张俊峰 栾海光 李 杨

(山东恒邦冶炼股份有限公司，山东 烟台 264109)

前言

我国是世界上锑储量最大的国家，占全球的52%。锑在工业中有着广泛的用途，其中大部分用于生产阻燃剂，另外还用于制造电池中的合金材料、滑动轴承和焊接剂[1]。

金属锑在工业上的生产方法大致可分为火法和湿法两大类，其中硫化钠浸出-硫代亚锑酸钠溶液电积[2]湿法冶炼工艺具有生产过程简单，能量损耗少，试剂可循环利用等优点，故在工业上应用较多。目前，锑产品中的几种杂质元素多采用分光光度法和原子吸收光谱法分别单个测定[3-4]，并没有一个统一的方法能够一次全部测定。实验研究了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法同时测定粗锑中As、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb和Se 7种元素的实验方法，该方法具有测量范围广、结果稳定性好、准确度和精密度高等优点，能够满足日常生产的需求，并能大幅提高粗锑产品中杂质元素的分析效率。

1 实验部分

1.1 主要仪器

6300 ICP-AES电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国赛默飞世尔科技有限公司)。

1.2 主要试剂

As、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb和Se标准储备溶液(100 μg/mL，由国家有色金属及电子材料分析测试中心提供)，用时按要求稀释至所需浓度。

酒石酸为优级纯，配成100 g/L的溶液。

其它试剂如无特殊说明均为优级纯，实验用水为符合国家标准的三级水。

1.3 实验方法

称取粗锑样品约0.2 g(精确至0.000 1 g)于100 mL烧杯中，加少量水润湿，加入10 mL盐酸，3 mL硝酸，在电热板上低温溶解，蒸发至黄烟冒尽(驱除氮氧化物)后，取下稍冷，再加入5 mL盐酸，2 mL酒石酸低温加热至近干，取下稍冷，再加入5 mL盐酸，用纯水冲洗杯壁，加热煮沸，取下冷却。移入100 mL容量瓶中，定容、摇匀、过滤，待测。随同试样做空白实验。

1.4 标准曲线绘制

用移液管分别准确移取不同体积的As、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb和Se的标准溶液于100 mL容量瓶中，加入2 mL酒石酸(200 g/L)溶液，再用盐酸(1+19)定容至刻度线，摇匀，配制如表1所示的混合标准溶液浓度系列，用ICP-AES法进行测定，并绘制标准曲线。

表1 混合标准溶液系列Table 1 Concentrations of a series of standard mixture solutions /(μg·mL-1)

2 结果与讨论

2.1 溶样方法的选择

粗锑一般采用盐酸-硝酸或硫酸溶解，并以酒石酸掩蔽锑或盐酸-氢溴酸挥发除锑[4]，但在样品进入仪器时，硫酸因其黏度较大，会影响样品的提升量和雾化效率，对结果产生不利的影响，故在ICP-AES法测定中使用较少[5]，而盐酸-氢溴酸挥发除锑需反复多次，操作过程相对繁琐，且成本更高。综合考虑，本实验采用盐酸-硝酸对样品进行溶解，再加入少量酒石酸掩蔽锑，蒸至近干，加入5 mL盐酸溶解残渣的方法对样品进行前处理。

2.2 分析谱线及仪器分析条件的选择

在实验确定的工作条件下，选择合适的分析谱线。用标准溶液绘制标准曲线，根据曲线线性排除相关系数较差的元素谱线，还要最大限度地避开谱线干扰，选择了灵敏度高、稳定性好、干扰少的谱线作为分析谱线[6]，所选的分析谱线如表2所示。

表2 元素的分析谱线Table 2 Analytical spectral lines of the elements

仪器最佳工作条件的确定需要综合考虑矩管寿命、样品进样量、气体消耗量、分析谱线强度、测定结果稳定性等。在保证分析结果稳定性好、准确度高的前提下，选择合适的预冲洗时间、积分次数以便缩短分析时间、加快分析速度[6]。对高频发生器功率、辅助气体流量、雾化器流量、蠕动泵泵速等进行实验，得到最佳的仪器工作条件如表3。

表3 仪器测定条件Table 3 Instrument operational conditions

2.3 方法的检出限和精密度实验

按实验方法对同一粗锑样品进行6次平行测定，计算其相对校准偏差(RSD)均小于3%，方法的重现性良好。同时测定试剂的空白溶液11次，以测定结果标准偏差的3倍作为检出限[7]。实验结果表明，方法检出限较低，待测元素在测定范围内有良好的线性关系，结果如表4所示。

表4 检出限和精密度Table 4 Detection limits and precision of the method(n=11)

2.4 掩蔽剂用量的选择

酒石酸、硝酸等酸的引入会使分析物的谱线强度减弱[8]，故以某粗锑试样为实验样品，在其它实验条件相同的情况下，分别加入0、1、2、3、4、5 mL酒石酸，考察酒石酸的加入量对测定结果的影响，结果如表5所示。

表5酒石酸用量的影响

Table 5 The effect of tartaric acid /(μg·mL-1)

从表5中数据可以看出，不加入酒石酸，稀释定容时样品锑水解严重，产生大量细小的沉淀且不易过滤彻底，无法进行ICP-AES分析。当加入酒石酸时，酒石酸掩蔽锑的作用十分明显，但其中加入过量的酒石酸对元素测定结果的影响不大，从溶样角度考虑，加入2 mL酒石酸即能够有效避免锑元素的水解。

2.5 方法的加标回收实验

按实验方法对粗锑样品进行测定[9]，并在该样品中分别加入一定量各元素的标准溶液进行加标回收实验，通过计算得到加标回收率均在95%～105%，表明结果准确可靠，如表6所示。

表6加标回收实验

Table 6 The recovery tests of the method /(μg·mL-1)

2.6 方法分析结果对比实验

为进一步验证方法的准确度，取同一份粗锑样品按相同的方法处理完后，分别以分光光度法和原子吸收光谱(AAS)法或原子荧光光谱(AFS)法测定以上各元素的含量，所得结果与ICP-AES法的测定结果基本一致，如表7所示。

表7比对实验结果

Table 7 Accuracy tests of the method /(μg·mL-1)

3 结论

实验研究表明，采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定粗锑中的As、Fe、Pb、Cu、Se、Bi和Cd，方法简易可行，分析速度快，结果准确可靠，具有较高的灵敏度和较低的检出限，能够满足日常生产的需要，极大地提高了分析效率。

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