Vol. 11, No. 2
75〜79
第11卷第2期2021年4月
中国无机分析化学
ChineJournalofInorganicAnalyticalChemistry
doi ：10. 3969". issn. 2095-1035. 2021. 02. 016
直读光谱法测定析出锌中铅、铜、
铁、镉、锡、铝的含量
魏巍罗开良
(云锡文山锌钮冶炼有限公司，云南马关663701)
摘 要 研究了湿法冶炼产出的析出锌，经过冲床冲压脱模、马弗炉高温熔化、模具浇铸成型、车床切削
等过程，于直读光谱仪上测定析出锌中铅、铜、铁、镉、锡、铝含量的方法。通过实验确认了仪器的工作条
件、熔样器皿、熔样温度、析出锌取样位置，并对熔样铸锭后铅、铜、铁、镉、锡、铝的偏析情况进行了分析!
铅最大偏差达到30%，经玻璃棒搅动后保温，铅的偏差消除，拟定了直读光谱法测定析出锌中铅、铜、
铁、镉、锡、铝含量的方法，应用后可以快速出具分析结果，指导生产$关键词 析出锌；冲压脱模；熔化；切削；直读光谱仪
中图分类号：O657. 31；TH744. 11
文献标志码：A
文章编号：2095-1035(2021)02-0075-05
Determination of Lead,Copper,Iron,Cadmium,Tin and Aluminum
in Precipitated Zinc by Direct Reading Spectrometry
WEI Wei,LUO Kailiang
Ouni Wenshan Zinc and Indium Smelting Co. ,Ltd , Ma guan ,Yunnan 663701 , China )
Abstract A method forthe determination oflead !copper !iron !cadmium !tin and aluminum in zinc
precipitatedfrom hydrometa l urgy wasstudied by meansofdirectreadingspectrometerafterstampingand
demoulding of punch !high temperature melting of mu f lefurnace !mold casting and lathe cu t ing.Through experiments the working conditions of the instrument the vesl for melting sample the temperature of molten
sample and the sampling position ofprecipitatedzinc wereconfirmed.Thegregation oflead !copper !iron ! cadmium,tin and aluminum in the precipitated zinc was analyzed,the maximum deviation of lead is up to 30% and the gregation of lead is eliminated after being sti r ed by glass rod the methodofdirectreadingspectrometric methodto determine the content of lead !copper !iron !cadmium !tin and aluminum in precipitated zinc was
propod.Afterapplicationtheanalysisresultscanbequicklyissuedtoguidetheproduction.
Keywords zinc precipitation ； stamping demoulding ； melting ； cutting ； direct reading spectrometer
.> i —1—
刖_
于铜、铝，用途广泛。锌的冶炼分为火法和湿法，其
中湿法冶炼锌占全世界80%以上，我国略低，为
秋处露秋寒霜降是指哪六个节气
锌是一种蓝白色的重要有色金属，其用量仅次
67%&】'$湿法炼锌工艺其中一步为锌液电积产出合
收稿日期：2020-0810 修回日期20201010
作者简介：魏巍，男，工程师，主要从事分析化验技术管理工作。E-mail :405004443@qq. com
引用格式：魏巍，罗开良•直读光谱法测定析出锌中铅、铜、铁、镉、锡、铝的含量中国无机分析化学202111(2):75-79.
WEI Wei !LUO KailiangFDetermination of Lead !Copper Iron !Cadmium !Tin and Aluminum in Precipitated Zinc by Direct
Reading Spectrometry &J 'FChine Journal of Inorganic Analytical Chemistry 2021 11 2):75-79F
76中国无机分析化学2021年
格的析出锌，析出锌经过感应炉熔融后浇铸成锌锭，析出锌的品质决定了产出锌锭产品的品级，所以产品浇铸之前，对析出锌的准确快速分析显得尤为关
键。常规的析出锌内在杂质的分析，主要采用原子吸收光谱法&'、极谱法、分光光度法、氢化物发生-原子荧光光谱法&'、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法⑷等，部分元素还需基体预分离，操作繁琐，耗时长。随着现代检测分析技术的发展，光电发射直读光谱法因其具有快速准确、精密度高、多元素同时检出、过程及数据处理由计算机控制等优点，广泛应用于锌锭及锌合金分析中。直读光谱法分析样品之前，要求试样大小适宜，且激发面需加工成光
洁、平整、无气孔、无夹杂、无裂纹等缺陷的待测平
面，但电积产出的析出锌表面平整度差，厚度有限，
约为1〜3mm不等，用车床或铳床处理样品表面不
易夹持，样品前处理难度大。鉴于样品前处理不便
的原因，大部分分析工作者选择了电钻钻屑后经酸溶，使用其他仪器分析方法进行测定。笔者参考有关锌合金等的光电直读光谱分析文献，拟使用小型冲床经过冲压脱模、马弗炉高温熔融、模具浇铸成型、车床加工后在直读光谱仪上进行测试。该方法比原来电钻钻屑后经硝酸溶样，于ICP-OES上进行分析比较，时间大大缩短，既满足生产分析要求又节约时
间，将样品分析时间由原来的15h缩短到0.5h，提高了工作效率、节约分析成本$
1实验部分
1.1仪器设备与材料
MS-18A-H小型冲床（深圳市小机灵精密机械有限公司）；SX2型箱式电阻炉（上海博迅实业有限
公司医疗设备厂）；CO630A型普通车床（上海第十
一机床厂）；Spectro LabM12型直读光谱仪（德国斯派克分析仪器公司）*气供给系统：液氮（氮气
纯度〉99.999%）；锌合金标样（含铝纯锌光谱标准样品GBS04-2708-2011）；石英皿（100mL）；磁蒸发皿（100mL）；长柄培堀钳（60cm），内有活动铜套的不锈钢模具（铜套底内径3.5cm、上口内径3.7cm、高2.5cm）；石英棒$
1.2仪器工作条件
冲洗（Flush）时间2s，预激发（Prespark）时间10s，频率200Hz,SAFT时间4s，频率200Hz，激发次数3次，极距3.4mm，氮气压力0.4〜0.5MPa；氮气流量：在分析菜单下，光源开，不激发样品时为30L/h，激发样品时为300L/h，退出分析程序，回到桌面时为10L/h$
1.3实验方法
用脱脂棉蘸取酒精擦洗析出锌表面的油污，将洗净的析出锌用冲床冲压脱模成片$马弗炉升温至550°C，将冲压脱模后的析出锌片放入石英皿中，用长柄培堀钳移入马弗炉，关闭炉门，在马弗炉内保温15min，使试样完全熔化$用玻璃棒轻微搅动，再移入马弗炉内保温5min$用培堀钳取出石英皿，迅速倒入熔铸模具中，冷却，脱模取
出试$将脱析出试在车床上工!切出一个光洁、平整、无气孔、无夹杂、无裂纹等缺陷的平面&'。使用直读光谱仪，在选定的仪器分析条件下，以试样待测平面为上电极，鹄电极为下电极进行激发，同一表面连续激发三次，取其平均值作为最终结果$
2结果与讨论
2.1仪器工作条件的确认和准确度的调整
根据直读光谱仪分析软件提供的参数设置，结合析出锌中杂质的含量，设定仪器工作条件，冲洗时间为2s，预燃时间10.0s，曝光时间4.0s，频率200Hz，选择各元素最灵敏线的分析线，并确定各参比线，见表1$
表1各种元素的分析线及参比线
Table1Analysislineandreferencelineofeachelement 分析元素分析线波长/nm参比线/nm Pb405.8Zn472.2
Fe372.0Zn472.2
Cd226.5Zn268.4
Cu324.8Zn267.1
Sn317.5Zn303.6
Al396.2Zn472.2
2.2熔样器皿的选择
锌及锌合金熔样多采用带盖高纯石墨皓堀，但笔者所在地区湿度大，空气潮湿，石墨培堀易受潮，受潮后的石墨皓堀会出现破裂、爆片、掉底等现象，保存难度大，故选择普遍使用的蒸发皿和石英皿进行熔样实验。根据熔化后液态析出锌的体积，选择100mL瓷蒸发皿和石英皿，发现初次使用瓷蒸发皿和石英皿均能满足要求，但随着使用次数增多，瓷蒸发皿釉面被腐蚀，熔融的金属易粘附在蒸发皿内壁，不宜清除，而石英皿熔样后易清洗，可多次重复使用，成本较低，故熔样器皿选择
第2期魏巍，等：直读光谱法测定析出锌中铅、铜、铁、镉、锡、铝的含量77 100mL石英皿。
2.3熔样温度的选择
实际生产过程中，每列电解槽的析出锌片按槽
内排列间隔抽取6片进行送样，样品加工人员经冲
床冲压得到直径约为40mm、厚度3mm的析出锌
片，再将其熔化浇模$湿法炼锌过程中，析出锌熔铸
时温度约490〜500C而GB/T26042—2010/锌
及锌合金化学分析方法》则要求电钻钻取的碎锌在
540〜560C的箱式电阻炉内进行熔化$碎锌和冲
摇滚压得到的析出锌片物理形态不同，为了保证析出锌
片既要完全熔化，又要控制熔样时间不能过长，提高
分析效率，笔者对熔样温度和时间进行了选择，实验
情况见表2$
表2熔化温度实验
Table2Meltngtemperaturetest
熔样温度/C熔样时间/min实验现象
49
5未熔化
1熔化不完全
51
5未化1化完
53
5未化1化完
55
5化完
1熔化完全，流动性较好
实验发现，经冲床冲压得到的析出锌片在550C 的箱式电阻炉内熔样10min，锌片熔化完全，流动性好$
2.4析出锌片取样位置的选择
电积法产出的析出锌片表面较粗糙，薄厚不一，为了使析出锌的分析结果更加科学合理，能真实反映析出锌的内在品质情况，笔者对析出锌片不同部位的杂质分布进行了考证。经电钻钻屑后用ICP-OES光谱仪进行分析，发现同一块析出锌片不同位置杂质分布不同，主要表现为铅含量变化较大，且整块锌片中、上位置杂质含量基本一致，但靠电解槽下部部分含铅偏高，见表3$
表3析出锌片不同部位杂质分布
Table3Impurity distribution in different
parts of precipitated zinc sheet/%试名称测试部Pb Cu Cd
上部.12.5.4
南列锌片190912中部.13.5.4
下部.16.6.4
上部.1.5.4
南列锌片190915中部.11.5.4
下部.14.5.4
上部.22.5.4
北列锌片190916中部.23.5.4
下部.32.5.5鉴于析出锌片不同部位的杂质含量分布不均，为了增强取样的代表性，考虑将6块析出锌片样品冲压分上、中、下三个位置，具体见表4$
表4析出锌片取样位置
Table4Samplingpositionofprecipitatedzincsheet 品名称锌片序号冲压位置
1上部
2中部南列锌片190912
3下部
4上部
5中部
6下部将冲压得到的6块析出锌片按照实验方法熔化铸模后进行测试，得到该批析出锌片的化学成分，再做重复性实验，结果一致性较好，说明析出锌冲压位置的选择合理$
2.5杂质元素的偏析
经观察整个熔化过程，由于析出锌片表面有一层氧化膜，熔化过程中该氧化膜会将6片液态析出锌隔离，导致整体均匀度不好。而且析出锌熔化浇铸成锭的过程中，由于形状不同、重量不等，凝固过程中会产生偏析归。本实验中析出锌片经高温熔化后不搅拌倒入不锈钢模具（内衬铜套），经车床加工上、下两个表面，在直读光谱仪上测试发现，两个表面杂质元素分布不均，见表5$
南京新街口表5浇铸前不搅拌杂质分布
Table5Impuritydistributionbeforecastingwithoutstirring/%样品名称测试部位Pb Cu Fe Cd Sn Al
上表面0.00100.00040.00020.00040.00020.0002南列锌片190912
下表.17.5.2.4.3.2
上表面0-00210-00040-00020-00040-00030-0003北列锌片190916十
下表.31.4.2.4.3.2 2.6精密度和准确度实验上、下表面的杂质元素除Pb外，由于含量较低，偏
根据测试结果可以看出，析出锌浇铸成锭状后，析程度不明显，但Pb元素严重偏析，最大偏差超过
78中国无机分析化学2021年
30%，影响分析结果的准确性。鉴于此种情况，为了得到一块均匀度好的测试样品，试验在熔化时或浇铸前充分搅匀进行改善，取出培堀倒入熔铸模具之前，用石英棒轻微搅动。浇铸前经搅动得到的锭状分析样品用车床加工后测试，上、下表面各元素结果一致性较好，杂质分布见表6。
确定仪器分析条件后，将套标光谱标准样品GBS04-2708-2011用车床加工好，打开直读光谱仪的方法开发窗口，用光谱标样调整每个分析元素结果的准确度，并将参数保存。进入分析窗口用光谱标准样品进行精密度和准确度的测试，结果见表7。
经测试发现，仪器在该工作条件下，分析结果和标准值的相对标准偏差在0.98%〜&0%，测试结果的精密度和准确度均较好。
表6浇铸前搅拌杂质分布
Table6Impurtyd#str#but#onbeforecastng/%样品名称测试部位Pb Cu Fe Cd Sn Al
南列锌片190912上表面0.00150.00040.00020.00040.00020.0002下表面0.00160.00050.00020.00030.00030.0002
北列锌片190916上表0.00260.00040.00020.00040.00030.0002
下表0.00260.00040.00020.00040.00030.0002
表7准确度和精密度实验结果
Table7Accuracy and precision test results(n=11)/%
分析元素标样标准值测定值平均值
相对标准
偏差KSD 2$0.00130.00130.00120.00130.00130.00140.00130.00130.00120.00120.00120.00140.00128 5.9
Pb
3$0.00270.00260.00260.00270.00280.00260.00270.00270.00260.00270.00260.00260.00265 2.6 2$0.00110.00110.00120.00110.00120.00100.00110.00130.00110.00120.00110.00100.001138.0 Fe
3$.25.24.24.25.26.24.26.23.24.25.24.24.245 3.8 2$0.000830.000820.000840.000830.000820.0008
20.000830.000820.000840.000820.000830.000820.0008260.98 Cd营养改善计划
3$.19.18.18.18.19.19.18.18.18.19.18.19.184 2.7 2$0.000480.000460.000470.000470.000480.000480.000470.000470.000490.000450.000470.000460.00047 2.3 Cu
3$.11.1.11.12.11.12.12.11.11.12.12.11.114 5.9 2$0.000580.000540.000550.000570.000560.000580.000570.000570.000570.000550.000570.000570.000564 2.1 Sn
3$0.00120.00110.00120.00110.00120.00120.00110.00110.00100.00100.00110.00120.00112 6.7 2$0.000570.000550.000540.000560.000560.000570.000570.000550.000560.000540.000560.000560.000556 1.8 Al
3$.9.92.93.92.87.87.89.9.88.89.92.91.9 2.4
3样品分析
对编号为南列锌片190912、南列锌片190915、北列锌片190916的析出锌样品按照实验方法进行测定，同时将三个样品布点后用电钻钻屑，用电感耦合等离子体发射光谱法进行测定［1011］，结果见
表8。
表8两种分析方案的结果比对
/%
本法ICP-OES j
Table8Comparisonofresul8sof8woanaly8icalschemes
Pb Cu Fe Cd Sn Al Pb Cu Fe Cd Sn Al
南列锌片190912.16.4.2.4.3.2.17.5.2.34.3.2南列锌片190915.13.4.2.4.3.2.12.5.2.34.3.2北列锌片190916.26.4.2.4.3.2.24.5.2.34.3.2
4结语
经过上述实验验证，湿法冶炼产出的析出锌，经过冲床冲压脱模、马弗炉高温熔化、模具浇铸成型、车床切削等过程，于直读光谱仪上测定析出锌中铅、铜、铁、镉、锡、铝的含量，方法简便快速。一年来使用法测试析出片，并产产出的产品进行跟踪检验，发现产品中铅、铜、铁、镉、锡、铝的结果与析出锌片测试结果一致，说明方法可行，可以很好地指导生产。
第2期魏巍，等：直读光谱法测定析出锌中铅、铜、铁、镉、锡、铝的含量79
参考文献
刘三军，欧乐明.中国锌冶炼工业现状矿产保护与
利用，2003(6):3640.
LIU Sanjun,OU Leming.Status of zinc smelting in
China[J'.Conrvation and Utilization of Mineral
Resources2003(6):36-40F
数学家名人名言
&'金献忠，欧阳丽丽，骆劲松，等.火焰原子吸收光谱法测定锌锭中铅铁镉铜理化检验-化学分册,2001,
37(10):451-453F
JIN Xianzhong!OUYANG Lili!LUO Jingsong!etalF Sequenial determination of Pb Fe Cd Cu in zinc ingots
by FAAS[J'.Physical Testing and Chemical Analysis
PartB ChemicalAnalysis200137(10):451-453.
&'申明乐，刘万锋•氢化物发生-原子荧光光谱法测定锌锭中锡铅WXCJ1冶金分析2008,28(7):69-71.
大溪文化
SHEN Mingle,LIU Wanfeng.Determination of tin,
leadantimonybismuthinzincingotbyhydridegeneration
atomic fluorescence spectrometry[J'.Metallurgical
Analysis200828(7):69-71F
&'臧真娟，晋晓峰，周蕾玲.电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定锌锭中的微量元素中国无
机分析化学，2017,7(1):1921.
ZANG Zhenjuan!JIN Xiaofeng!ZHOU LeilingF Determination of trace elements in zinc ingots by
inductivelycoupled plasmaatomicemissionspectrometry
(ICP-AES)[J'.Chine Journal of Inorganic Analytical
Chemistry20177(1):19-21
&'胡胭脂•直读光谱仪单SAFT光源测定锌锭中的杂质元素化学分析计量201524(3):52-54.
HU Yanzhi Determinationofimpurityelementsinzinc
ingotbydirectreadingspectrometer with SAFT light
sourcealone[J'ChemicalAnalysisand Meterage!2015!
24(3):52-54
&'中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会•锌及锌合金分析方法光电发射光谱
法:GB/T26042—2010[S'.北京：中国标准出版社2011.
General Administration of Quality Supervision,Inspection
and Quarantine of the People's Republic of China,State
Administration for Standardization of China Analytical
methodsforzincandzinca l oysphotoelectricemission
spectrometry:GB/T26042—2010[S'Beijing:China
StandardPress2011
&'张超.3.2m2大极板锌片熔铸生产实践有色冶金设计与研究2012,33(4):33-34.
ZHANG Chao Production practice of3.2m2large
electroplatezinccasting[J'Nonfe r ous MetalsEngineering
l Rearch,2012,33(4)：33-34.
&'中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.锌及锌合金取样方法:GB/T
26043—2010[S'.北京：中国标准出版社2011.
GeneralAdministrationofQualitySupervision,Inspection
and Quarantine of the People's Republic of China,
口服避孕药的副作用
National Standardization Administration of China
Sampling methods for zinc and zinc a l oys:GB/T
26043—2010[S'Beijing ChinaStandardPress,2011 [9'中民共国国检检疫
合金光电发射光谱分析法:SN/T2785—2011[S'.北
京：中国标准出版社,011.
GeneralAdministrationofQualitySupervision,Inspection
and Quarantine of the People's Republic of China.
Photoelectricemissionspectrometryforzincandzinc
a l oys:SN/T2785—2011[S'Beijing:China Standard
Press,2011
&0'张晨.电感耦合等离子体光谱法测定铜冶炼烟尘中锌中国无机分析化学，2020,10(4):5658
ZHANG Chen MeasurementofZnincoppersmelting
幸运女神英文dust with ICP-AES[J'ChineJournalofInorganic
Analytical Chemistry202010(4):56-58
&1'周伟，贾云海.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锌及锌合金中16种元素冶金分析，2007,27(10):
27-31
ZHOU Wei!JIA Yunhai Inductively coupled plasma
atomic emission spectrometry for determining sixteen
elementsinzincandzinca l oy[J'Meta l urgicalAnalysis!
200727(10):27-31
