍矿制定的，而红土镍矿中镍的存在形态与硫化镍矿不同，单纯借鉴现有方法不能完全满足检测需要。为了保证红土镍矿商品检验结果的准确性，进行红土镍矿化学分析方法的研究显得格外重要。已有研究对红土镍矿的品质检验方法进行探讨［10－11］，也有文献报道了红土镍矿中一些元素的测定方法，如胡顺峰等［12］采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP－AES)测定红土镍矿中的镍、铬、镁、铝、钴，除了铬的测定结果偏低外，其余元素均能与标准值吻合;王虹等［13］用火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定了红土镍矿中的铬，取得了满意的结果。但是针对红土镍矿中的铅测定方法研究不多。准确测定镍矿中铅含量对于保护环境、控制铅的危害具有重要作用。ICP－AES法是一种有效的元素测定方法，如何飞顶等［14］采用ICP－AES测定红土镍矿中Cd、Co、Pb等9种元素取得了较好的效果。然而部分的中小企业只配置了火焰原子吸收光谱仪(FAAS)，为了方便这些企业也能准确测定矿物中的元素含量，对来料进行质量控制，很多化学工作者开展了这方面的研究［15－18］，亦能达到准确测定的目的。本文采用盐酸、硝酸溶解红土镍矿样品，氢氟酸挥发硅，高氯酸冒烟除去氢氟酸，然后用FAAS法在硝酸介质中测定红土镍矿中的铅，测定范围为0.010%～0.50%(质量分数)。该法可应用于红土镍矿贸易中商品检验和生产企业产品质量监控。

1实验部分

1．1仪器及工作条件AA800型原子吸收光谱仪(美国PerkinElmer公司)，配铅空心阴极灯，采用氘灯扣背景。主要工作参数见表1。

1．2主要试剂Pb标准储备溶液:1000mg/L，钢铁研究总院国家钢铁材料测试中心．HCl、HNO3、HF、HClO4均为优级纯;水为去离子水(电阻率18MΩ•cm)。

1．3样品分析按表2称取试样(精确至0．0001g，随同试样进行空白试验)于400mL聚四氟乙烯烧杯中，加入15mLHCl、5mLHNO3、5mLHF、2mLHClO4，低温加热溶解45min，继续加热至HClO4白烟冒尽，取下冷却，加入10mL50%(体积分数，下同)的HNO3，微热溶解盐类，取下，冷却至室温。将试液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度。在选定的FAAS工作条件下，与标准溶液同时，测量试液的吸光度，减去空白试液的吸光度，在标准曲线上查出相应的Pb浓度。

2结果与讨论

2．1溶样方法分别采用HCl、HNO3、王水、HCl+HNO3+HF+HClO4溶解红土镍矿样品，将得到的溶液用FAAS进行测定。表3结果表明:用HCl、王水、HCl+HNO3+HF+HClO4溶解试样得到的结果无明显差别;但是HCl和王水溶解的样品有少量沉淀，测定前需要过滤;HCl+HNO3+HF+HClO4能将样品溶解完全，溶液清亮透明。考虑到不同产地的镍矿样品成分存在一定差异，HCl+HNO3+HF+HClO4溶样更为彻底，对Pb含量高的样品更为合适，最终选择HCl+HNO3+HF+HClO4混合酸消解样品。由于Pb含量高时PbCl2易形成沉淀，故在冒尽HClO4烟后选择50%的HNO3溶解可溶性盐类。

2．2介质酸度移取10mLPb标准溶液(100μg/mL)于100mL容量瓶中，分别加入不同体积的HNO3，用水稀释至刻度，混匀，测量吸光度。表4结果表明:5%以内的HNO3基本不影响Pb的测定。为了控制待测溶液的酸度，样品冒尽HClO4后加入10mL50%的HNO3，微热溶解盐类，然后冷却，定容，使试液的酸度不大于5%。

2．3仪器工作条件优化移取一定量的Pb标准溶液(100μg/mL)于100mL容量瓶中，加入10mL50%的HNO3，用水稀释至刻度，混匀。使用空气－乙炔火焰，于原子吸收光谱仪波长283．3nm处，以水调零，测量吸光度。

2．3．1乙炔－空气流量比固定其他条件，改变乙炔－空气流量比，测量的吸光度见表5。增大乙炔－空气流量比可提高溶液的吸光度，乙炔－空气流量比为2∶17时，火焰呈蓝色;乙炔－空气流量比为2∶10时，火焰呈黄色，考虑到火焰的稳定性，最终确定乙炔－空气流量比为2∶12。

2．3．2灯电流固定其他条件，改变铅空心阴极灯的灯电流，测量的吸光度见表6。减小灯电流可提高溶液的吸光度，从而提高仪器的灵敏度。但是较低的工作电流会导致输出光量降低，使仪器的稳定性变差，本文最终选定灯电流为10mA。

2．4标准曲线和方法检出限移取0、1．0、2．0、3．0、4．0、5．0mLPb标准溶液(100μg/mL)置于一组100mL容量瓶中，加入10mL50%的HNO3，以水稀释至刻度。在已调整好的原子吸收光谱仪上，以空气－乙炔火焰，用水调零，按浓度从低到高的顺序吸入系列标准溶液，于波长283．3nm处测量吸光度。以Pb浓度为横坐标，净吸光度(减去“零浓度”溶液的吸光度)为纵坐标，绘制标准曲线。在选定的仪器工作条件下，标准曲线的回归方程为y=0．00869x－0．00013，R2=0．999964。以平行测定11次空白溶液结果的3倍标准偏差计算方法的检出限为0．044μg/mL。

2．5共存元素干扰及消除根据红土镍矿的主要组成，试验了铁、镍、铜、钙、锰、铬、钴、锌等共存元素对铅测定的干扰情况。结果表明:控制测定结果的相对误差在±5%以内，在氘灯扣背景的情况下，100mL体积内，低于100mg铁、6mg镍、1mg铜、5mg钙、2mg锰、1mg铬、1mg钴、1mg锌在测定波长处均没有吸收峰，对0．1mg铅的测定不产生干扰。

2．6方法精密度选择3个含量水平的红土镍矿样品，分别独立地对其进行11次测定，计算相对标准偏差(RSD)，测定结果见表7。对检测数据采用格拉布斯检验法进行检验，当n=11，α=0．05时临界值为2．355，同水平11次分析数据无异常值，方法精密度好。

2．7方法准确度由于目前缺乏红土镍矿标准样品，故采用加标回收试验对方法进行验证，结果见表8。将溶解完全的样品分别用FAAS法和ICP－AES法进行比对试验，所得结果见表9。方法加标回收率为97%～106%，两种方法的测定值吻合，结果准确可靠。

3结语

本文采用HCl－HNO3溶解样品，HF助溶挥发硅，HClO4冒烟除去HF，该过程可将红土镍矿消解完全，然后用稀HNO3溶解可溶性盐类，火焰原子吸收光谱测定红土镍矿中Pb元素。通过加标回收试验和ICP－AES方法比对验证试验，证明了该法具有光谱干扰少、精密度高、准确度好的优点，是一种准确测定红土镍矿中Pb元素的分析方法，可用于红土镍矿开采、贸易、生产过程中的品质检验。