Separación de oro y enriquecimiento de muestras de mata de níquel: determinación del contenido de platino, paladio, rodio, iridio, osmio, rutenio y oro mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente

Descripción general del método

La muestra y la mezcla fundida se funden a 1100 °C y los elementos del grupo del platino entran en la hebilla de níquel y se separan de la matriz. Disuelva la hebilla de níquel con ácido clorhídrico, filtre el sulfuro del elemento del grupo del platino que es insoluble en ácido clorhídrico, selle y disuelva la muestra en agua regia y mídala mediante ICP-MS, en el que el osmio adopta el método de dilución de isótopos.

Instrumentos y Aparatos

Espectrómetro de masas de plasma acoplado inductivamente.

Horno de alta temperatura, crisol de arcilla de 300 ml y molde de prueba de hierro fundido.

El tamaño de los poros de la membrana filtrante del dispositivo de filtración de presión negativa es de 0,45 μm.

Disolvente cerrado PFA volumen 10mL.

Reactivos

Consulte la Tabla 84.40 para conocer el flujo y la fórmula del ensayo de níquel mate.

Ácido nítrico.

Mezclar ácido clorhídrico agua regia y ácido nítrico uniformemente en una proporción de (3 1).

La solución de cloruro de estaño (1 mol/L, medio de cultivo 6 mol/LHCl) debe utilizarse dentro del mes siguiente a su preparación.

Precipitante de telurio **** ρ(Te)=0,5 mg/ml Pesar 0,1072 g de telurito de sodio (Na2TeO4-2H2O) y disolverlo en 100 ml de 3 mol/LHCl.

Solución madre estándar de elemento único de rutenio, rodio, paladio, iridio, platino y oro ρ (B) = 100,0μg/mL.

Solución madre estándar de platino ρ (Pt) = 100,0μg/mL Pesar 0,1000g de alambre de platino espectralmente puro (99,99), colocarlo en un vaso de precipitados de 100mL, agregar 15mLHCl y 5mLHNO3, cubrir con un vidrio de reloj. y colocar Disolver calentando en una placa caliente, luego agregar 5 gotas de solución de NaCl de 200 g/L y evaporar en un baño de agua. Conduzca el ácido nítrico 3 veces con ácido clorhídrico. Añadir 10 ml de HCl y 20 ml de agua, calentar hasta disolver, luego transferir a un matraz volumétrico de 1000 ml, completar 90 ml de HCl, diluir hasta completar el volumen con agua y agitar bien.

Solución madre estándar de paladio ρ (Pd) = 100,0 μg/mL Pesar 0,1000 g de alambre de paladio espectralmente puro (99,99), colocarlo en un vaso de precipitados de 100 ml, añadir 15 ml de HCl y 5 ml de HNO3, cubrir con un vidrio de reloj , Colóquelo en un plato caliente y caliéntelo para que se disuelva, luego agregue 5 gotas de solución de NaCl de 200 g/L y evapore en un baño de agua. Conduzca el ácido nítrico 3 veces con ácido clorhídrico. Agregue 10 ml de ácido clorhídrico y 20 ml de agua, caliente para disolver y luego transfiéralo a un matraz volumétrico de 1000 ml. Prepare 90 ml de ácido clorhídrico, diluya hasta la marca con agua y agite bien.

Solución madre estándar de rodio ρ(Rh)=100,0μg/mL Pese 38,56 mg de yodato de amonio espectralmente puro [(NH4)3RhCl6-1/2H2O] en un vaso de precipitados de 100 ml, agregue 20 ml de agua y luego Agregue 20 ml de HCl, caliente para disolver, luego transfiera a un matraz volumétrico de 100 ml, agregue agua para diluir al volumen y agite bien.

Solución madre estándar de iridio ρ (Ir) = 100,0 μg/mL Pesar 57,35 mg de cloruro de amonio e iridio espectralmente puro [(NH4)2IrCl6], colocarlo en un vaso de precipitados de 100 mL, agregar 25 mL de agua, y luego agregar 25 mL de ácido clorhídrico, calentar para disolver, sacar y enfriar. Transfiera a un matraz volumétrico de 250 ml, agregue 25 ml de HCl, diluya a volumen con agua y agite bien.

Solución madre estándar de rutenio ρ(Ru)=100,0μg/mL Pesar 8,22 mg de clororutenato de amonio espectralmente puro (NH4) 2Ru(H2O)Cl5, colocarlo en un vaso de precipitados de 100 ml, humedecerlo con agua y añadir. 0,5 g de sulfato ferroso de amonio y 5 ml (1 1) de H2SO4, revuelva para disolver, cubra con un vidrio de reloj y caliente en una placa eléctrica de temperatura media hasta que emita un ligero humo blanco. Humo blanco. Retirar y enfriar.

Enjuagar la pared del vaso y el cristal de reloj con agua, luego calentar hasta que salga humo blanco, continuar manteniendo por 5 minutos, sacar, enfriar, transferir a un matraz aforado de 500mL, agregar 1mol/LH2SO4, diluir a la marca y agite bien.

Solución madre de patrón de oro ρ(Au)=100.0μg/mL Pesar 0.1000g de oro puro, colocarlo en un vaso de precipitados de 50mL, agregar 10mL de agua regia recién preparada, disolverlo en un baño de agua hirviendo, y evaporar a tamaño pequeño. Transfiera a un matraz aforado de 1000 ml, agregue 100 ml de agua regia, diluya a volumen con agua, agite bien y reserve.

Solución madre estándar de combinación de elementos ρ (B) = 10,0 μg/ml, prepare una dilución combinada basada en la solución madre estándar de un solo elemento de rutenio, rodio, paladio, iridio, platino y oro, el medio es (1 9) El agua regia tiene una vida útil de un año.

La solución de trabajo estándar de elementos combinados es una solución de trabajo de elementos mixtos diluida a una concentración adecuada según el contenido real de la muestra, generalmente ρ (B) = 5,00 ng/mL, y el medio de cultivo es ( 1 9) agua regia. La vida útil es de dos semanas.

Diluyente 190Os El polvo metálico diluyente 190Os se compró en Oak Ridge Laboratory en los Estados Unidos. La abundancia de 190Os es 97,04 y la abundancia de 1920Os es 1,61. Prepare una solución con un contenido de osmio adecuado (aproximadamente 100 ng/ml). ). El medio es 0,5 moles/LNaOH. Utilice el método de dilución de isótopos y agregue una solución estándar de osmio común para calibrar con precisión la concentración de osmio en la solución diluyente. También se pueden utilizar otros diluyentes de osmio adecuados.

La solución mixta del elemento estándar interno contiene 10 ng/ml de In y Tl cada una, y se introduce en línea a través de una T durante la medición.

La solución de depuración del instrumento contiene 1,0 ng/ml de cobalto, indio y uranio.

Pasos del análisis

1) Procesamiento de la muestra. Pesar 10-20 g (con una precisión de 0,1 g) de la muestra, colocarla en un matraz Erlenmeyer, agregar la mezcla fundida, agitar y mezclar bien, transferir a un crisol de arcilla y agregar con precisión una cantidad adecuada de diluyente de osmio (el contenido de osmio es el mismo que el de la muestra) El contenido de osmio es equivalente), se cubre con una pequeña cantidad de masa fundida y se funde en un horno de alta temperatura calentado a 1100°C durante 1,5 horas. Saque el crisol y vierta la masa fundida en el molde de hierro fundido. Después de enfriar, saque la hebilla de níquel y transfiérala a un vaso de precipitados lleno de agua. Después de que la hebilla de níquel se haya aflojado hasta convertirla en polvo, agregue 60 ml de HCl y caliéntela y disuélvala. La solución se vuelve transparente y ya no burbujea. Agregue 0,5 ~ 1 ml de precipitante de teluro ****. 1 ~ 2 ml de solución de LsnCl2, continúe calentando durante media hora para precipitar y déjelo reposar durante varias horas para permitir que el precipitado de teluro se condense. Luego use una membrana de filtro de 0,45 μm para la filtración a presión negativa y lave el precipitado varias veces con (. 1 4) HCl y agua. Transfiera el sedimento y filtre juntos a un disolvente sellado con PFA, agregue de 1 a 2,5 ml de agua regia y selle. Disolver a aproximadamente 100°C durante 2 a 3 horas. Después de enfriar, transferir a un colorímetro de 10 a 25 ml, diluir con agua hasta la marca, agitar bien y esperar la medición.

2) Medición en máquina.

El funcionamiento del instrumento y los parámetros de adquisición de datos de ICP-MS se muestran en la Tabla 84.41.

Tabla 84.41 Parámetros operativos del espectrómetro de masas de plasma acoplado inductivamente

Nota: Tome TJAPQ-ExCellICPMS como ejemplo.

Seleccione el isótopo a medir: 101Ru/115In, 103Rh/115In, 105Pd/115In (Nota: para muestras con mayor contenido de cobre se debe utilizar 106Pd o 108Pd), 193Ir/205Tl, 195Pt/205Tl, 197Au /205Tl y 192Os/190Os.

Tabla 84.41 Parámetros operativos del espectrómetro de masas de plasma acoplado inductivamente

Nota: Tome TJAPQ-ExCellICPMS como ejemplo. > Después de estabilizar el plasma durante 15 minutos después de la ignición, optimice la solución mediante la depuración del instrumento, lo que requiere que la sensibilidad del instrumento alcance una tasa de conteo superior a 2×104s-1.

Al mismo tiempo, la tasa de rendimiento de los óxidos representados por CeO/Ce es lt;2, y la tasa de rendimiento de los iones doblemente cargados representados por Ce2/Ce es lt;5.

Utilice agua de alta pureza como blanco, calibre el instrumento con una combinación de soluciones de trabajo estándar y luego mida la solución de muestra. La solución del estándar interno se introdujo en línea a través del tee durante todo el proceso de determinación.

Durante el proceso de medición, la computadora siempre monitorea la intensidad de la señal del elemento estándar interno y compensa cualquier cambio en todos los elementos relacionados con este estándar interno (que puede ser causado por la deriva del instrumento o cambios en la matriz de la solución de muestra). ).

La computadora establece una fórmula de curva de calibración para cada elemento en función de la concentración conocida y la intensidad de la señal medida de cada elemento en la solución estándar, y luego en función de la intensidad de la señal de cada elemento en la solución de muestra desconocida. y El peso de la muestra previo a la entrada y el volumen de la solución de la muestra dan directamente los contenidos de Ru, Rh, Pd, Ir, Pt y Au. Al mismo tiempo, se proporciona la relación 192Os/190Os en la solución de muestra y el contenido de Os en la muestra se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula del método de dilución de isótopos:

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En la fórmula: w(Os) es la fracción de masa de Os en la muestra, ng/g; R es la proporción medida de 192Os/190Os es la cantidad de diluyente añadido; , ng; K es la relación entre la masa atómica de Os en la muestra y la masa atómica de Os en el diluyente (el valor es 1,10015); AS es la abundancia de isótopos de 192Os en el diluyente (actualmente 0,0161 en el diluyente); BS es la abundancia de isótopos de 190O en el diluyente (actualmente 0,9704 en diluyente); AX es la abundancia de isótopos de 190O en la muestra, el valor es 0,41; BX es la abundancia de isótopos de 190O en la muestra, el valor es 0,264; ; m es la masa de la muestra pesada, g.

Los resultados de medición dados por el ordenador no deducen el blanco del proceso. Cada lote de muestras debe analizarse simultáneamente con varios espacios en blanco, analizarse finalmente junto con las muestras en la máquina y realizarse las correcciones apropiadas en los espacios en blanco en función de los resultados.

La interferencia del isótopo 192Pt presente en 192Os se corrige según la siguiente fórmula:

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Donde: I192Os es la tasa de recuento de 192Os; I192 es la tasa de recuento total del número másico de 192; 0,023 es la relación de abundancia de isótopos naturales de los dos isótopos 192Pt y 195Pt.

Notas

1) Este método no es adecuado para la determinación de osmio en muestras con alto contenido de renio, porque puede haber 187O con alto contenido radiactivo en muestras con alto contenido de renio, y esto El método se determina mediante el método de dilución basado en la composición de isótopos comunes del osmio.

2) Para el análisis de elementos ultratraza del grupo del platino, el blanco de reactivo es el principal factor limitante y el níquel como recolector es la principal fuente de blanco de reactivo, lo que afecta la determinación precisa de los elementos de bajo contenido. muestras muy grandes. El contenido en blanco de carbonilo de níquel es muy bajo y puede cumplir con los requisitos. Si se utiliza óxido de níquel general o reactivo de níquel metálico, se debe determinar de antemano su valor en blanco, se deben examinar los elementos del grupo del platino y se deben realizar los tratamientos de purificación necesarios. El método de purificación específico es: realizar un tratamiento en blanco según el proceso de ensayo de níquel mate, agregar 15 g de Ni2O3 y 10 g de azufre en polvo y las cantidades restantes de reactivo permanecen sin cambios. Después de fundirse a alta temperatura, la hebilla de níquel y las bolas de telurio se disuelven y precipitan dos veces. Filtrar con un filtro de 0,45 μm para eliminar los precipitados de sulfuro del elemento del grupo del platino. La solución de níquel purificada se calienta y se concentra a un volumen menor en una placa eléctrica. Se agrega Na2CO3 para neutralizar a pH 8 para generar un precipitado de carbonato de níquel. Se lava hasta neutralidad, se centrifuga, se descarta el líquido transparente y se transfiere el precipitado a un plato de porcelana. a 105 Séquelo a ℃, luego póngalo en un horno de alta temperatura y hornee a 500 ℃ durante 2 horas para obtener polvo negro de Ni2O3. El Ni2O3 purificado se utiliza para análisis de metales preciosos de ultratraza y el filtrado se recicla después de cada solución. Durante este ciclo, el contenido de oro en el polvo de níquel puede aumentar gradualmente, por lo que el óxido de níquel purificado mediante este método no se puede utilizar para el análisis de oro.

3) La tasa de recuperación de oro de este método es aproximadamente del 80%. La posible razón es que cuando el ácido clorhídrico disuelve las hebillas de níquel, parte del oro se disuelve y no puede precipitar completamente con el metal teluro. Se pueden realizar las correcciones apropiadas en función de los resultados del análisis simultáneo de materiales estándar.

4) Es necesario determinar el osmio mediante el método de dilución isotópica. Por un lado, no hay garantía de que el osmio no se escape durante el proceso de disolución cerrado. Por otro lado, en la tecnología ICP, la sensibilidad del osmio con diferentes grados de oxidación es muy diferente y el uso de estándares de solución estándar lo hará. traer grandes errores a los resultados del análisis. Para facilitar el almacenamiento, la solución estándar de osmio se prepara generalmente a un precio reducido (cuatrivalente), cuya sensibilidad es comparable a la de otros elementos. La muestra puede oxidarse total o parcialmente a alta valencia (octavalente) durante el proceso de preparación, y su sensibilidad también mejorará en diversos grados. En el método de dilución de isótopos, el diluyente se agrega desde el momento de la prueba de oro y durante todo el proceso de fundición a alta temperatura, recolección de mata de níquel, disolución de ácido clorhídrico y disolución de escoria en agua regia, el osmio en la muestra está completamente equilibrado con el diluyente agregado y permanece constante en el estado de oxidación, asegurando así la confiabilidad de los resultados del análisis.

5) Para mejorar la tasa de recuperación, se agrega Te a la hebilla de níquel después de disolver la mata, de modo que el metal precioso disuelto y una pequeña cantidad de teluro**** precipiten.