测定铜冶炼烟灰中铂和钯的含量

0 引言

铜冶炼会产生大量烟灰，这些烟灰由专门的布袋收集得 来。烟灰中除了大量废弃物以外，还含有大量有价值的金属元 素。当然烟灰中金属元素的成分会因为入炉原材料的不同而不 同。铜冶炼烟灰中主要金属元素包括铜、铅、锌、锡，此外，铜冶 炼烟灰中还富含多种珍稀贵金属如金银铂钯等。要对铜冶炼烟 灰中的珍稀贵金属进行回收，首先需要准确测定烟灰中贵金属 的含量。当前针对铜冶炼烟灰中铂钯含量的测定方法较多，包 括原子吸收光谱法、分光光度法等，这些方法都有其优势和不 足，其中原子吸收光谱法在测定过程中灵敏度较低，而且稳定 性较差，而分光光度法需要进行萃取分离，测定过程中需要大 量有毒试剂，而且需要进行大量实验操作，在应用过程中存在 较大局限性。由于铜冶炼烟灰中含有多种成分，为了取得良好 测定效果，考虑采取火试金富集，同时结合电感耦合等离子体 发射光谱法科学测定铜冶炼烟灰中铂钯的含量。这种方法操作 简单，所需时间少，快速准确，在实际应用过程中能够满足各种 需要，已经成为测定铜冶炼烟灰中铂钯含量的首选方法。

1 测定过程

1.1 所需测定仪器、设备和相关试剂

本次实验所需仪器及设备：箱式电阻炉；精密天平；耐火粘土 坩埚，容积300mL；灰皿；ICP6300 电感耦合等离子体发射光谱仪。 本次实验所需试剂有：无水碳酸钠，工业纯、粉状；工业纯 粉状氧化铅(PbO，黄丹)，( 含金＜0.02g/t，含银＜2g/t)；工业纯粉 状硼砂(Na2 B4 O7 ·5H2 O)；工业纯二氧化硅；面粉；工业纯硝石； 硝酸(ρ1.42g/mL)，AR；硝酸溶液(1+7)；盐酸(ρ1.19g/mL)，AR； 盐酸(2+1)；盐酸(1+9)；王水；冰乙酸(1+3)；氯化钠。 铂标准储备液：称取0.1000g 纯金属铂放入100mL 烧杯中， 加入15mL 盐酸、5mL 硝酸，将烧杯置于电热板上，进行低温加 热，待其溶解完成后，加入5 滴氯化钠溶液，蒸发干燥，进一步 使用盐酸(2+1) 反复蒸干，这个过程的目的在于去除储备液中 的硝酸，再次加入20mL 盐酸(2+1)，采用盐酸(2+1) 进行稀释， 直到刻度，混匀。得到的溶液中1mL 含1.00mg 铂。钯标准储备液：称取0.1000g 纯金属钯，将其放入100mL 烧杯中，加入15mL 盐酸、5mL 硝酸，实施低温加热，促使钯金属完全溶解，加入5 滴 200g/L 的氯化钠溶液，加入10mL 盐酸和20mL 水，再次加热，用 水稀释至刻度，混匀。得到钯标准储备液，1mL 中含1.00mg 钯。 铂、钯混合标准工作溶液：移取铂标准储备液和钯标准储 备液各10mL，注入100mL 容量瓶中，在此基础上加入10mL 盐 酸，用水稀释，达到刻度以后停止，将容量瓶中液体摇匀。得到 铂钯混合标准溶液，1mL 中铂和钯的含量都是100μg。

1.2 制备相关标准溶液

移取铂、钯混合标准工作溶液0mL，0.20mL，0.50mL，1.00mL， 3.00mL，5.00mL 置于对应容量瓶中，加入10mL 王水，用去离子 水进行稀释，将溶液混匀。得到铂钯混合标准工作溶液。

1.3 试样制备

将其放入105℃烘箱中烘2h，然后进行冷却，直到达到室 温，备用。

1.4 测定过程

(1) 称取试料：称取试样10～25g 试样。
(2) 准备配料：将35g 碳酸钠，200g 氧化铅，15g 石英砂，8g 硼 砂，面粉或硝石置于粘土坩埚中，混匀后覆盖10mm 厚度覆盖剂。
(3) 熔融：将粘土坩埚放入熔融电炉内，熔融电炉内部温度 为900℃，关闭炉门，调高炉内温度，最高温度为1100℃，这个过 程需要在一个小时内完成，当炉内温度达到1100℃后，保持这 个温度10min，取出坩埚。旋转坩埚数次，在坩埚底部敲击2～3 下，这么做的目的在于促使附着在粘土坩埚壁上的铅珠脱离， 下一步将坩埚中的熔融物倒入铸铁模中，在这个过程中，需要 注意提前将铸铁模加热到对应温度。等到熔融物和铸铁模冷却 后，将渣与铅扣分离，称重。
(4) 灰吹：将铅扣置于镁砂灰皿中，注意提前将镁砂灰皿 进行加热达到相应温度，关闭炉门3～5min，在炉内热度的作用 下，铅开始熔融，等到铅脱膜将炉门打开一部分，此时注意科学 控制炉内温度，一般控制在880℃，当温度达到稳定状态就可以 实施灰吹。注意观察，当合粒出现光辉点，灰吹完成。取出灰皿， 降温后取出合粒。
(5) 测定：在瓷坩埚中放入合粒，加入冰乙酸，冰乙酸的加 入量控制在10mL，进一步实施加热，当达到微沸状态时停止加 热，保持微沸状态10min，然后倒出坩埚内酸液，使用自来水对 坩埚进行冲洗，烘干。将合粒敲成薄片后，放回瓷坩埚。 在瓷坩埚中加入15～20mL 热硝酸，再次实施低温加热， 促使坩埚中的合粒溶解，当坩埚内反应基本停止后继续加热， 保持5～10min，然后倒出溶液，再次使用蒸馏水洗；此时坩埚中 出现硝酸不溶物，针对这些硝酸不溶物使用王水进行溶解，对 其进行加热，最终杯底无黑色不溶物，将得到的溶液进行转移， 对其进行溶缩得到对应体积，实施冷却，将溶液定容至25mL 比 色管中，混匀，静置；在选定的波长环境下进行等离子体光谱 铂、钯测定。

2 测定结果

2.1 选择分析谱线

比较铂、钯各谱线的灵敏度及光谱干扰情况，找到干扰最小、背景最低、信噪比最高的分析谱线，最终得到的分析谱线为 Pt265.945nm，Pd340.458nm。

2.2 选择介质及酸度

本次实验分别采用硝酸、盐酸、王水，实验结果显示钯的谱 线强度会随着硝酸用量出现一定程度下降，盐酸、王水对铂、钯 的测定无明显影响。本次实验中使用的金粒需要使用王水，基 于以上因素，最终选择体积分数10% 的王水体系。

2.3 共存元素干扰影响

铜冶炼烟灰中的大部分贱金属可以在火试金过程中除去， 分金液中的银可以氯化银形式沉淀，这些操作大大降低了溶液 中的杂质，分析显示，溶液中除Au、Ag 外，还有少量的Pb、Bi。本 次实验溶液中各元素所示的共存量内不影响铂、钯的测定。

2.4 方法的精密度试验

用铜冶炼烟灰1、4 号样品，按本文拟定的试验方法重复测 定7 次，其中1 号样品Pt 七次测定值分别是1.22、1.19、1.25、1.26、 1.21、1.16、1.20，平均值为1.21，Pd 七次测定值分别是9.56、9.25、 9.65、9.39、9.50、9.41、9.78，平均值为9.51；4 号样品Pt 七次测定值 分别是7.06、7.01、7.27、7.15、7.23、7.43、7.00，平均值为7.16，Pd 七 次测定值分别是0.83、0.85、0.76、0.78、0.80、0.81、0.79，平均值 为0.80。相对标准偏差(RSD/%) 为1.86%～3.79%。

2.5 方法的准确度试验

称取适量的1、2、4、7 号烟灰样品，分别加入Pt、Pd 标准溶 液，按试验方法进行测定。结果显示铂、钯样品加标回收率均在 96%～102% 之间。

3 结语

上海博迅铜冶炼会产生大量烟灰，这些烟灰中富含多种贵金属。烟 灰是提取各种贵金属的重要材料，为了准确检测烟灰中各种金 属的含量，需要采用科学方法。近年来电感耦合等离子体发射光 谱法在测定烟灰中铂钯含量方面得到广泛应用，这种方法优势 较多，首先电感耦合等离子体发射光谱法操作简单，实验所需时 间少，测定结果快速准确，在实际应用过程中能够满足各种需 要，在应用中成为测定铜冶炼烟灰中铂钯含量的首选方法。本次 实验对多个标本中的铂钯含量进行测定，结果显示铂的相对标 准偏差为3.26%～3.79%，钯的相对标准偏差为1.86%～2.19%。 检测结果显示，铂和钯加标回收率达到96%～102%。本次实验 针对铜冶炼烟灰中铂钯含量的测定采用电感耦合等离子体发 射光谱法，实验结果显示测定结果准确快速，本方法在测定烟 灰中铂钯含量方面的精密度和准确度均良好，能够满足实际需 要，是测定铜冶炼烟灰中铂和钯含量的一个有效方法。