原子吸收光譜法測定低品位礦石中金的不確定度評定

單召勇，周發(fā)軍，趙蘭蘭，陳穎洲，鄧洪瑞，荀維超

（山東黃金冶煉有限公司，山東 萊州 261400）

低品位礦石中金的準(zhǔn)確測量對資源開采、生產(chǎn)、商貿(mào)以及科研起著至關(guān)重要的作用[1]，而測量方法的不確定度則是影響測量結(jié)果可靠性的定量表征。本文詳細分析了采用活性炭吸附- AAS法[2]測量低品位礦石中金的不確定度來源，并對測定結(jié)果進行不確定度評定。

1 活性炭吸附-AAS法測量方法

準(zhǔn)確稱取低品位礦石樣品30.00g于400mL燒杯中，用水潤濕，并用新配制的反王水（1+1）處理樣品，至無紅棕色氣體溢出，加入新配制的王水（1+1）至160mL左右，加蓋表面皿，煮沸30min～40min，至體積小于50 mL時取下，用水洗滌表面皿和杯壁稀釋至120 mL左右，放冷后用活性炭吸附富集，經(jīng)炭化、灰化后，用王水溶解，于水浴鍋上蒸干，加入10mL硫脲溶液（含2g/L的硫脲和2%的鹽酸）攪勻，用原子吸收光譜儀在242.8nm處測量金的吸光度，通過工作曲線計算出金的濃度，進而得出樣品中金的含量[3]。計算公式：

式中：為試樣中金含量（g/t），V為加入硫脲溶液的體積（mL），c為硫脲溶液中金的濃度（ug/mL），m為試樣質(zhì)量（g）。

2 不確定度評定

2.1 不確定度的來源

活性炭吸附-AAS法不確定度的來源主要包括金標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、配制金標(biāo)準(zhǔn)系列、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、樣品的處理過程和重復(fù)性測定等[4]。

2.2 不確定度分量的分析及量化

2.2.1 金標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的不確定度

金標(biāo)準(zhǔn)的制備過程為用電子天平稱取0.1000g純度為99.99%的金標(biāo)，溶解后定容至1000mL的容量瓶中，金標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為=100ug/mL。

（1）金標(biāo)稱量：電子天平可讀性為0.1mg，則區(qū)間半寬為0.05mg，最大允許誤差為±0.2mg，稱樣清零時計算一次不確定度，按照均勻分布k=，其不確定度為0.1225mg，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.001225。

（2）金標(biāo)純度：金標(biāo)純度為99.99%±0.01%，按照均勻分布k=，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.00005774，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.00005744。

（3）定 容 誤 差：A級1000mL容 量 瓶 的 允 許 誤 差 為±0.4mL[5]；容量瓶校準(zhǔn)溫度為20℃，室溫在±5℃的變動，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，按照均勻分布k=，則由定容引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.6487mL，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0006487。

2.2.2 金標(biāo)準(zhǔn)系列的不確定度

金標(biāo)準(zhǔn)系列的配制過程為使用移液管分別移取1mL、3mL、5mL、7mL金標(biāo)液于100mL容量瓶中，用10%的鹽酸定容至刻度線[6]。

（1）移液管引入的不確定度：配制金標(biāo)準(zhǔn)系列需要用到1、2、5mL A級移液管[7]各兩次，共計移液量16mL，移液管最大允許誤差分別為±0.007、±0.01、±0.015mL，按照均勻分布k=，則移液管引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.01579mL，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0009869。

（2）容量瓶定容不確定度：A級100mL容量瓶的定容最大誤差為±0.1mL，室溫與校準(zhǔn)溫度存在±5℃的變動，按照均勻分布k=，則容量瓶定容的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.08371mL，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0008371。

綜上，金標(biāo)準(zhǔn)系列的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的不確定度

采用原子吸收依次測量標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度，每個標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測定6次，以金元素的質(zhì)量濃度（c）為橫坐標(biāo)，以吸光度（A）為縱坐標(biāo)，用最小二乘法進行線性擬合，主要數(shù)據(jù)如表1。

表1 工作曲線吸光度

其線性方程為：A=a×c+b，其中a為斜率0.0614，b為截距0.0056，線性相關(guān)系數(shù)r=0.9993。

根據(jù)線性方程，計算已知濃度標(biāo)準(zhǔn)系列的理論吸光度，如表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)系列理論與實測吸光度

根據(jù)貝塞爾公式計算標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合過程中吸光度的標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

實驗過程中，對樣品測定10次，測得其濃度分別為2.303、2.287、2.368、2.498、2.482、2.401、2.352、2.450、2.368、2.336ug/mL，平均值c=2.385ug/mL，則標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為[8]：

2.2.4 樣品處理過程引入的不確定度

（1）樣品稱量[9]：電子天平重復(fù)性誤差為±0.01g，按照均勻分布k=，稱樣量為30.00g，稱樣時清零的不確定度也計算一次，則稱樣的不確定度為0.008165g。稱樣的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0002722。

（2）樣品定容：定容不確定度主要來源為：A級10mL移液管的允許誤差為±0.02mL；人員重復(fù)性操作示值誤差為±0.01mL，室溫與校正時溫度存在±5℃變動，按照均勻分布k=，則定容過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.01426mL，相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.001426。

綜上，樣品處理過程引入的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.5 重復(fù)性測定引入的不確定度[10]

對樣品進行10次測定，其平均值為0.80ug/g，用貝塞爾公式計算出其不確定度為0.007640，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.009550。

2.3 不確定度分量匯總

活性炭吸附-AAS法中的不確定度分量匯總?cè)绫?所示。

2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

活性炭吸附-AAS法測金的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

測定低品位樣品中金含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.5 擴展不確定度和測定結(jié)果表示

當(dāng)自由度未知時，在95%的置信概率下，包含因子k0.95=2，測定結(jié)果的擴展不確定度為：

故用活性炭吸附-碘量法測定該樣品的結(jié)果可表示為0.80±0.02ug/g，即該樣品中的金含量有95%的可能性在0.78ug/g～0.82ug/g之間。

3 結(jié)論

采用活性炭吸附-AAS法測低品位礦石金的結(jié)果為0.80±0.02ug/g，擴展不確定度為0.02ug/g。該法的不確定度主要來源為標(biāo)準(zhǔn)系列的線性擬合和樣品重復(fù)性測定，其次為金標(biāo)溶液濃度、標(biāo)準(zhǔn)系列制備及樣品處理過程。因此，采用活性炭吸附-AAS法進行測定時，應(yīng)選用線性范圍好、靈敏度高、穩(wěn)定性強的原子吸收光譜儀，確保測試過程中的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

表3 活性炭吸附-AAS法中的不確定度分量匯總