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四酸溶解-电感耦合等离子体发射光谱法测定金锑矿和锑矿石中的锑

魏轶, 窦向丽, 巨力佩, 张旺强, 赵伟华, 余志峰, 毛振才

魏轶, 窦向丽, 巨力佩, 张旺强, 赵伟华, 余志峰, 毛振才. 四酸溶解-电感耦合等离子体发射光谱法测定金锑矿和锑矿石中的锑[J]. 岩矿测试, 2013, 32(5): 715-718.
引用本文: 魏轶, 窦向丽, 巨力佩, 张旺强, 赵伟华, 余志峰, 毛振才. 四酸溶解-电感耦合等离子体发射光谱法测定金锑矿和锑矿石中的锑[J]. 岩矿测试, 2013, 32(5): 715-718.
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Yi WEI, Xiang-li DOU, Li-pei JU, Wang-qiang ZHANG, Wei-hua ZHAO, Zhi-feng YU, Zheng-cai MAO. Determination of Antimony in Gold-Antimony Ore and Antimony Ore by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry with Four Acids Dissolution[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(5): 715-718.
Citation: Yi WEI, Xiang-li DOU, Li-pei JU, Wang-qiang ZHANG, Wei-hua ZHAO, Zhi-feng YU, Zheng-cai MAO. Determination of Antimony in Gold-Antimony Ore and Antimony Ore by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry with Four Acids Dissolution[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(5): 715-718.
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四酸溶解-电感耦合等离子体发射光谱法测定金锑矿和锑矿石中的锑

  • 国土资源部兰州矿产资源监督检测中心，甘肃 兰州 730050

详细信息
    作者简介:

    魏轶，工程师，主要从事地质实验测试技术及质量管理工作。E-mail: 326272245@qq.com

    通讯作者:

    张旺强，高级工程师，主要从事岩矿化学分析与研究工作。E-mail: zwq_71@sohu.com

  • 中图分类号: P618.66; O614.531; O657.31

Determination of Antimony in Gold-Antimony Ore and Antimony Ore by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry with Four Acids Dissolution

  • Lanzhou Testing and Quality Supervision Center, Ministry of Land and Resources, Lanzhou730050, China

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    摘要
  • 摘要: 高含量、微量和痕量水平锑的测定已有可靠的分析方法；但对于低含量锑的测定，现有的容量法分析效率较低，操作步骤不易掌握；且原子荧光光谱法对于批量样品中锑的高低含量差异存在记忆效应，分析精密度差，准确度不高。电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)较好地弥补了原子荧光光谱法、原子吸收光谱法、容量法等不能解决的问题。本文建立了金锑矿和锑矿石中、低含量锑的分析方法，样品经氢氟酸-硝酸-高氯酸溶解，硫酸助溶，在20％盐酸介质中，用ICP-AES在波长217.5 nm处进行测定。方法检出限为30.0 μg/g，方法精密度小于5%。国家标准物质的测定值与标准值吻合，不同含量的实际样品的测定值与硫酸铈容量法或原子荧光光谱法的测定值基本吻合。本方法适用于锑含量在0.05%~5%范围的矿石样品分析。
    Abstract: There are reliable chemical analysis methods for determining high, low and trace amounts of antimony in gold-antimony ore and antimony ore. However, the volumetric method for low content antimony measurements has a low analysis efficiency and involves a complex process. Atomic Fluorescence Spectrometry has a strong memory effect for high and low content antimony samples, resulting in poor analytical precision and accuracy. By using Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES), the disadvantages of Atomic Fluorescence Spectrometry, Atomic Absorption Spectrometry and the volumetric method can be overcome. In this article, a description of the method for adding hydrofluoric-nitric-perchloric acid to dissolve samples, and using sulfuric acid as the latent solvent is given. The antimony in 20% hydrochloric acid was determined by ICP-AES with a wavelength of 217.5 nm. The detection limit is 30 μg/g and precision is less than 5%. The results of the national standard materials agree well with certified values. The results for actual samples with different antimony content are consistent with the results by cerium sulfate volumetry and Atomic Fluorescence Spectrometry. This method is reliable for samples with antimony contents of 0.05%-5%.
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  • 1.   祖母绿的基本结构特性

    祖母绿，由Cr致色，属环状硅酸盐矿物，六方晶系，空间群D6h2-P6/mcc，[SiO4]、[BeO4]和[AlO6]以6︰3︰2的比例组成Be3A12[Si6O18]。结构中[SiO4]四面体以两个角顶联结在平面上，形成封闭的六方环，垂直c轴平行排列。上下两环错动25°，环之间由Al3+和Be2+连接，铝配位数为6，铍配位数为4。[AlO6]八面体和[BeO4]四面体以共棱的方式连结，分布在环的外侧[3-6]。环中心平行于c轴，为连通性较好的结构通道，可容纳Na+、K+、Cs+等大半径离子和水分子。由于环状结构的离子堆积程度较差，晶格中部分Al、Be可被Cr、Fe、Mg、Mn、Li等类质同象替代[1,3]。

    2.   新疆祖母绿产地和主要特性

    2.1   新疆祖母绿的产地

    新疆祖母绿矿区位于西昆仑、喀喇昆仑、帕米尔构造单元的结合处。东北部属塔里木板块南缘活动带公格尔—喀拉塔什中间地块的西北段；西南部属华南板块羌塘微板块的一部分。

    该区域祖母绿多产在碳酸盐岩脉中，碳酸盐岩脉主要以斜交脉、顺层脉产于片岩、片麻岩、炭质页岩中，以脉状、透镜状、雁行状为主，走向以北西向为主[7-9]。

    2.2   新疆祖母绿的主要特性

    新疆祖母绿晶体多呈绿色、翠绿色；半透明—透明；短柱状或长柱状，长1~8 cm，对径0.5~3 cm，玻璃光泽，摩氏硬度为7.5，密度2.70 g/cm3；多为非均质体，具一轴晶，有负光性；折射率1.574~1.576，双折射率0.005~0.009。

    3.   新疆祖母绿测试分析

    采用EPMA和XRD测试技术，对新疆祖母绿成分及结构的研究非常重要。为此，作者利用XRD对新疆祖母绿典型样品进行测试分析，从而获取一些初步研究结果，对进一步深入研究新疆祖母绿具有重要的矿物学研究意义。

    3.1   电子探针分析

    3.1.1   化学成分分析

    本次EPMA测试分析样品，采用产于新疆的天然祖母绿典型样品，粗粒状，翠绿色。利用日本电子公司JXA-733探针-扫描电子显微镜，测定新疆天然祖母绿的化学成分，结果见表 1[9]。

    表  1  新疆祖母绿电子探针显微成分分析
    Table  1.  Analytical results of components in emeralds from Xinjiang by EPMA
    原编号 样品名称 wB/%
    SiO2 Al2O3 K2O FeO CaO MgO Cr2O3 TiO2 MnO Na2O 总计
    08TY-1 祖母绿 66.21 16.39 0.03 1.13 0.13 1.33 0.32 0.01 0.00 1.02 86.57
    08TY-2 祖母绿 67.66 15.04 0.02 0.86 0.06 1.57 0.21 0.03 0.04 0.71 86.20
    08TY-3 祖母绿 65.78 16.28 0.09 1.50 0.12 1.61 0.54 0.03 0.03 0.88 86.86
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    由表 1可见，样品主要成分为：SiO2 (65.78 %~67.66%)、Al2O3 (15.04%~16.39%)、K2O (0.02%~0.09%)、FeO (0.86%~1.50%)、CaO (0.06%~0.13%)、MgO (1.33%~1.61%)、Cr2O3 (0.21%~0.54%)、TiO2 (0.01%~0.03%)、MnO (0.00%~0.04%)、Na2O (0.71%~1.02%) 等。

    祖母绿晶体中Cr2O3含量一般为0.15%~0.20%，深绿色晶体可达0.50%~0.60%；绿柱石中SiO2含量为66.90%，Al2O3含量为19.0%[1,10]。

    新疆祖母绿较之绿柱石，SiO2和Al2O3均有大量类质同像替代存在。较之祖母绿理论含量，新疆祖母绿中Cr2O3含量较高，所呈颜色多在翠绿至深绿之间。

    3.1.2   环带成分差异

    新疆祖母绿样品存在同心圆状颜色环带，环带间颜色有明显差异，特征如下 (见表 2)：①外环颜色显深绿色，内环颜色明显较浅。从成分上分析，祖母绿 (外环) Cr2O3含量明显高于祖母绿 (内环)[9]。②祖母绿 (外环) FeO含量明显高于祖母绿 (内环)。③外环K2O+Na2O总量明显低于内环；且碱 (Na2O+K2O) 含量有较宽的变化范围 (0.36%~1.17%)。

    表  2  新疆祖母绿电子探针成分分析
    Table  2.  Analytical results of components in emeralds from Xinjiang by EPMA
    样品名称 wB/%
    SiO2 Al2O3 K2O FeO CaO MgO Cr2O3 TiO2 MnO Na2O 总计
    祖母绿 (内环) 65.30 16.36 0.15 1.26 0.18 1.72 0.43 0.02 0.02 0.95 86.39
    祖母绿 (外环) 66.25 16.20 0.04 1.74 0.06 1.50 0.65 0.05 0.03 0.81 87.33
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    3.2   X射线衍射分析

    选择具有典型代表性的新疆祖母绿 (绿柱石)，利用D/MAX-3A X射线衍射仪 (日本理学公司) 对粉末样品进行分析。所得祖母绿样品的晶胞参数为：a0＝0.9233 nm，c0=0.9206 nm，Z＝2，主要粉晶谱线为2.871 (100)、3.257 (100)、7.996 (100)，详见图 1和表 3。

    图  1  新疆祖母绿X射线衍射谱图
    Figure  1.  XRD spectrograms of emeralds from Xinjiang
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    表  3  新疆祖母绿X射线衍射数据
    Table  3.  X-ray diffractometric data of emeralds from Xinjiang
    序号 d hkl
    第一次 第二次 第三次 平均值
    1 7.993 7.997 7.997 7.996 100
    2 4.594 4.594 4.594 4.594 110，002
    3 3.984 3.984 3.984 3.984 200，102
    4 3.257 3.257 3.257 3.257 112
    5 3.017 3.018 3.018 3.018 210，202
    6 2.871 2.871 2.871 2.871 211
    7 2.525 2.526 2.526 2.526 212
    8 2.297 2.297 2.297 2.297 220，302
    9 2.208 2.207 2.207 2.207 104
    10 2.155 2.155 2.155 2.155 311
    11 1.992 1.992 1.992 1.992 312，204
    12 1.835 1.835 320，402
    13 1.797 1.797 1.797 1.797 321，313
    14 1.741 1.741 1.741 1.741 304
    15 1.715 1.715 1.715 1.715 411
    16 1.629 1.628 1.629 1.629 412，224
    17 1.600 1.600 1.600 1.600 500，314
    18 1.571 1.571 1.571 323
    19 1.532 1.532 1.532 1.532 006
    20 1.517 1.517 1.517 1.517 413
    21 1.460 1.460 1.460 1.460 116
    22 1.436 1.434 1.436 1.435 510，422
    23 1.371 1.371 1.371 1.371 512
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    祖母绿晶体发生类质同象替代，会对祖母绿的晶胞参数产生影响。如Me类质同象代替Al，导致Me—O键长变长，八面体体积增大，由此挤压c轴方向致使八面体发生形变。a轴方向键长变长也会影响晶胞参数a的值。四面体配位中Li+代替Be2+，使Me—O键长增加，伴随着c值的增加。绿柱石理论晶胞参数为a=0.9188 nm，c=0.9189 nm，c/a为0.997~0.998，据c/a比值可将绿柱石分为以下两种类型[11-13]。

    (1) 以Al3+的八面体类质同象替代为主的绿柱石。c/a为0.991~0.998，随替代量增加，其a值增加，c值保持稳定。

    (2) 以Li+→Be2+的四面体替代为主的绿柱石。c/a为0.999~1.003，随替代量增加，a值保持稳定，c值增加。

    由图 1和表 2可见，新疆祖母绿样品的X射线衍射线的主要峰位置与强度几乎吻合，a0＝0.9233 nm，c0=0.9206 nm，Z＝2。样品晶胞参数a、c值 (c/a=0.997) 与标准绿柱石相比，表明新疆祖母绿晶体晶格中存在大量Al的类质同相替代，这与本文化学成分分析结果一致。测定的c/a值表明新疆祖母绿以[A1O6]八面体类质同象替代为主。

    4.   结语

    (1) 新疆祖母绿化学成分中Cr2O3含量较高，一般为0.21%~0.54%。测得样品晶胞参数为：a0=0.9233 nm，c0=0.9206 nm，Z=2，主要粉晶谱线为2.871 (100)、3.257 (100)、7.996 (100)。

    (2) 新疆祖母绿较之标准绿柱石，其SiO2和Al2O3均有大量类质同像替代存在。

    (3) 测定的c/a值表明，新疆祖母绿属于以[A1O6]八面体类质同象替代为主的绿柱石。

    新疆祖母绿是我国的又一种高档宝石，在一定程度上填补了我国优质祖母绿宝石的空白。多项测试数据表明，新疆祖母绿具有高品质祖母绿宝石的特征，对其研究工作需要多角度、全方面深入。本文仅从电子探针显微分析 (EPMA) 和X射线衍射 (XRD) 测试结果与晶体结构的角度进行了分析，对新疆祖母绿晶体化学特征进行了初探，以供进一步工作参考。

  • 表  1   ICP-AES仪器工作条件

    Table  1   Working parameters of the ICP-AES instrument

    工作参数设定条件
    RF功率1150 W
    载气流量0.7 L/min
    辅助气流量0.5 L/min
    观测高度垂直，12 mm
    蠕动泵泵速50 r/min
    分析波长217.5 nm
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    表  2   溶矿方法的选择

    Table  2   Selection of sample dissolution methods

    标准物质编号混合酸w(Sb)/%相对误差
    RE/%    		RSD/%
    标准值测定值
    GBW 07280(20%盐酸介质)氢氟酸+硝酸1.668.291.5
    硝酸+硫酸1.2232.606.2
    氢氟酸+硝酸+高氯酸1.81±0.091.791.105.0
    氢氟酸+硝酸+高氯酸+盐酸1.6210.446.5
    氢氟酸+硝酸+高氯酸+硫酸1.810.001.4
    GBW 07280(20%王水介质)氢氟酸+硝酸1.6210.505.0
    硝酸+硫酸1.2232.602.9
    氢氟酸+硝酸+高氯酸1.81±0.091.772.216.3
    氢氟酸+硝酸+高氯酸+盐酸1.5812.716.6
    氢氟酸+硝酸+高氯酸+硫酸1.852.214.6
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    表  3   分析线对测定结果的影响

    Table  3   Effect of analytical spectral lines on determination of Sb

    标准物质编号分析谱线λ/nmw(Sb)/%相对误差
    RE/%    		RSD/%
    标准值测量值
    GBW 07280217.51.81±0.091.791.102.4
    (锑矿石)231.11.81±0.091.926.083.8
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    表  4   方法准确度和精密度

    Table  4   Accuracy and precision tests of the method

    标准物质编号w(Sb)/%相对误差
    RE/%    		RSD/%
    标准值测定平均值
    GBW 07279(锑矿石)6.26±0.186.210.801.8
    GBW 07280(锑矿石)1.81±0.091.800.551.7
    GBW 07165(富铅锌矿石)0.0260.0273.854.7
    GBW 07174(锑矿石)1.1±0.111.091.811.3
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    表  5   分析结果比对

    Table  5   Comparison of analytical results of elements in samples

    样品编号w(Sb)/%相对偏差
    RE/%
    本法硫酸铈容量法原子荧光光谱(多次稀释测定)
    锑矿石15.555.33--2.02
    锑矿石22.172.10--1.64
    锑矿石32.502.49--0.20
    锑矿石41.351.27--3.05
    锑矿石52.202.31-2.44
    锑矿石65.826.16-2.84
    锑矿石73.803.75--0.66
    锑矿石82.912.93-0.34
    锑矿石93.123.11--0.16
    金锑矿10.137-0.131-2.24
    金锑矿20.059-0.055-3.51
    金锑矿30.033-0.0364.35
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    • 参考文献(16)
  • GB/T 15925—2010,锑矿石化学分析方法;锑量测定;硫酸铈容量法测定锑量[S].
    岩石矿物分析编委会.岩石矿物分析(第四版 第三分册)[M].北京:地质出版社,2011: 134-151.
    DZG 93-01—1993,多金属矿石分析;锑量测定[S].
    YS/T 556.1—2009,锑精矿化学分析方法[S].
    王淑梅,赵迎.火焰原子吸收光谱法测定辉锑矿中锑[J].分析试验室,2001,20(1): 95-96. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FXSY200101034.htm
    梁卫清,胡玉霞,陆梅,张莉,陈前熙,戴慧婷.测定水样中锑两种方法的比较[J].仪器仪表与分析监测,2011(4): 26-28. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YQYB201104011.htm
    裴原平,许祖银,李明礼.西藏锑矿石中金和锑的测定方法研究[J].西藏地质,2001,19(1): 100-105. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNYJ201206023.htm
    祝建国,张涛,陈世焱,毛振才.金矿石中高含量锑断续流动氢化物发生-原子荧光光谱法快速测定[J].分析测试技术与仪器,2009,15(3): 173-175. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FXCQ200903012.htm
    于兆水,张勤.氢化物发生-原子荧光光谱法测定土壤中水溶态和可交换态锑(Ⅲ)和锑(Ⅴ)[J].岩矿测试,2010,29(1): 34-38. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YKCS201001013.htm
    陈昌骏,丁振华,盛旋,丁袁生,孙建文,郑屏.氢化物发生-原子荧光光谱法测定铜精矿中的砷,锑和铋[J].光谱实验室,2005,22(6): 1341-1344. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GPSS200506058.htm
    胡郁,孟红,苏明.应用ICP-AES法测定地质样品中的砷和锑[J].吉林地质,2007,26(3): 62-64. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLDZ200703012.htm
    范凡,温宏利,屈文俊,曹亚萍.王水溶样-等离子体质谱法同时测定地质样品中砷锑铋银镉铟[J].岩矿测试,2009,28(4): 333-336. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YKCS200904007.htm
    冯宝艳.ICP-AES测定铜精矿中As, Sb, Bi, Ca, Mg, Pb, Co, Zn和Ni[J].分析试验室,2008,27(Z1): 67-68. doi: 10.3969/j.issn.1000-0720.2008.z1.020
    袁爱萍,汪静玲,覃然,唐艳霞,黄玉龙.电感耦合等离子体发射光谱法测定锑精矿中多种微量元素[J].岩矿测试,2008,27(4): 316-318. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YKCS200804022.htm
    李景文.电感耦合等离子体发射光谱法测定铅锑合金中锑砷铋锡锌铁[J].岩矿测试,2010,29(2): 185-186. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YKCS201002024.htm
    马新荣,马生凤,王蕾,温宏利,巩爱华,许俊玉.王水溶矿-等离子体光谱法测定砷矿石和锑矿石中砷锑硫铜铅锌[J].岩矿测试,2011,30(2): 190-194. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YKCS201102018.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-03
  • 录用日期:  2013-02-18
  • 发布日期:  2013-09-30

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摘要
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  • 1.   祖母绿的基本结构特性

  • 2.   新疆祖母绿产地和主要特性

  • 2.1   新疆祖母绿的产地

  • 2.2   新疆祖母绿的主要特性

  • 3.   新疆祖母绿测试分析

  • 3.1   电子探针分析

  • 3.1.1   化学成分分析
  • 3.1.2   环带成分差异

  • 3.2   X射线衍射分析

  • 4.   结语

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