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射光譜法( ICP － OES 法) 測定燒結除塵灰銀含量的方法。試樣經鹽酸、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，在標準溶液質量濃度為 0～1. 0 mg/L 時與發射強度呈良好的線性，線性相關系數 r =0. 999 9，測定結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，可用于燒結除塵灰中銀的定量分析。
關鍵詞:ICP － OES 法; 燒結; 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爐燒結，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，因此準確測定燒結除塵灰中銀的含量至關重要。目前測定銀含量的方法主要是火焰原子吸收法［2 －3］，但該法需要經過吸附、萃取等分離過程，操作步驟繁瑣、耗時長，不適應批量分析，而除塵灰中銀含量測定還沒有相應的國家標準，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，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，應用效果更佳，結果準確。
1 實驗部分
1. 1 主要儀器與試劑
等離子體發射光譜儀: 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，待劇烈反應后于電熱板加熱溶解，再加入 5 mL 高氯酸，繼續加熱蒸發冒白煙至近干，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射光譜法測定( 隨同做試劑空白) 。
2 結果與討論
2. 1 儀器工作參數優化
影響 ICP － OES 法分析性能的主要參數包括輔助氣流量、RF 發射功率、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 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，通過調節輔助氣流量、RF 射頻功率及觀測高度，觀察信號強度和信噪比，具體結果見表 1。試驗結果表明，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
基體效應是影響微量元素測定準確度的關鍵因素。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的有效方法之一。由于除塵灰中鐵的質量分數為 15% ～ 40% ，鉛、鋅的質量分數為 5% ～ 15% ，而燒結除塵灰中鉀的質量分數為 5% ～ 20% ，大量鐵、鉛、鋅、鉀基體的存在可能會對待測元素的發射強度有一定的影響，這直接影響測定結果的準確性。為了研究基體元素的存在對銀元素測定結果的影響，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，其結果見表 2。由表 2 可知，銀的測定結果均為 300 μg/L 左右，這說明在鐵的質量分數小于 40% 、鉀的質量分數小于 20% 、鉛和鋅的質量分數均小于 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，結果表明，上述共存離子的存在對測定結果幾乎沒有影響。
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，相關系數為 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。碳會對待測元素產生吸附作用［7］，造成測定結果偏低，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量分數高達 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試樣，進行精密度試驗，結果見表 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試樣中進行分析，結果見表 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，能夠滿足生產實際需要。特別是可以實現一次溶樣，一次檢測，可以分析出包含銀在內的多個除塵灰中的元素。
［ 參 考 文 獻］
［1］ 吳 濱. 燒結機頭電除塵灰中銀、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 . 等離子體發射光譜分析［M］. 北京: 化學工業出版社，2005.
［5］ 劉益鋒，馬俊漢 . 電感耦合等離子體發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.