2023年 2月上 世界有金属175
吕 俊
（中铁资源集团有限公司，北京 １０００３９）
摘 要：
铜精矿中铜的检测测定准确度，在一定程度上直接影响了相关工业和企业的发展前景，因此国家制定了相应的标准检测方法。为了实现更高的检测准确度和精密度，本文对铜精矿中铜的测定操作细节进行了科学考察，并将短碘量法与碱熔融－碘量法有机融合，建立了合理的铜精矿中铜的检测实验测试方法。经过实验验证，在最佳实验条件下，即碱熔融温度为８５０℃时，能够精确测定铜精矿中的铜含量，并对相关共存元素进行验证，获得了相对标准偏差为０．６７％、平均偏差为０．０２％的测定结果。实验表明，改进及优化的铜精矿中铜的检测方法具有较高的准确度和精密度，为复杂铜原料中铜含量的检测与测定提供了科学的检测思路。
关键词：
检测方法；碘量法；最佳实验条件；试样中图分类号：ＴＤ９２６．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：
１００２－５０６５（２０２３）０３－０１７５－３Improvement and Optimization of Detection Methods for Copper in Copper Concentrates
LYU Jun
（Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３９，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｉｎ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ａｎｄ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｘｔｅｎｔ， ｓｏ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｈａｓ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｈｉｇｈｅｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ， ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｄｅｔａｉｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｉｎ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙ，
ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔ ｉｏｄｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｍｅｌｔｉｎｇ－ｉｏｄｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｉｎ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ． Ａｆｔｅｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｔｈａｔ ｉｓ， ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉ ｍｅｌｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ８５０ ℃， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｉｎ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｃａｎ ｂｅ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｃｏｅｘｉｓｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ． ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ０．６７％ ａｎｄ ａｖｅｒａｇｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ０．０２％ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｉｎ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｈａｓ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｄｅａ ｆ
ｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｐｐｅｒ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．
Keywords: ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ； Ｉｏｄｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅｔｈｏｄ； Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ； ｓａｍｐｌｅ
收稿日期：
２０２３－０１作者简介：
吕俊，男，湖北十堰人，汉族，生于１９７８年，工程师，硕士研究生，研究方向：矿产资源开发、营销管理。
近年来，国内信息技术及机械化工产业的快速发展，促使我国铜需求量呈现逐年增长发展态势。铜精矿作为铜冶炼的重要原材料之一，在检测方法的应用中，表现出越来越高的检测准确度与精密度需求。一旦检测结果出现一定偏差，将给供需双方的正常贸易合作带来较大的冲击与压力。因此，保证铜含量检测结果的准确性是供需双方贸易活动的前提与基础，也是确保我国复杂铜原料国际化、规范化进步的重要手段与策略。综上所述，深入探究提高铜精矿中铜含量检测准确度的实验改进方法对我国铜原料相关经济市场的发展而言具有重要的意义与作用。
1 碘量法的应用意义及特点
碘量法是一种测定铜精矿中铜元素含量的重要手段与实验实施策略。现在，由于国际上的有金属生产原料普遍缺乏，且生态可持续发展战略的影响，有金属铜的价格持续上涨。许多小贸易公司为了获得更高的经济利益，常常选择原料成分较为复杂的铜原料作为原材料。不同的原料矿种
的差异化发展，给铜原料样品检测与分析带来了越来越大的技术挑战。铜及其合金的物理化学优势使其成为各行各业的主要原料，因此，准确检测铜精矿中的铜含量，验证相关共存元素，不仅可以指导实际生产，还可以优化其原材料的抗拉强度、导电率和热导率，实现贸易双方的双赢。
我国《铜精矿化学分析方法》标准明确指出，采用碘量法测定溶液中铜的浓度，是准确测定铜精矿中铜元素含量的重要方法之一。对我国的经济进步和经贸发展来说，准确测定铜精矿中铜元素含量具有重要意义。随着铜精矿中铜元素含量测定方法的不断改进和完善，碘量法被分为长碘量法和短碘量法两大部分。由于短碘量法方法操作简单，适应性强，因此在试样经过酸处理后就可以进行检测，这种方法得到了广泛的应用。在国际范围内，主要的铜精矿资源生产国及贸易仲裁机构在选择铜精矿中铜元素含量测定方法时，大都采用碱熔法，这种方法可以有效减少碘量法的影响因素，从而达到更高的检测结果标准。本文在碘量法的基础上，将碱熔法融入实验检测之中，构建出具有自适应特点的碱熔融-碘量法，以期实现对复杂铜原料中铜元素含量的准确检测和测定，同时提高了检测结果的准确度和精密性。
2 铜精矿中铜的检测实验
2.1 铜检测的仪器与试剂选择
本研究选取了三种不同比例的铜精矿作为研究对象，分
别是：编号为WBC20220898的复杂精铜矿，其铜含量占比为20.12%；编号为ZBK20220338的精铜矿，其铜含量占比为26.34%；编号为ECZEEA20220118的纯铜片，其铜含量占比为99.99%。仪器的选择包括型号为SX3GW-6-13B的马弗炉，型号为ME104TE/02的精密电子天平，以及型号为TCB-27L的电热板。而所使用的试剂则包括五类酸试剂（硝酸、硫酸、盐酸、高氯酸、）、淀粉溶液和化合盐（氟化氢铵、乙酸-乙酸铵、硫代硫酸钠、硫氰酸钾）等。
2.2 铜精矿中铜的检测实验的配置方法
改进后的铜精矿中铜的检测实验，相较于传统的短碘量法，加入了碱熔融技术以提高实验准确性。具体配置方法如下：
（1）称取100克Na2S2O3·5H2O并放置于容量为1000mL 的烧杯之中，向其中加入500mL碳酸钠溶液并以蒸馏水稀释至约10L（请先将蒸馏水煮沸并冷却后再使用）。加入1mL后过滤后静置，启用前再补加1mL。
（2）称取高精度的0.08克纯铜片3份（铜含量占比为99.99%），各自放置于400mL锥形瓶中，并向瓶中加入10mL硝酸。将瓶子盖好后，放到TCB-27L电热板上加热至完全溶解。取适量的水清洗瓶子表面及瓶壁，然后向瓶中加入5mL硫酸，继续使用TCB-27L电热板加热使其蒸干；然后使用40mL水冲洗瓶壁和器皿表面，使盐类完全溶解。
（3）向溶液中加入制定的Na2S2O3·5H2O标准溶液，液体颜变为浅黄。接着滴定淀粉溶液，直至溶液呈现浅蓝后，加入硫氰酸钾溶液5mL。振荡摇匀溶液并使其颜由蓝加深至蓝刚好消失。当蓝正好消失后，立即停止滴定。十堰汽车网
2.3 铜精矿中铜的检测实验方法
首先将碳酸钠（1.5克）、铜粉（0.2克）和氢氧化钠（0.5克）混合均匀，然后将混合料放入瓷坩埚中，将瓷坩埚放入SX3GW-6-13B马弗炉中，高温加热15分钟，使其达到850℃，并取出混合物质晾凉至室温，等待30分钟后，加入少量水，并缓慢将3毫升盐酸融入溶液中，观察溶液反应，并等待反应结束后，再加入3毫升盐酸，并将溶液放置于TCB-27L电热板上加热。如果在加热过程中坩埚中仍有未反应的物体，需重新加入3毫升盐酸，并重复上述步骤，直到反应全部完成。
将全部熔融混合溶液转移到容量为400毫升的锥形瓶中，加入（2毫升）和硫酸（10毫升），然后放置于TCB-27L电热板上加热。当溶液开始冒少量烟后，停止加热并冷却溶液。清洗干净锥形瓶后，
加入乙酸-乙酸铵，加入碘化钾和氟化氢铵至沉淀溶解全部消失。在此基础上，加入指定的Na2S2O3·5H2O标准溶液，使液体颜变浅黄。滴定2毫升淀粉溶液，使溶液呈浅蓝后，加入5毫升硫氰酸钾溶液，并振荡摇匀溶液，使其由蓝加深至完全消失，当蓝刚刚消失后停止滴定。
3 铜精矿中铜的检测结果与讨论
3.1 铜精矿中铜的检测溶样方式选择
本文选择碱溶法作为试样溶解方法，相比于传统的盐酸、硝酸分解法，它能更好地溶解难溶样品，并减少由于溶解不完全和黑杂质出现而产生的可能性。使用本文方法进行铜精矿中铜的检测时，比较了碳酸钠、碳酸钠-氢氧化钠（3∶1）和过氧化钠-氢氧化钠（1∶1）三种试剂对编号WBC20220898和ZBK20220338的复杂精铜矿铜含量测定结果的影响。测试结果见表1：
表1 三种试剂的熔融温度
试剂碳酸钠碳酸钠-氢氧化钠氧化钠-氢氧化钠熔融温度950℃850℃700℃
鉴于实验成本和安全风险考虑，本试验最终选定了碳酸钠-氢氧化钠作为评定试剂，并采用了3:1的试剂比例。3.2 铜精矿中铜检测的样品称样量
在进行铜精矿中铜含量测定的称样量方面，本试验采用了资料查法和称样量实验研究法，经过不同称样量下铜含量测定的比较，最终确定0.200g为最佳称样量，其中称样标准度为0.001。
3.3 铜精矿中铜检测干扰元素的分析
为了解决铜精矿中铜检测中干扰元素的问题，本实验随机选取了两个样品进行了相关共存元素的分析和验证。结果显示，主要干扰元素包括As、Pb、Zn、S、Cu、Fe、Au等，其含量从高到低依次为S、Cu、Fe、Au、Pb、As、Zn，如表2所示：
表2 铜精矿中铜检测相关共存元素
成分As Pb Zn S Cu Fe Au
样品1
含量
0.16%0.42%0.08%21.16%16.45%17.12% 6.52%
样品2
含量
0.18%0.46%0.06%20.36%15.43%16.27% 5.47%
实验结果表明，本检测方法的相对标准偏差为0.67%，平均偏差为0.02%。相比于国家标准方法，本方法具有更低的相对标准差和更好的试验精密度。从精密度试验结果和回收实验检测结果来看，本检测方法的准确性极高，能够在满足实验要求的条件下获得更准确的检测结果。
4 铜精矿中铜检测各环节的质量控制
为保证铜精矿中铜检测的科学性和有效性，需要在进行检验操作之前进行多环节的质量控制检查。从多个角度出发，如外观质量检查、衡器计重、取制样等环节进行铜精矿检测相关操作。
4.1 外观质量检查
在外观质量检查方面，主要依靠检验人员的个人感观和经验判断，例如通过观察铜精矿的颜、粒度均匀性等来判断所检测的铜矿是否为铜精矿，同时判断物料的纯净度、水
世界有金属 2023年 2月上176
分含量和是否掺有烟灰等。视觉观察可以带来直观的影响，并能够有效控制铜精矿的选取质量。
4.2 铜精矿中铜检测的衡器计重
在进行铜精矿中铜检测的衡器计重过程中，选择适当的计量器非常重要。铜精矿是一种大宗物料，在称重计量方面有多种方法，常见的有水尺测定、皮带秤测定和汽车衡测定。在我国大部分地区，采用汽车衡测定法，该方法准确性高，同时受自然条件影响较小。在取样方面，一般由双方委托第三方检验机构来进行取制样和水分测定工作，以保证检测结果的公正性和公平性。采用单车双点采样方法，该方法得到双方认可且工作效率提高，同时也可以避免取样人员的劳动强度。
在铜精矿中铜检测样品采集过程中，洗钎可以有效避免样品产生交叉污染，对整个样品的取样和收集具有重要影响。在样品收集后，需要进行适当的保存和提交，以防止样品在参与检测前受到自然环境因素或外部刺激而产生质量变化。高温、大风和阴雨天气都会对样品含水量产生影响，也会对样品的不同元素含量产生结果偏差。因此，要保证样品密封良好、最佳保存效果，以保证最终检测结果的准确性和精确性。
4.3 铜精矿中铜检测的水分样制备
铜精矿中铜的检测需要进行样品制备，包括将精铜矿样品称量、磨碎并稀释到酸性溶液中。在进行碘量法制备样品试剂的过程中，制剂的饱和性和样品熔融实验的操作都十分重要。其中，水分样的制备尤为关键。在实践操作中，取大小相同的样品，称取湿重后放入烘箱中加热10分钟，自然降温至室温
后，再次称重。如果称重结果与原始结果基本相同，说明制备的样品达到了水分样制备的要求。如果称重结果小于原始结果，则表明该试样不满足水分样制备的需求，试样可能存在进行虚假操作的嫌疑。当然，样品中存在特别需求的水分情况需要单独考虑，并采用个体化的制备方式。
4.4 铜精矿中铜检测的成分样制备检测方法
在进行铜精矿中铜的检测过程中，必须保证控制样品不受到污染，否则将会导致检测结果不准确，进而影响铜产品的质量和相关企业的形象。如果控制不力，将可能涉及到人的生命安全以及国家财产安全，造成不必要的经济损失与社会负面效应影响。在成分样制备环节中，务必严把样品污染控制关，做到每一步操作精细，以确保最终的检测结果准确无误。在样品的打磨环节中，需要仔细清扫干净料钵，并选择规格为30%左右的成分样进行样料打磨。在1到2分钟后，需要将样料清除并清洗干净料钵，再开始下一轮打磨。这种方式能够确保得到准确无误的少量样品。同时，打磨所用的所有设备也需要进行全方位清洁，以尽量减少样品的污染，从而实现最真实的检测结果。
5 铜精矿中铜化学检验对生产加工及销售环节的影响铜精矿中的铜含量是贸易双方校验要求的重点内容之一。在检测过程中，为保证检测结果的科学性与有效性，需进行相关共存元素的验证。对于整体检测结果的论断，这种验证具有一定的科学支撑意义。在我国工业产业化发展进程中，各类行业选用铜精矿时，大多以大型冶炼为前提。然而，随着制备产品的逐渐精细化、机械化及人工智能化，对于
铜元素及其伴生元素的计价标准呈现出差异化的变化趋势。若在冶炼系统应用过程中未精确地检测铜精矿中的铜，将有可能融入到产品生产加工环节中的有害杂质，从而影响产品的产出效果，并降低销售效果。由于产品的质量与产品的销售服务密切相关，一旦质量出现问题，可能会给企业带来致命打击。
因此，建立专门的铜精矿铜元素检测检测试验室，展开系统化的铜精矿中铜检测，将铜元素及其伴生元素进行一一认定与科学检测，并正确计算各个元素的含量，才能够保证后续产出结果的准确度。这样才能够确保在产品生产加工、再加工和销售的各个环节中减少由于铜含量引起的争议，为我国有金属相关行业的全球化发展提供科学的技术支持与安全保障。
6 结论
在改进铜精矿中铜含量化学检测方法的应用中，需要选择适合的检测仪器和试剂，实施适应的检测实验方法，并对铜精矿中铜的检测结果进行科学合理的讨论。这对于提高铜精矿中铜检测结果的精确度和精准度至关重要。同时，在铜精矿中铜的检测溶样、样品称样量、干扰元素等因素的选择和分析环节中，需要严格实施检测各环节的质量控制和质量检查，关注衡器计重、水分样制备和成分样制备等多个影响因素。这可以极大降低检测样品的污染可能性，并为工业生产中铜产品的生产、加工和销售环节提供良好的技术支持。本试验提供了实践化的技术指导和参考，适用于难溶铜精矿样品的检测和质量认定。从多个角度出发，能够保证工业生产过程中铜产品的生产和加工质量。
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