CN110470651A

CN110470651A - 铜阳极泥中钡含量的测定方法

Info

Publication number: CN110470651A
Application number: CN201910732635.3A
Authority: CN
Inventors: 钱庆长; 史静; 谢鹏; 钱瑞娟
Original assignee: Tongling Nonferrous Metals Group Co Ltd
Current assignee: Tongling Nonferrous Metals Group Co Ltd
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2019-11-19

Abstract

本发明属于有色金属冶炼领域，具体涉及一种铜阳极泥中钡含量的测定方法，先用无水碳酸钠‑无水碳酸钾混合熔剂与铜阳极泥混匀熔融，将铜阳极泥中的钡从硫酸钡转化为碳酸钡，再用盐酸酸化将钡转化为钡离子，通过检测溶液中的钡离子的含量计算出铜阳极泥中钡含量。采用上述方案，通过向铜阳极泥中加入Na₂CO₃‑K₂CO₃混合熔剂碱熔，使之发生Na₂CO₃+BaSO₄＝BaCO₃+Na₂SO₄、K₂CO₃+BaSO₄＝BaCO₃+K₂SO₄反应，将高熔点难溶的硫酸钡转化为易溶的碳酸钡，用盐酸溶液酸化溶解，使其转化为钡离子，进而采用常规方法如ICP‑AES法进行定量测定，即可计算出铜阳极泥中钡含量。本发明开发了一种新型混合熔剂，熔点低、原料价低易得，不仅钡含量的检测更精准，方法简单、成本低，避免了显色剂等有机试剂对环境的污染。

Description

铜阳极泥中钡含量的测定方法

技术领域

本发明属于有色金属冶炼领域，具体涉及一种铜阳极泥中钡含量的测定方法。

背景技术

铜阳极泥是一种重要的铜冶炼工业副产品，因其中含有金、银、铂、钯等多种贵金属和铜、铋、铅、硒、碲等有价元素，故铜阳极泥的综合回收利用日益受到关注。

铜阳极泥中钡含量是贵金属处理生产过程中非常重要的技术指标之一。由于铜阳极泥是在铜电解过程中产生的，在铜电解过程中，铜阳极板表面附着的硫酸钡(阳极板浇铸脱模剂)大部分脱落进入铜阳极泥中，所以铜阳极泥中钡主要以硫酸钡形态赋存，且钡含量高达5～20％左右。

钡含量过高，对铜阳极泥的处理具有如下影响：第一，在铜阳极泥处理的浸出预脱铜工序中，由于硫酸钡与铜阳极泥相比粒径大、比重大，容易在预浸槽底部沉积，导致物料输送过程管道、槽底阀门严重堵塞，作业人员需不定期对预浸槽、管道拆解清理，大大增加岗位工作量、降低生产效率；第二，硫酸钡熔点高达1600℃，含大量硫酸钡的干燥脱铜泥进入卡尔多炉冶炼，不易熔融，消耗大量柴油，造成炉况恶化、冶炼成本增大；第三，排渣时，大部分未熔融的硫酸钡渣包裹干燥脱铜泥一起排出，因渣流动性较差，导致渣和贵铅分离不清，最后会出现渣难以放出或渣含金银较高而导致金银回收率低的问题。

因此，建立一种准确测试方法实现钡的定量分析，为铜阳极泥的处理过程提供事先预报，具有重要的现实意义。

目前，钡量的测定常用方法有比浊法、分光光度法、置换滴定法、原子吸收光谱法、ICP法、间接滴定法、X射线荧光光谱法等，但这些检测方法主要用于水、硅铝钡钙合金、硅钡合金、润滑剂、钒钛高炉渣、土壤、重晶石等物料中钡含量的测定，而铜阳极泥成分复杂，其中钡主要以硫酸钡形态存在且含量高，硫酸钡是一种高熔点、难溶于水、不溶于酸的稳定化合物采用上述现有的方法并不适合铜阳极泥的处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜阳极泥中钡含量的测定方法，可以准确检测铜阳极泥中钡的含量，方法简单、操作方便。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种铜阳极泥中钡含量的测定方法，先用无水碳酸钠-无水碳酸钾混合熔剂与铜阳极泥混匀熔融，将铜阳极泥中的钡从硫酸钡转化为碳酸钡，再用盐酸酸化将钡转化为钡离子，通过检测溶液中钡离子的含量计算出铜阳极泥中钡含量。

采用本发明的方案测定铜阳极泥中钡的含量，通过向铜阳极泥中加入Na₂CO₃-K₂CO₃混合熔剂碱熔，使之发生Na₂CO₃+BaSO₄＝BaCO₃+Na₂SO₄、K₂CO₃+BaSO₄＝BaCO₃+K₂SO₄反应，将高熔点难溶的硫酸钡转化为易溶的碳酸钡，用盐酸溶液酸化溶解，使其转化为钡离子，进而采用常规方法如ICP-AES法进行定量测定，即可计算出铜阳极泥中钡含量。本发明开发了一种新型混合熔剂，熔点低、原料价低易得，不仅钡含量的检测更精准，方法简单、成本低，避免了显色剂等有机试剂对环境的污染。

具体地，所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其具体步骤如下：

a)将无水碳酸钠-无水碳酸钾混合熔剂以及铜阳极泥混合均匀，置于700±20℃条件下熔融20～40min后，冷却后得到物质A；

b)将物质A加水煮沸后过滤，得到不溶物为物质B；

c)将物质B用热盐酸溶解后得到溶液C，测定溶液C中钡离子的浓度，进而计算得到铜阳极泥中钡的含量。

其中，所述步骤a)中，无水碳酸钠和无水碳酸钾的质量比为1：(0.8～1.2)；更优选1：1。铜阳极泥与混合熔剂质量比为1：(15～25)。

因钡是碱土金属中最活泼的元素，高温碱熔时已被电离化而挥发损失，造成检测的回收率偏低，所述步骤a)中，混合物中还加入氯化铯溶液，其中氯化铯含量与铜阳极泥质量比为(0.1～0.2)：1。氯化铯作为消电离剂，可以减少高温熔融过程中钡的电离损失，提高检测回收率。

所述步骤b)中，将物质A加水煮沸，待固体物质松散后，停止加热，过滤，将不溶物用无水碳酸钠溶液洗涤2～5次，直至不溶物中无硫酸根为止，得到物质B。所述步骤c)中，所述热盐酸浓度为15％～25％。

采用IPC-AES法测定溶液中钡离子的浓度，具体为：用氯化钡配制成浓度分别为0.00μg/mL、1.00μg/mL、5.00μg/mL、10.00μg/mL、25.00μg/mL的钡标准溶液，将溶液C与上述钡标准溶液在ICP上平行测量谱线强度，扣除钡浓度为0.00μg/mL的强度，每次测定3次取平均值，从标准曲线上确定钡的测定值，铜阳极泥中钡的含量按照下式计算：

Ba(％)＝((C₁–C₀)·V·10^-6/m)×100％式(1)

式中：C₁--------从工作曲线上查得试液中钡的浓度，μg/mL；

C₀--------从工作曲线上查得空白试液中钡的浓度，μg/mL；

V----------测量试液的体积，mL；

m----------试样量，g。

采用上述方案，先用本发明开发的新型Na₂CO₃-K₂CO₃混合熔剂碱熔铜阳极泥，将铜阳极泥中硫酸钡转化为碳酸钡，再经盐酸酸化进一步转化为钡离子状态，用ICP-AES法检测，从而得出铜阳极泥中钡含量，混合熔剂所需温度低，无需采用氧化镁等高温溶剂衬底，降低了能源消耗和成本投入；本发明巧妙利用碳酸盐碱熔法将铜阳极泥中部分较高含量的杂质元素(Se、As等)几乎全部转化为可溶性物质进入液相，将杂质元素(Pb、Big、Sb等)部分转化为可溶性物质进入液相，可以减少对后续检测的干扰，为ICP-AES检测创造了条件；碱熔过程中加入了氯化铯作为消电离剂，减少高温熔样过程中钡的电离损失，提高检测回收率，经试验可知，加入消电离剂后，钡的回收率在91～101％之间，相对标准偏差小；未使用造成环境污染的显色剂等有机试剂，绿色环保，且操作简单，能在八小时左右即一个班次内完成检测工作，方便快捷。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的技术方案作进一步详述。

1、材料及设备

Prodigy型全谱直读等离子发射光谱仪(ICP-AES)(美国利曼)；Salsa操作软件；万分之一电子天平(量程：0.1mg～120g，精度：0.1‰)；马弗炉(室温～1200℃)；30ml瓷坩埚；慢速定量滤纸(D11.0cm)；氯化钡(GR)；无水碳酸钠(AR)；无水碳酸钾(AR)；盐酸(AR)。

钡标准溶液：100.0mg/L，准确称取0.1778g氯化钡(BaCl2·2H20)，溶于少量水中，移入1000mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

钡标准系列溶液：分别移取0.00mL、1.00mL、5.00mL、10.00mL、25.00mL钡标准溶液于一组100mL容量瓶中，以浓度为10％的HNO3稀释至刻度，混匀。此钡标准系列溶液含量为0.00μg/ml、1.00μg/ml、5.00μg/ml、10.00μg/ml、25.00μg/ml。

其中，实验用水均为超纯水。

2、检测步骤

1)称取4g Na2CO3-K2CO3(1：1)混合熔剂，先倒入2g熔剂在坩埚内，加入2mL浓度为15g/L的氯化铯溶液，再称取0.2g左右铜阳极泥试样与熔剂充分混匀，将剩余2g熔剂覆盖在其之上，将瓷坩埚置于700℃±20℃马弗炉中熔融30min，取出冷却，得到冷却后的熔融物为白色物质。

2)用热水浸取所得白色物质，加热煮沸至其松散，然后用慢速定量滤纸过滤，以2g/L热无水碳酸钠溶液洗涤不溶物，重复洗涤三次。

3)用浓度为25％的热盐酸与上述沉淀物混合，加热至其全部溶解，将溶液转移至500ml容量瓶中，定容，摇匀待测。

将分析试液与钡标准系列溶液在ICP上平行测量谱线强度，扣除空白强度，测定3次，取平均值，从标准曲线上确定钡的测定值，进而按照式(1)计算出阳极泥中钡的含量。

3、重现性

采用上述步骤对两批铜阳极泥进行钡含量测定，每批铜阳极泥测定五次，在相同的条件下对所测得的钡含量数据进行对比，具体数据见表1。

表1重现性实验数据

由上表数据可知，本发明铜阳极泥钡含量测定方法标准偏差和相对标准偏差小，试验重现性好，准确性高，取样量少，可广泛应用于冶金行业中钡含量的测定。

Claims

1.一种铜阳极泥中钡含量的测定方法，其特征在于：先用无水碳酸钠-无水碳酸钾混合熔剂与铜阳极泥混匀熔融，将铜阳极泥中的钡从硫酸钡转化为碳酸钡，再用盐酸酸化将钡转化为钡离子，通过检测溶液中钡离子的含量计算出铜阳极泥中钡含量。

2.根据权利要求1所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其具体步骤如下：

b)将物质A加水煮沸后过滤，得到不溶物为物质B；

3.根据权利要求2所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其特征在于：所述步骤a)中，无水碳酸钠和无水碳酸钾的质量比为1：(0.8～1.2)。

4.根据权利要求3所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其特征在于：所述步骤a)中，无水碳酸钠和无水碳酸钾的质量比为1：1。

5.根据权利要求2所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其特征在于：所述步骤a)中，铜阳极泥与混合熔剂质量比为1：(15～25)。

6.根据权利要求2所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其特征在于：所述步骤a)中，混合物中还加入氯化铯溶液，其中氯化铯含量与铜阳极泥质量比为(0.1～0.2)：1。

7.根据权利要求2所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其特征在于：所述步骤b)中，将物质A加水煮沸，待固体物质松散后，停止加热，过滤，将不溶物用无水碳酸钠溶液洗涤2～5次，得到物质B。

8.根据权利要求2所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其特征在于：所述步骤c)中，所述热盐酸浓度为15％～25％。

9.根据权利要求1或2所述铜阳极泥中钡含量的测定方法，其特征在于：采用IPC-AES法测定溶液中钡离子的浓度。