1 范围
本方法规定了地球化学样品中铂、钯及金含量的测定方法。
本方法适用于水系沉积物、土壤等试粒中铂量、钯量和金量的测定。
本方法检出限(3S):0.2ng/g铂、0.1ng/g钯、0.1ng/g金。
本方法测定范围:0.6~1000ng/g铂、0.3~1000ng/g钯、0.3~1000ng/g金。
2 规范性文件
下列文件中的条款通过本方法的本部分的引用而成为本部分的条款。
下列不注日期的引用文件,其最新版本适用于本方法。
GB/T 20001.4 标准编写规则 第4部分:化学分析方法。
GB/T 14505 岩石和矿石化学分析方法总则及一般规定。
GB/T 17418.1 地球化学样品中贵金属分析方法总则及一般规定。
GB/T 17418.6—1998 地球化学样品中贵金属分析方法 火试金富集发射光谱法测定铂量、钯量和金量。
GB 6379 测试方法的精密度通过实验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性。
GB/T 14496 93 地球化学勘查术语。
3 方法提要
试料与火试金熔剂混合,加入约1mg银粉,在950℃熔融得到含贵金属的铅扣。铅扣与熔渣分离后在900℃灰吹得到含铂、钯及金的银合粒。把银合粒装入电极,以发射光谱法同时测定铂、钯及金量。
4 试剂
4.1 铂粉
纯度:w(Pt)99.95%。
4.2 钯粉
纯度:w(Pd)99.95%。
4.3 金粉
纯 度:w(Au)99.99%。
4.4 银粉
纯 度:w(Ag)99.99%,其他如铂、钯及金的含量都应小于0.1×10-6。
4.5 锑粉
优级纯。
4.6 硝酸
(ρ1.40g/mL),优级纯。
4.7 硝酸银溶液
ρ(Ag)=8.0mg/mL。称取4.00g银粉(4.4)置于250mL烧杯中,加入50mL水及20mL硝酸(4.6),微热至银溶解后,用水稀释至500mL,摇匀,置棕色瓶中保存。
4.8 粉状碳酸钠
工业用。
4.9 粉状硼砂()
工业用。
4.10 氧化铅
工业用。
4.11 冰乙酸
w(CH3COOH)99.9%,分析纯。
4.12 乙酸
φ(CH3COOH)36%,分析纯。
4.13 二苯基硫脲
分析纯。
4.14 活性炭
粒径为0.074mm(用王水处理过)。
4.15 粉状碱式碳酸铅(OH)2
该试剂中铂、钯及金的含量都应小于0.05×10-9。制备方法如下:称取1.2kg氧化铅(4.10),置于5000mL烧杯中,加3500mL自来水。在搅拌下加入600mL硝酸(4.6)和100mL冰乙酸(4.11),搅拌25min。另外取1g二苯基硫脲(4.13),溶于15mL热的冰乙酸(4.11)中,趁热将此溶液倒入盛有铅盐溶液的烧杯中,继续搅拌2h。加入1g活性炭(4.14),再搅拌1h,减压过滤法。滤液盛于20L塑料桶中,不溶物弃去。
另取800g碳酸钠(4.8),溶解在3000mL热的自来水中。在搅拌下逐步把碳酸钠溶液加入铅盐溶液中,直至溶液的pH>8。放置澄清后,用倾滗过滤到布氏漏斗中,再用15L自来水倾滗洗涤沉淀6次。把沉淀完全转移到布氏漏斗中,用减压过滤,再用自来水洗涤沉淀8次,取出沉淀置于长方形平板式搪瓷盘中,于150℃烘干后,得到约1.35kg碱式碳酸铅,在玻璃研钵中研碎后,装入密封塑料桶中备用。
4.16 食用面粉
4.17 碳酸锶
分析纯。
4.18 石墨粉
粒径为0.074mm,光谱纯。
4.19 碳酸锶-石墨粉(1∶4)混合试剂
称取1g碳酸锶(4.17)和4g石墨粉(4.18),在玛瑙研钵中研磨均匀。置磨口玻璃瓶中备用。
4.20 铂、钯及金标准系列合粒
每粒含有银1.0mg,铂、钯及金各0.001μg、0.003μg、0.010μg、0.030μg、0.100μg、0.300μg、1.00μg、3.00μg、10.00μg。
4.20.1 制备铂、钯、金标准粉末A 称取光谱纯铂粉(4.1)、钯粉(4.2)、金粉(4.3)各10.00mg置于瓷坩埚(5.2)中。加入15g锑粉(4.5),搅匀,上面再盖12g锑粉(4.5)。盖上坩埚盖后将坩埚放入900℃高温炉中熔融30min。取出坩埚,去盖,稍冷,但在开始结晶前把熔融锑以细流状全部倒入冷水中。收集全部锑粒,在110℃烘干。冷却后称重,精确至0.01g。在瓷研钵中把锑粒研磨至0.15mm。设锑粒质量为WA(g),则该标准粉末中铂、钯、金的含量为:
区域地球化学勘查样品分析方法
4.20.2 制备铂、钯、金标准粉末B 称取WA×10-2g铂、钯、金标准粉末A(4.20.1)置于瓷坩埚(5.2)中,加15g锑粉(4.5),搅匀,上面再盖7g锑粉(4.5)。盖上坩埚盖,将坩埚放入900℃高温炉中熔融20min。以下按第4.20.1步骤,经水淬、烘干,称重和研磨,制得铂、钯、金标准粉末B。设锑粒质量为WB(g),则该标准粉末中铂、钯、金的含量为:
区域地球化学勘查样品分析方法
4.20.3 制备铂、钯、金标准系列粉末 制备1000套合粒所需的标准粉末量及其制备方法如下:
取9个瓷坩埚(5.2),编号1~9。向每个坩埚中加入1.00g银粉(4.4)。称取(1×10-6/B)g、(3×10-6/B)g、(10×10-6/B)g铂、钯、金标准粉末B(4.20.2)依次放入1~3号坩埚中,再称(0.03×10-3/A)g、(0.1×10-3/A)g、(0.3×10-3/A)g、(1×10-3/A)g、(3×10-3/A)g铂、钯、金标准粉末A(4.20.1)依次放入4~8号坩埚中。向每个坩埚中都加入锑粉(4.5)至总质量达16.5g,搅匀,上面再盖5.0锑粉(4.5)。盖上坩埚盖,把坩埚放入900℃高温炉中熔融20min。以下按第4.20.1步骤,经水淬、烘干,称重和研磨,制得铂、钯、金标准系列粉末1~8号。设各号锑粒的质量依次为W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8,按照4.20.1的方法制备W9,并以Wi代表之。
4.20.4 制备铂、钯、金标准系列合粒 从铂、钯、金标准系列粉末1~9号(4.20.3)中,分别称取(Wi×10-3)g(精确至0.2mg),各自置于无钯的瓷坩埚盖中,上面覆盖约等量的锑粉(4.5),把盛有标准粉末的瓷坩埚盖放入已升温至850℃的高温炉中,灰吹至锑全部吹尽。以下按第6.4.4节步骤洗净,即得铂、钯、金的标准系列合粒。
4.21 火试金熔剂 称取10kg碳酸钠(4.8),4kg硼砂(4.9),6kg碱式碳酸铅(4.15),0.6kg面粉(4.16),充分混匀后,盛入带盖的塑料桶中备用。
4.22 显影液(均为分析纯试剂)
A液:称取3.3g米吐尔、10.5g对苯二酚、55g无水亚硫酸钠,依次放入盛有800mL温水的1000mL烧杯中,溶化后加水至1000mL,冷却后装入玻璃瓶中备用。
B液:称取114g无水碳酸钠、7g溴化钾,依次放入盛有800mL温水的1000mL烧杯中,溶化后加水至1000mL,冷却后装入玻璃瓶中备用。
使用时取A、B液1∶1混匀。
4.23 定影液(均为分析纯试剂)
称取340g硫代硫酸钠、15g无水亚硫酸钠、14mL冰乙酸、7.5g硼酸、13.5g硫酸铝钾,依次放入盛有800mL温水的1000mL烧杯中,溶化后加水至1000mL,冷却后装入玻璃瓶中备用。
5 仪器及材料
5.1 瓷坩埚
10 mL。
5.2 瓷坩埚
30 mL。
5.3 高铝坩埚
50 mL。
注:使用前应先检查坩埚空白值。铂、钯及金的空白值应不大于1.0ng。
5.4 镁砂灰皿
顶部内径约33 mm,底部外径约38 mm,高约25 mm,深约15 mm。制法:水泥(标号425)、镁砂(160目)与水按质量比(20∶80∶10)搅拌均匀,在灰皿机上压制成型,阴干,三个月后备用。
5.5 高温炉
5.6 铁模
顶部内径约45 mm,底部外径约50 mm,高约23 mm,深约20 mm。用普通圆钢车制。
5.7 石墨电极
下电极为带颈杯形。规格:孔径1.2mm,孔深(带尖形)1.5mm,壁厚0.5mm,高2.0 mm,颈径1.6mm,颈长4mm;上电极为圆筒形。规格:孔径1.9mm,孔深4.0mm,壁厚0.5 mm,筒长6 0 mm;孔中充填碳酸锶-石墨粉混合试剂(4.19),压紧刮平。
5.8 两米(或一米)平面光栅摄谱仪
规格见附录A。
5.9 测微光度计(与电脑联机使用)
6 分析步骤
6.1 试料
试料粒径应小于0.074mm,在室温风干后装入小塑料袋中备用。
试料量 称取10g试料,精确至0.1g。
对于分析要求更高的分析,可取20g试料分两个坩埚熔融,铅扣合并灰吹,再光谱测定。
6.2 空白试验
随同试料分析全过程做双份空白试验,所用试剂须取自同一批试剂,与(6.4)测定手续加入同等量的试剂。
6.3 质量控制
选取同类型水系沉积物或土壤一级标准物质2个~4个样品,随同试料同时分析。
6.4 测定
6.4.1 配料 称取试料(6.1)放入200 mL三角瓶中,根据试料的多少,加入火试金熔剂(4.21)35g~45g,将试料和熔剂混匀后,倒入高铝坩埚(5.3)中,然后插一小孔,加入两滴硝酸银溶液(4.7)。
6.4.2 熔融 将坩埚置于已升温至950℃的高温炉(5.5)中,关闭炉门保持约5min~15min(视炉内坩埚数量多少),熔剂反应剧烈时应微启炉门;当观察到坩埚内融体反应缓和后,关闭炉门继续升温至950℃,并保持5 min。取出坩埚,将熔融物倒入铁模(5.6)中。冷却后,砸去熔渣,取出铅扣。铅扣重7g~11g。
6.4.3 灰吹 将铅扣(6.4.2)放入已在920℃高温炉(5.5)内预热20min的镁砂灰皿(5.4)中,关闭炉门升温。待熔铅脱模后,半启炉门,并控制温度在900℃灰吹至铅全部吹尽。取出灰皿。
注:铅和锑的蒸气有毒,火试金法熔融和灰吹时使用的高温炉应置于抽风效率高的通风橱中进行。抽风机尾气需经处理后方可排放。
6.4.4 洗净合粒 从灰皿(6.4.3)中取出银合粒,放入瓷坩埚(5.1)中,加入0.5mL乙酸(4.12),放在已预热的电热板上微热至银合粒上的沾染物溶脱。取出银合粒,在水中漂洗一次,放在滤纸上吸干。
6.4.5 光谱测定 将试料合粒(6.4.4)装入下电极(5.7)中,然后用石墨粉(4.18)充填电极孔,压紧,进行光谱测定。交流电弧激发(仪器工作条件见附录A中的表A.1或表A.2)。采用天津产Ⅰ型光谱相板,A、B显影液(4.22),在20℃显影3.5 min,显影后立即放入定影液(4.23)中,定影至相版未曝光部分透明为止。
注1:装上电极(5.7)要压紧刮平,否则当电极一旦加热,电极穴内的碳酸锶-石墨粉(4.19)就可能脱出。影响谱线强度的重复性。
注2:要把下电极的头部烧光,各实验室仪器条件不尽相同,可以预先试验[空的下电极装石墨粉(4.18),上电极装碳酸锶-石墨粉(4.19)]确定弧烧时间,也可以不固定弧烧时间,到电极头烧光为止。
用测微光度计(5.9)测量分析线的黑度,兼测紧靠分析线短波一侧背景最浅处的黑度,所用测定方 法的具体要求见附录A中表A.3。
6.4.6 工作曲线的绘制 将铂、钯及金标准系列合粒(4.20.4)分别放入下电极(5.7)中。以下按6.4.5条分析步骤进行,分别以黑度S或黑度差ΔS为纵坐标,以铂、钯或金量的对数(lgC)为横坐标,绘制铂、钯及金的工作曲线。
7 分析结果的计算
按下式计算铂、钯及金的含量
区域地球化学勘查样品分析方法
式中:m1——从工作曲线上查出试料溶液中的铂、钯或金量,ng;
m0——从工作曲线上查出空白试验溶液中的铂、钯或金量,ng;
m——试料质量,g。
可在电脑中安装专门的光谱测光软件,由电脑算出铂、钯及金的含量,分析结果可以直接从电脑输出。
8 精密度
铂量、钯量的精密度见表1及表2。
表1 精密度[w(Pt),10-9]
表2 精密度[w(Pd),10-9]
附 录 A
(资料性附录)
A.1 使用北京第二光学仪器厂产WP1型1m平面光栅摄谱仪
测定铂、钯及金的工作条件见表A.1。
表A.1 仪器工作条件
A.2 使用德国产PGS-Ⅱ型2m平面光栅摄谱仪
工作条件见表A.2。
表A.2 仪器工作条件
A.3 分析线、内标线和测定范围
见表A.3。
表A.3 分析线表
附 录 B
(资料性附录)
B.1 从实验室间试验结果得到的统计数据和其他数据
如表B.1及表B.2。
本方法精密度协作试验数据是由多个实验室进行方法合作研究所提供的结果进行统计分析得到的。
表B.1及表B.2中不需要将各浓度的数据全部列出,但至少列出了3个或3个以上浓度所统计的参数。
B.1.1 列出了试验结果可接受的实验室个数(即除了经平均值及方差检验后,属界外值而被舍弃的实验室数据)。
B.1.2 列出了方法的相对误差参数,计算公式为,公式中为多个实验室测量平均值;x0为一级标准物质的标准值。
B.1.3 列出了方法的精密度参数,计算公式为,公式中Sr为重复性标准差、SR为再现性标准差。为了与GB/T20001.4所列参数的命名一致,本方法精密度表列称谓为“重复性变异系数”及“再现性变异系数”。
B.1.4 列出了方法的相对准确度参数。相对准确度是指测定值(平均值)占真值的百分比。
表B.1 Pt统计结果表
表B.2 Pd统计结果表
附加说明
本方法由中国地质调查局提出。
本方法由武汉综合岩矿测试中心技术归口。
本方法由成都综合岩矿测试中心负责起草。
本方法起草人:孙中华、章志仁。
本方法精密度协作试验由武汉综合岩矿测试中心叶家瑜、江宝林组织实施。