摘要：目前应用于矿石测量金属元素的方法主要有AAS、ICP-AES、ICP-MS 法，测定矿石样品中铜铅锌锰四种金属元素含量。设计对比实验结果表明，应用AAS 法测定结果为Cu0.21μg/g、Pb0.39μg/g、Zn0.54μg/g、Mn1.68μg/g ；应用ICP-AES 法测定结果为Cu0.27μg/g、Pb0.46μg/g、Zn0.65μg/g、Mn1.89μg/g ；应用ICP-MS 法测定结果为Cu0.18μg/g、Pb0.33μg/g、Zn0.50μg/g、Mn1.56μg/g。而理想测定结果为Cu0.30μg/g、Pb 0.50μg/g、Zn 0.70μg/g、Mn 2.00μg/g，实验证明，AAS、ICP-AES 及ICP-MS 三种元素检测法仍需改进。
关键词：矿石；金属元素；AAS ；ICP-AES ；ICP-MS
在实际的矿石样品中，含有许多金属元素，例如：铜、锌、铅、铁、银、锡、铋等，每一种元素都有其重要领域的应用价值，测定出每一个地方矿石样品的成分含量，对以后的矿石开采有很大的意义与价值。高灵敏度原子吸收光谱法，又被称为原子分光光度法或AAS，是一种通过分析待测元素特征谱线减弱程度，测定元素含量的仪器分析法[1]。碱熔电感耦合等离子体发射光谱法，又被称为ICP-AES，是一种通过高频电流的电感耦合，完成元素含量确定的检测分析法。电感耦合等离子体质谱法，也被叫做ICP-MS，是一种通过离子高温电离特性，快速完成元素含量检测的分析技术。以大兴安岭矿区内的地质样本作为实验对象，分别应用AAS、ICP-AES 及ICP-MS 三种方法，检测地质样本中铜铅锌锰四种元素的含量。根据实验结果，得出三种检测方法各自的优点。
1 实验过程
为确定AAS、ICP-AES 及ICP-MS等三种检测方法的优点，通过如下方式检测矿石样品中铜铅锌锰四种元素含量。已知矿石样品中铜铅锌锰四种金属元素含量，分别为0.30μg/g、0.50μg/g、0.70μg/g、2.00μg/g。
1.1 实验准备
在实验开始前，首先准备仪器，如原子吸收分光光度计、电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪各一台，三台仪器均由美国Thermo Fisher 生产。取大兴安岭矿区内的矿石样本作为实验对象，将样本平均分成三份，每一份都制成铜、铅、锌、锰标准溶液，每一份溶液的密度都保持在1mg/ml。
1.2 实验方法
（1）AAS 测定矿石样品中金属元素含量。本文先选取一份标准溶液，作为实验组A，向其中加入10ml 王水，用力摇晃至底部样品分散。取样分成若干小样进行焙烧、分解，整个过程通常分为试样的分解、分离- 富集和测定这三个环节，根据不同矿石样品种类，取样量通常为＞ 10g，溶解完成后待溶液冷却至室温，然后往其中加入5% 的盐酸，待溶液澄清后，取出上层清液，应用原子吸收分光光度计，测定清夜中铜、铅、锌、锰四种元素含量。
（2）ICP-AES 测定矿石样品中金属元素含量。在剩下两组标准溶液中，随机选取一份作为实验组B，向其中加入10ml 王水，用力摇晃至底部样品分散。对混合后溶液进行定容处理，完成定容后，将溶液移至高温等离子柜中进行恒温处理。等待溶液温度稳定后，应用感耦合等离子体发射光谱仪，测定清夜中铜、铅、锌、锰四种金属元素的含量。
（3）ICP-MS 测定矿石样品中金属元素含量。取最后一份标准溶液，作为实验组C，向其中加入硝酸、氢氯酸、高氯酸的混合溶液，震荡至标准溶液中地质样品全部溶解。待样品溶解后，将溶液中高氯酸赶尽。再滴入10ml 王水，对混合溶液进行定容处理。待定容后溶液稳定后，取上层清液，加入3% 的硝酸，将清液稀释至10ml，摇匀后，应用电感耦合等离子体质谱仪，测定清夜中铜、铅、锌、锰四种元素含量。
2 结果与讨论
2.1 AAS 测定矿石样品中金属元素含量结果
通过AAS 方法，测定矿石样品中铜铅锌锰含量，加入王水后，试管底部地质样品分散需要5min，对混合溶液进行沸水浴溶解需要3min。溶解完成冷却至室温，加入盐酸后，上层清液中铜、铅、锌、锰含量为：Cu0.21μg/g、Pb0.39μg/g、Zn0.54μg/g、Mn 1.68μg/g，AAS 法对矿石样品的分析检测更加简单、易于操作，针对1~5μg/g 中高含量段的矿石样品中金属含量检测结果同样可靠。
2.2 ICP-AES 测定矿石样品中金属元素含量结果
通过ICP-AES 方法，测定地质样品中铜铅锌锰含量，加入王水后，试管底部地质样品分散需要4min，定容后溶液移至高温等离子柜中需进行5min 恒温处理。溶液温度稳定后，清夜中铜、铅、锌、锰四种金属元素含量为：Cu0.27μg/g、Pb0.46μg/g、Zn0.65μg/g、Mn 1.89μg/g。
表1 三种方法测定结果与理想结果对比图
2.3 ICP-MS 测定矿石样品中金属元素含量结果
通过ICP-MS 方法，测定矿石样品中铜铅锌锰含量，加入混合酸震荡至地质样品全部溶解，需要4.5min。完成定容处理后，上层清液中铜、铅、锌、锰四种元素含量为：Cu0.18μg/g、Pb0.33μg/g、Zn0.50μg/g、Mn 1.56μg/g。
根据上述实验结果，可知三种方法测定矿石样品中铜铅锌锰四种元素含量，均与理想结果有一定差距，具体差距对比如表1 所示。
分析表1 可知，应用AAS、ICP-AES 及ICP-MS 三种方法得到的检测结果，与理想结果均保持一定差距。所以，上述三种金属元素含量检测法还处于基础研究阶段，后续还要进行深入研究。
3 结语
AAS、ICP-AES 及ICP-MS 三种方法，是对矿石样品金属元素元素含量进行检测的常用方法，通过上述实验研究，明确三种方法的测定结果，与理想结果间的差距。为更好提升AAS、ICP-AES 及ICP-MS 三种方法，测定地质样品中铜铅锌锰四种金属元素含量的准确率，做出贡献。
参考文献
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论文作者:潘刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
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