火法試金中灰吹過程主要影響因素的探討

歐陽達

（郴州市金貴銀業股份有限公司， 湖南 郴州 423000）

火法試金分析是當前世界分析貴金屬的主要方法，作為可靠的方法被長期廣泛采用，這是因為火法試金取樣量較大，這樣既減少了稱樣誤差，又使結果具有較好的代表性。同時火試金的富集倍數很大（105倍以上），能將幾十克樣品中的貴金屬富集于幾毫克質量的試金合粒中，而且合粒的成分簡單，便于后續測定[1]。

火法試金的整個過程，可以分為配料、熔煉、灰吹、分金等幾個步驟，其中灰吹過程尤為重要，直接影響到分析結果的準確度，本文主要對灰吹過程中三種影響因素進行探討。

1 鉛扣質量

在熔煉前要在試樣中加入一定量的捕集劑、還原劑和助熔劑等。火法試金一般以氧化鉛（黃丹）為捕集劑。在熔煉過程中，氧化鉛被還原劑（一般用面粉）還原為金屬鉛，它能與試樣中的貴金屬生成合金，一般稱“鉛扣”，冷卻后與熔渣分離。配料是火法試金的一個關鍵步驟，配料不恰當會使分析失敗。配料是根據試樣的種類，按一定比例稱取捕集劑、還原劑、助熔劑的細粉和試樣混合均勻。不同種類的樣品，其配料方法和用量比不一樣。試樣和各種試劑應當混合均勻，使熔煉過程還原出來的金屬鉛珠能均勻地分布在試樣中，更好地起捕集和凝聚作用，從而發揮溶解貴金屬的最大效能。升溫到1 100～1 110℃，保溫10 min左右，取出坩堝，倒入干燥的鐵鑄型中。熔融體冷卻后，從鐵鑄型中倒出，將鉛扣上面的熔渣棄去，觀察造渣情況，以便改進配料比。錘擊鉛扣時，如果發現鉛扣脆而硬，這就表示鉛扣中含有銅、砷或銻等。遇到這種情況，需要少稱樣，改用KNO3配料，重新熔煉。所得鉛扣重量最好控制在25～40 g之間，以免貴金屬殘存在熔渣中。如果鉛扣過大（大于45g）或過小（小于15g），應當返工。鉛扣過大，說明配料時加的還原劑太多，會延長灰吹時間造成貴金屬損失；鉛扣太小，說明加入的還原劑太少，可能會造成貴金屬未能完全被鋪集而殘存到熔渣中。所以再次重做時應當適當減少或增加還原劑（面粉）的用量。根據還原劑的還原力，計算出應補加或減少還原劑的具體質量。將鉛扣質量控制在25～40 g為佳，一般蔗糖的還原力為14.0 g，碳的還原力為34 g，小麥粉（面粉）的還原力為10～12 g，粗酒石酸的還原力為8～12 g。

2 灰吹溫度

灰吹的過程是將鉛扣中的鉛與貴金屬分離。鉛在灰吹過程中，被氧化為氧化鉛，然后被灰皿吸收；而貴金屬不被氧化，呈圓球體留在灰皿上，形成光亮的金銀合粒，與鉛分離。

灰吹前，將清潔干凈的灰皿放在900℃左右的高溫爐中，預熱30 min左右，以驅除灰皿中的水分和氣體。加熱后，如果發現灰皿有裂縫，應當棄去不用。將鉛扣放于灰皿中央，加熱至875℃，鉛扣熔融顯出銀一樣的光澤，俗稱脫模，脫模后稍微打開爐門（注意：不要大開爐門，以防冷空氣直接吹到灰皿上，使鉛的氧化作用太激烈，發生爆濺現象）。灰吹溫度不宜太高，應控制在800～850℃，使鉛恰好保持在熔融狀態。一般企業中在分析時要注意觀察爐膛內溫度（有時高溫爐使用的時間較長后，熱電偶顯示溫度會與實際溫度有偏差），若溫度過低，氧化鉛與鉛扣不易分離。氧化鉛將鉛扣包住，可使鉛立即凝固，這種現象叫做“凍死”。疑固后要進行升溫再次脫模，這樣會使貴金屬損失加大。合適的溫度能使氧化鉛揮發至灰皿邊沿上，出現羽毛狀的結晶。灰吹過程微量的雜質比如銅、鐵、鋅、鈷、鎳等，部分轉變為氧化物被灰皿吸收，還有部分揮發掉。鉛大部分成為氧化鉛被灰皿吸收，小部分揮發掉。貴金屬大都不被氧化，例如金、銀、鉑、鈀等，它們的內聚力較強，凝集成球狀，不被灰皿吸收。在鉛扣中的鉛幾乎全部消失后，可以看到球面上覆蓋著一個彩虹鏡面（或稱輝光點）。隨后這個彩虹鏡面消失，圓球變為銀灰色。將爐門關閉2 min，進一步除去微量殘余的鉛后，再取出灰皿冷卻。若不經過兩分鐘的除鉛過程，則在取出灰皿時，因微量的余鉛激烈氧化發生閃光，會造成貴金屬的損失。灰吹溫度過高也會造成貴金屬的損失。雖然金、銀、鉑、鈀等揮發甚微，但在高溫下，它們會部分地被氧化而隨氧化鉛滲入灰皿中。灰吹過程溫度愈高，金、銀、鉑、鈀的損失愈大，所以應當使溫度嚴格控制在800～850℃，以灰皿邊沿上出現大量羽毛狀的結晶狀為佳[2-3]。

灰吹過程實際上是樣品中的賤金屬和鉛在高溫下的氧化過程，因此要求灰皿中熔融的物料與空氣有均勻的接觸機會，以保證氧化速度的一致，同時應考慮到爐膛內不同位置接觸空氣的差異和溫度差異，以及夏冬等季節因素對爐膛溫度的影響，對不同位置區域的樣品應使用相應的標準進行補正，其原則是盡量使標準能代表樣品。

3 灰皿質量

灰吹用的灰皿是由骨灰和水泥加水搗和在壓皿機上壓制而成的。含骨灰多的灰皿吸收氧化鉛的性能較好，但灰皿成型較困難，在夾的時候比較容易碎。灰皿為多孔性、耐高溫、耐腐蝕的淺皿，重約40～50 g，灰皿材料宜使用動物骨灰、水泥或鎂砂。使用500號水泥加10%～15%的水壓制成水泥皿，自然干燥后使用，由于水泥皿的空隙較粗大，灰吹時的貴金屬損失較大，合粒與水泥皿亦易黏結，故分析誤差較大，一般只是在骨灰缺乏時用于廠內部周轉料的分析。使用動物骨，最好是牛羊骨燒成骨灰，然后碾成0.175 mm以下，加10%～15%的水壓制成骨灰皿，自然干燥3個月后使用。

由于在灰吹過程中氧化鉛及賤金屬氧化物除少量進入空氣揮發外，絕大部分要被灰皿吸收。灰皿對金、銀也有一些吸收，即所謂金、銀損失。因此，灰皿制作時的壓力差異必然造成灰皿空隙的差異，從而造成金的灰吹損失的差異，增大了分析誤差。這就要求同一批材料來源的骨灰粉要用相同的壓力加工；在灰皿將要用完的情況下，應避免在不同盒的灰皿中挑選，以免造成分析誤差的擴大。更不能將不同來源的骨灰材料灰皿混批使用。一般在使用不同批次的灰皿時都要同時做下灰皿的回收率，以確保灰皿回收率達標。灰皿質量不好，灰皿底部或者邊緣不干凈，有鎂砂或者水泥殘余灰塵，落在合粒上，造成合粒不成形。

4 結語

灰吹的目的是將鉛扣中的鉛與貴金屬分離，灰吹結束時有光亮圓球體（金銀合粒）留在灰皿內，以灰皿邊沿上出現大量羽毛狀的結晶狀為佳，只有這樣才能最大限度地減少貴重金屬的損失，確保最后分析結果的準確度。

[1]趙玉娥，楊丙雨.2005年中國金分析測定的進展[J].黃金，2006（12）：59-63.

[2]梁金鳳，楊之勇.鉛陽極泥中銀的分析-火法試金法[J].有色礦冶，2012（5）：57-59.

[3]李邦民.火試金技術的發展與應用[J].青海師范大學學報（自然科學版），2012（3）：88-91.