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1、1进口粗炼或烧结铜物料进口粗炼或烧结铜物料 铂、钯含量的测定铂、钯含量的测定 电感耦合等离子体质谱法电感耦合等离子体质谱法1 1 任务来源任务来源根据国家关于组织申报关于组织申报 20112011 年检验检疫行业标准制（修）订计划项目的通知年检验检疫行业标准制（修）订计划项目的通知，进口粗炼或烧结铜物料 铂、钯含量的测定 电感耦合等离子体质谱法制标任务（计划编号 2011B063），由天津出入境检验检疫局负责起草，定于 2012 年完成。2 2 标准编写原则和编写格式标准编写原则和编写格式本标准是根据 GB/T 1.1-2009标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写规则和 GB/T 2
2、0001.4-2001标准编写规则 第 4 部分：化学分析方法的要求进行编写的。3 3 标准编写的目的与意义及国内外有关工作情况标准编写的目的与意义及国内外有关工作情况意义：意义：近年来，中国经济保持 10%以上的高速度增长，成为全球经济增长最快的国家之一。作为国民经济的基础材料-铜的消耗也进入了快速增长期, 2009 年我国用铜量 700 万吨，占全球比重 39.1。在铜价逐步走高和国内旺盛需求下，2003 年以来我国铜冶炼行业疯狂扩张，最近 5 年，国内铜冶炼新增产能年均 100 万吨左右，2009 年我国铜冶炼产能达516 万吨。与疯狂扩张的冶炼产能相对应的是，我国铜精矿资源的严重紧缺。
3、20022009年，我国精铜年产量由 150 万吨增至 400 万吨以上，年均产量增幅 15。同期，我国铜精矿年均产量 76 万吨，产量增幅只有 8.9。不断扩大的铜精矿缺口，使我国铜精矿的对外依存度大大提升，截至 2009 年，我国对进口铜精矿的依存度高达 71%。近年来，以“铜锍”、 “冰铜”等名义进口的哈萨克斯坦国生产的初级冶炼或粗加工的烧结矿物等，其进口量不断增加。目前贸易双方除了将主含量及金、银等计价元素列入合同外，还将贵金属元素铂和钯的含量作为计价元素列入合同。目的：目的：由于初级冶炼或粗加工的铜物料属于近年来新出现的贸易品种，目前尚未有对其各元素含量检测的标准出现，这一状况阻碍了
4、该商品的贸易形势和通道，使得该商品的交易还处在少量阶段，因此制定“初级冶炼或粗加工的烧结铜矿物”的各种元素包括贵金属计价元素铂和钯的检测工作迫在眉睫。4 4标准编写与国内外有关工作情况标准编写与国内外有关工作情况由于初炼或烧结铜物料为近年来新增检验矿产品，还形成系列的相关检验标准。现可以参考的标准有：SN/T 2501-2010. 进口铜精矿中金含量的测定 阴离子交换-火焰原子吸收光谱法。2GB/T 17418.6-2010 地球化学样品中贵金属分析方法 第 6 部分：铂量、钯量和金量的测定 火试金富集-发射光谱法。GB/T 17418.2-2010 地球化学样品中贵金属分析方法 第 2 部分
5、：铂量和铑量的测定 硫脲富集-催化极谱法。科技文献：科技文献：1）火试金 ICP-AES 同时测定熔剂金矿中的金、银、铂、钯量. 鲁青庆，湖南有色金属, 2005,21(3), 41-44.2）交换树脂-活性炭动态吸附极谱法测定矿石中的微量铂. 郑浩 等. 岩矿测试, 2002,21(3),227-229.3）阴离子交换树脂-活性炭动态吸附无火焰原子吸收法测定矿石中的微量金铂钯. 郑浩 等. 岩矿测试,2005,24(4),299-301.4）D290 树脂-活性炭吸附电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铬精矿中金铂钯. 冶金分析，2010,30（6）：12-15.5）改性木质素富集测定铜精矿中
6、金、铂、钯.理化检验-化学分册,2011,2。5 5 适用范围适用范围本标准适用于进口粗炼或烧结铜物料中测定铂、钯含量，测定范围：铂元素测定范围0.0022 g/g，钯元素测定范围 0.0032 g/g。6 6 取样和制样取样和制样试样粒径应小于 74m。7 7 试验部分试验部分7.17.1 仪器与试剂仪器与试剂7.1.17.1.1 仪器仪器Agilent 公司 7500 系列 ICP-MS 仪。7.1.27.1.2 试剂试剂氯化纳（优级纯） ；金属铂（Pt99.99%） ； 金属钯（Pd99.99%） ； 盐酸(1.19 g/mL)； 硝酸(1.42 g/mL)； 氢氟酸（1.15 g/mL
7、） ；王水：将 3 份盐酸（4.4）和 1 份硝酸（4.5）混合，用时配制；稀盐酸（3+1） ；稀盐酸(1+9)； 稀王水：将 1 份王水（4.7）和 1 份水混合，用3时配制。7.27.2 条件试验条件试验7.2.17.2.1 酸溶方式的选择酸溶方式的选择考查 3 种不同的样品前处理方法分离富集 Pt、Pd 的效果，以及干扰元素的溶出情况，从中选择和优化最佳样品分解方案。1）盐酸+王水溶矿，电热板加热分解。将试样倒入 250 mL 锥形瓶中，加入 10 mL 盐酸，在电热板上预热 10 min，再加入 50 mL 王水，回流 2 h，揭开表面皿，蒸至小体积。2）王水溶矿，电热板加热。将试样倒
8、入 250 mL 锥形瓶中，用少许水润湿，加入王水50 mL，回流 2 h，揭开表面皿，蒸至小体积。3）四酸溶矿（HF+HCl+HNO3+HClO4） ，电热板加热分解。将试样倒入 250 mL 锥形瓶中，用少许水润湿，加入 20 mL HF，1 mL HClO4，待白烟散尽后，加 10 mL HNO3和 30 mLHCl，回流 2 h，揭开表面皿，蒸至小体积。由表 1 可见，三种溶矿方式中，第 1 种方法 Zr、Mo 的溶出率较低，三种标准物质中 Pd的测定值与认定值误差最小。其主要原因为一方面样品中 Pt、Pd 在这种条件下溶解充分，另一方面，Zr、Mo 溶出含量的不同，导致干扰现象不同。
9、采用第 1 种方式溶矿，Zr 溶出含量低，经分离富集，残留量不足以干扰 Pd 的测定；但是，这种溶矿方式使 Mo 几乎完全溶出，经 717 阴离子交换后仍有残留，对 Pd 的测定可造成一定的质谱干扰，故需对分析干扰加以校正。采用第 3 种方式溶矿，干扰元素 Zr 的溶出含量最高，且重现性不好，Pd 的测定误差最大。第 2 种溶矿方式与第 1 种类似，但没有使用盐酸，使得样品不如第一种方式溶解充分。为了进一步验证溶矿方式对样品中 Zr，Mo 溶出率的影响，试验对比了地质标样中 Zr，Mo 的溶出情况，选用第 1 种和第 3 种溶矿方式进行试验。结果表明，地质样品中Zr 的溶出率受溶矿方式的影响很
10、大，而 Mo 的结果相差较小。故第 1 种溶矿方式可消除地质样品中 Zr 对 Pd 的干扰。表 1 不同溶矿方式 Zr、Mo 的溶出情况及对 Pd 的影响（ng/g）方式 1 测定值方式 2 测定值方式 3 测定值认定值样品105Pd90Zr94Mo105Pd90Zr94Mo105Pd90Zr94Mo105PdGBW072892.63.65.92.41.85.93.11146.32.3GBW072905.25.94.14.40.423.75.39.13.84.6GBW07291657.21.3523.11.267551.5607.2.27.2.2 分离富集方式的选择分离富集方式的选择 4分别采
11、用717阴离子交换树脂、活性炭、树脂+活性炭静态吸附分离富集铂、钯，结果见表2。首先，不同方法空白值的大小直接影响低含量样品的结果(5倍空白值以内的结果视作可疑值)。由表2可见，活性炭吸附、活性炭+树脂吸附的空白值较高，结果相对较差；717阴离子交换树脂富集分离铂、钯，空白值控制的相对较好。在痕量测定范围内，对地质样品中相对低(GBW07288， GBW07289， GBWO729O)、 中(GBW07291、GBW07292)含量的铂族元素，717阴离子交换树脂吸附均能达到较好的结果；对于相对中高含量的样品（GBW07194、GBW07195） ，采用阴离子+活性炭富集和采用活性炭吸附结果较
12、为理想。考虑初炼或烧结铜物料中计价元素Pt、Pd的含量应在几十至几百ng级别， 因此标样GBW07291、GBW07292和GBW07194、GBW07195的准确度更有代表性。综合比较不同方法分离富集后测定这四个标样结果的误差，发现采用717阴离子交换树脂+活性炭静态吸附富集即可达到最佳效果。表 2 不同分离富集方式测得的 Pt、Pd 元素含量测定值（ng/g）吸附剂元素空白GBW 07289GBW 07290GBW 07291GBW 07292GBW 07194GBW 07195认定值 （ng/g）PtPdPt0.51.56.651174612056GBW072891.62.3交换 树脂P
13、d0.62.44.5539.8322109GBW072906.44.6Pt0.91.36.149154572032GBW072915860活性炭 Pd1.12.14.1479.2316908GBW072922011.3Pt0.71.36.255214792098GBW07194486336交换树 脂+活 性炭Pd0.92.23.96212342116GBW0719521221207.2.37.2.3 静态吸附时间的选择静态吸附时间的选择固定摇床速度（120 r/min） ，对 Pt、Pd 系列标准曲线（浓度为 0、2.0、5.0 、20.0、50.0 ng/g）进行吸附富集时间的测定。通过表
14、3 可见，当加入的阴离子树脂+活性炭量不变的情况下（树脂 4g+活性炭 2g） ，1 h 的吸附率为 56%82%,2 h 和 4 h 的吸附率为 82%102%，故选择 2 h 的吸附时间最佳。表 3 不同吸附富集时间对标准溶液吸附率的影响测得浓度（ng/g）1 h2h4h原浓度 （ng/g） PdPtPdPtPdPt0.000.350.510.420.390.440.512.001.511.642.162.172.342.145.004.364.275.434.975.245.0720.0015.2616.5520.7920.3721.1520.06550.0041.2140.8749.6
15、751.2351.4852.167.2.47.2.4 阴离子树脂阴离子树脂+ +活性炭吸附量的选择活性炭吸附量的选择进口初炼或烧结铜物料中的 Pt、Pd 含量均在几 ng/g 到几十 ng/g 之间，标准曲线的浓度控制在 250 ng/g 已能满足检测要求，试验中选择 3 种不同树脂+活性炭的吸附富集量，分别为：1）离子树脂（2g）+活性炭（1g） ；2）离子树脂（3g）+活性炭（1.5g） ；离子树脂（4g）+活性炭（2g）来吸附富集 20.0 ng/g 的 Pt、Pd 标准混合溶液。结果发现，在上述条件下（摇床定速、2h 的吸附富集时间）进行对此测量实验，发现离子树脂（4g）+活性炭（2g
16、）吸附率最高，为 90%左右，其他两种均在 80%以下，故选择离子树脂（4g）+活性炭（2g）为最佳吸附富集量。结果见表 4。表 4 不同吸附富集量对标准溶液吸附率的影响测得平均浓度（ng/g）离子树脂（2g） +活性炭（1g）离子树脂（3g） +活性炭（1.5g）离子树脂（4g） +活性炭（2g）原浓度 （ng/g）PdPtPdPtPdPt20.0011.2713.4713.7715.1219.1418.977.2.57.2.5 秤样量的选择秤样量的选择 进口初炼或烧结铜物料中Pt、Pd含量较低，均在几ng/g到几十ng/g之间，合同一般规定当Pt、Pd含量大于10 ng/g才进行计价。当秤样量选定在10 g左右，10 mL的样品溶液中Pt、Pd含量为10 ng/g，正好位于标准曲线的中部，同时也是ICP-Ms的最佳检测点，故秤样量为10g能达到Pt、Pd的最佳检测效果。7.2.67.2.6 吸附富集溶液的酸度吸附富集溶液的酸度取 GBW07292 进行酸度吸附率影响试验。采
