一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铜磁铁矿中杂质元素铋、镉、钴、碲、锑的方法技术领域
本发明涉及铜磁铁矿中杂质测定技术领域，具体是一种电感耦合等离子体发射光
谱法测定铜磁铁矿中杂质元素铋、镉、钴、碲、锑的方法。
背景技术
铜磁铁矿是含铜富铁的磁铁矿，是铜和铁冶炼的主要原料，其质量的好坏直接影
响着产品的性能，因此准确了解其杂质元素的种类及含量具有重要意义。为提高铜磁铁矿
中杂质元素的检验效率，缩短检验周期，需要研究快速高效的铜磁铁矿中多元素同时测定
的检测手段。
目前，多元素的同时测定常采用ICP-AES法，ICP-AES法连续测定常量、微量元素已
有报道，检索有《中国无机分析化学》2015(1)范丽新、王杰发表的《电感耦合等离子体原子
发射光谱法(ICP-AES)测定铜磁铁矿中的Al、Ni、Cμ、Mg、Pb、Zn6种元素》，《冶金分析》2015-
35(6)张彦蒲、蒋晓光、韩峰发表的《高频燃烧红外吸收法测定高硫铜磁铁矿中硫含量》，有
色金属行业标准YS/T1047.7-2015《铜磁铁矿化学分析方法第7部分：铜、锰、铝、钙、镁、钛和
磷量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》，但用于铜磁铁矿中杂质元素铋、镉、钴、
碲、锑的测定尚未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电感耦合等离子体发射光谱法测定铜磁
铁矿中杂质元素铋、镉、钴、碲、锑的方法，以解决现有技解消解周期长、空白值高、待测组分
消解不完全、自动化程度低、流程繁杂简单、测定慢、不适合大批量样品的分析的问题。
本发明解决技术问题的技术方案包括如下步骤：
溶液制备：
盐酸(1.1)：ρ＝1.19g/mL，优级纯；
硝酸(1.2)：ρ＝1.42g/mL，优级纯；
氢氟酸(1.3)：ρ＝1.16g/mL；
稀释盐酸(1.5)：选取优级纯盐酸:水＝1:1(体积比)在烧杯中混匀；
铋、镉、钴、碲、锑标准贮存溶液(1.6)：溶液浓度为1000μg/mL，按GB/T602规定的方
法分别配制铋、镉、钴、碲、锑元素的标准贮存溶液；
取样和制样：
对铜磁铁矿进行取样，将取得样品在烘箱内烘干置于干燥器内冷却至室温，试料
制成，待用；铜磁铁矿取样应按照标准方法GB/T10322.1；
制备待测溶液：
a称取0.1～0.5g试料于聚四氟乙烯消解罐中；
b向消解罐中加入10ml硝酸、5mL氢氟酸，拧紧罐盖，将消解罐置入微波消解仪内；
c从一档至三档(0.5Mpa，3min；1.0MPa，2min；2.0MPa，3min)定时梯度加压消解，消
解完毕，取出溶样罐，冷却后开罐；
d将消解罐中的溶液移入100ml容量瓶中，用水冲洗消解罐，将消解罐残留的液体
一同移入容量瓶中，加入15ml稀释盐酸(1.5)，稀释至刻度，混匀，待测；
制备参照溶液：
a向一系列聚四氟乙烯消解罐中，加入10ml硝酸、5mL氢氟酸，置入微波消解仪内，
拧紧罐盖；
b从一档至三档(0.5Mpa，3min；1.0MPa，2min；2.0MPa，3min)定时梯度加压消解，消
解完毕，取出溶样罐，冷却后开罐；
c按步骤b处理后的空白溶液，移入一系列100mL容量瓶中，根据预先得知的试样中
铋、镉、钴、碲、锑的含量范围，在容量瓶中加入所需体积数的铋、镉、钴、碲、锑标准溶液
(1.6)之后，加入15ml稀释盐酸(1.5)，加水定容，混匀，待测；
绘制工作曲线：
采用电感耦合等离子体发射光谱仪，测定参照溶液中铋、镉、钴、碲、锑的净光谱强
度，以铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度为横坐标，以铋、镉、钴、碲、锑的净光谱强度为纵坐标，绘
制工作曲线；电感耦合等离子体发射光谱仪所需氩气纯度≥99.9％；
测定待测溶液中元素铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度：
采用电感耦合等离子体发射光谱仪，测定待测溶液中铋、镉、钴、碲、锑的净光谱强
度，用参照溶液中元素铋、镉、钴、碲、锑的净光谱强度在相应的工作曲线上查出相应元素
铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度；电感耦合等离子体发射光谱仪所需氩气纯度≥99.9％；
计算测量结果，得到试样中元素铋、镉、钴、碲、锑的含量：
按下式计算试样中元素铋、镉、钴、碲、锑的质量百分数W，数值以％表示：
W = ( C i - C 0 ) × V × 10 - 6 m × 100 ]]>
式中：
Ci从校准曲线查得的试样溶液中待测元素铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度，单位为每
毫升微克；
C0从校准曲线查得的参照溶液中待测元素铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度，单位为每
毫升微克；
V测定试样溶液体积，单位毫升；
m试样质量，单位克。
进一步而言所述试料质量最佳优选重量为0.2g。
进一步而言检出限、测定下限的确认通过在拟定的试验条件下，测定9次试剂空白
溶液，计算标准偏差，以3倍的标准偏差计算方法得出检出限，5倍的检出限为测定下限；铋
检出限为：0.00180(μg/mL)，检测下限为：0.0090；镉检出限为：0.00085(μg/mL)，检测下限
为：0.0043；钴检出限为：0.00092(μg/mL)，检测下限为：0.0046；碲检出限为：0.00085(μg/
mL)，检测下限为：0.0039；锑检出限为：0.00092(μg/mL)，检测下限为：0.0032。
本发明的有益效果在于：
1通过使用密闭微波消解试样效果明显，且不会干扰测定结果。
消解方法改进前后效果的对比与原理说明：查阅相关的资料、标准可知，样品处理
方法一般为酸溶或碱熔。由于碱熔有大量钠盐存在，使基体浓度偏高，对测定结果有影响。
本发明在处理样品时尽量避免采用碱熔。
但是依照常规的酸溶法，由于酸溶过程中要使用高氯酸，给环境造成污染，耗时
长、耗酸量大且空白值高。仅使用盐酸、硝酸，很难达到完全溶解样品的目的。通过密闭微波
消解可以完全将试料溶解。其有益效果可以从如下试验数据表格看出。其中常规指代仅使
用盐酸、硝酸处理试样；改进指代使用微波消解试样。
表1样品分解方法对比结果
从表1可以看出，采用常规方法制备的溶解液不能完全打开样品，导致待测元素的
测定结果偏低。采用改进方法制备的溶解液，由于微波消解法结合高压消解和微波快速加
热两方面性能，既能保证样品溶解完全，又不受实验条件的限制，易于推广。
2优选试料取用质量，提高实验效果。
试料质量的选择既要考虑样品的代表性，又要考虑试液中基体浓度、元素检出限
等要求。对同一试样分别称取0.1、0.2、0.5g进行试验。称取0.1g试样，低含量的元素检测不
到；称取0.5g试样，试样太多，处理不完全，均使测定结果偏低。结果表明，称取0.2g试样可
以同时兼顾高低含量的测定范围及检出限、样品溶解效果也比较好。
3省略铁基体匹配法，简化检测步骤，提高了检测效率。
铜磁铁矿除待测组分外，主要成分是铁和二氧化硅，二氧化硅通过加氢氟酸挥发
除去，所以本发明考虑了铁对待测元素的干扰情况。按照本发明方法，移取多组铋、镉、钴、
碲、锑标准溶液各500μg于100mL容量瓶，分别加入0mg/mL、0.5mg/mL、1.0mg/mL、2.0mg/mL的
Fe基体进行干扰试验，如表2所示。
表2铁对待测元素的干扰
结果表明，待测元素铋、镉、钴、碲、锑随着基体浓度的增加没有太大的变化，本发
明不采用基体匹配法不但不会影响实验测定准确度，还能有效减少实验步骤，简化实验过
程。
4可同时测定铋、镉、钴、碲、锑相互之间不形成干扰。
铜磁铁矿的主要元素有铋、镉、钴、碲、锑等，光谱测定时有部分谱线会干扰，但可
以避开干扰谱线选择其它谱线。按照本发明的方法，对铜磁铁矿中可能存在的元素对被测
元素的干扰进行了考察。结果表明，在±5％的允许误差范围内，分别测定2.00μg/mL的铋、
镉、钴、碲、锑，5倍量的其他共存元素不干扰测定。按所选波长，测定5种元素，各元素间无干
扰。
5微波消解仪有效提高了检测效果。
微波消解仪的使用，可消解许多湿法难以消解的样品，具有节省消解试剂用量、空
白值低、消解周期短等优点，是一种比较可靠、有效的样品前处理方法。本发明采用密闭微
波法消解试样，在稀盐酸介质中，用ICP-AES法同时测定铜磁铁矿中的铋、镉、钴、碲、锑5种
元素，检测精准度有了明显提高。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
由于本发明涉及精确检测，所以选取的每种样品都按照最优选的取样重量称取，
所选样品均为0.2g，共选取3种代表样品，分别标记为1#、2#、3#，对3种样品分别检测，检测
结果见表3至表7。
溶液制备：
盐酸(1.1)：ρ＝1.19g/mL，优级纯；
硝酸(1.2)：ρ＝1.42g/mL，优级纯；
氢氟酸(1.3)：ρ＝1.16g/mL；
稀释盐酸(1.5)：选取优级纯盐酸:水＝1:1(体积比)在烧杯中混匀；
铋、镉、钴、碲、锑标准贮存溶液(1.6)：溶液浓度为1000μg/mL，按GB/T602规定的方
法分别配制铋、镉、钴、碲、锑元素的标准贮存溶液；
取样和制样：
对铜磁铁矿进行取样，将取得样品在烘箱内烘干置于干燥器内冷却至室温，试料
制成，待用；铜磁铁矿取样应按照标准方法GB/T10322.1；
制备待测溶液：
a称取0.1～0.5g试料于聚四氟乙烯消解罐中；
b向消解罐中加入10ml硝酸、5mL氢氟酸，拧紧罐盖，将消解罐置入微波消解仪内；
c从一档至三档(0.5Mpa，3min；1.0MPa，2min；2.0MPa，3min)定时梯度加压消解，消
解完毕，取出溶样罐，冷却后开罐；
d将消解罐中的溶液移入100ml容量瓶中，用水冲洗消解罐，将消解罐残留的液体
一同移入容量瓶中，加入15ml稀释盐酸(1.5)，稀释至刻度，混匀，待测；
制备参照溶液：
a向一系列聚四氟乙烯消解罐中，加入10ml硝酸、5mL氢氟酸，置入微波消解仪内，
拧紧罐盖；
b从一档至三档(0.5Mpa，3min；1.0MPa，2min；2.0MPa，3min)定时梯度加压消解，消
解完毕，取出溶样罐，冷却后开罐；
c按步骤b处理后的空白溶液，移入一系列100mL容量瓶中，根据预先得知的试样中
铋、镉、钴、碲、锑的含量范围，在容量瓶中加入所需体积数的铋、镉、钴、碲、锑标准溶液
(1.6)之后，加入15ml稀释盐酸(1.5)，加水定容，混匀，待测；
绘制工作曲线：
采用电感耦合等离子体发射光谱仪，测定参照溶液中铋、镉、钴、碲、锑的净光谱强
度，以铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度为横坐标，以铋、镉、钴、碲、锑的净光谱强度为纵坐标，绘
制工作曲线；电感耦合等离子体发射光谱仪所需氩气纯度≥99.9％；
测定待测溶液中元素铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度：
采用电感耦合等离子体发射光谱仪，测定待测溶液中铋、镉、钴、碲、锑的净光谱强
度，用参照溶液中元素铋、镉、钴、碲、锑的净光谱强度在相应的工作曲线上查出相应元素
铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度；电感耦合等离子体发射光谱仪所需氩气纯度≥99.9％；
计算测量结果，得到试样中元素铋、镉、钴、碲、锑的含量：
按下式计算试样中元素铋、镉、钴、碲、锑的质量百分数W，数值以％表示：
W = ( C i - C 0 ) × V × 10 - 6 m × 100 ]]>
式中：
Ci从校准曲线查得的试样溶液中待测元素铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度，单位为每
毫升微克；
C0从校准曲线查得的参照溶液中待测元素铋、镉、钴、碲、锑的质量浓度，单位为每
毫升微克；
V测定试样溶液体积，单位毫升；
m试样质量，单位克。
进一步而言所述试料质量最佳优选重量为0.2g。
进一步而言检出限、测定下限的确认通过在拟定的试验条件下，测定9次试剂空白
溶液，计算标准偏差，以3倍的标准偏差计算方法得出检出限，5倍的检出限为测定下限；铋
检出限为：0.00180(μg/mL)，检测下限为：0.0090；镉检出限为：0.00085(μg/mL)，检测下限
为：0.0043；钴检出限为：0.00092(μg/mL)，检测下限为：0.0046；碲检出限为：0.00085(μg/
mL)，检测下限为：0.0039；锑检出限为：0.00092(μg/mL)，检测下限为：0.0032。
表3各个样品中Bi含量检测情况
表4各个样品中Cd含量检测情况
表5各个样品中Co含量检测情况
表6各个样品中Te含量检测情况
表7各个样品中Sb含量检测情况
与常规的酸溶法消解试样相比，本发明使用密闭微波消解法处理样品，操作简单、
消解周期短、空白值低、待测组分消解更完全，使铋、镉、钴、碲、锑的测量结果更精确；与原
子吸收光谱法、化学分析法相比，自动化程度高、流程简单、能同时、快速测定待测元素，分
析范围能达到0.00010％～0.010％，回收率在98％～102％；节能、环保、适合大批量样品的
分析。