地質樣品中金富集分離方法研究

齊 鑫

(黑龍江省有色金屬地質勘查七〇一隊，哈爾濱 150028)

1 地質樣品加工及分解

在采集到地質樣品后，考慮到自然狀態下土壤中金有較多的伴生元素(如硫、汞等)，為了消除干擾因素的影響，方便進行富集分離，還需要對樣品進行預處理，焙燒法是一種常見的加工方式。將樣品均勻攤開，置于600℃的高溫環境下持續焙燒約10 min，可以將土壤樣品中的硫、碳、汞等揮發干凈。由于這些元素在揮發時會產生對人體有害的蒸汽，因此需要做好實驗室內的通風工作。焙燒時還要注意輕輕翻動土壤樣品，保證均勻受熱，防止出現燒結情況。在加熱去除伴生元素后，還需要將預處理后的樣品倒入王水中分解。為了加快分解速度，可以進行適當的加熱及采取攪拌措施，讓樣品分解得更加快速和徹底。

2 地質樣品中金的分離富集

2.1 火試金法

火試金法是借助于特定的捕集劑(如鉛試金、銻試金等)，將其加入到樣品中，然后采用高溫熔融、焙燒的方式，讓鉛、銻與樣品中的金熔結成為小的金屬顆粒，然后通過篩選，將金屬顆粒收集起來，再使用硝酸銀浸泡、加熱等方式，進行分離、提純，最終得到純度較高的金。火試金法雖然操作流程比較簡單，但是其中包含了較多的技術要點。例如：對于加熱溫度的控制，對于金屬小球的處理等，都會對最終的金富集分離結果有直接影響。另外，在高溫熔融、焙燒過程中也會釋放出有害氣體。近年來，隨著其他新型技術的出現，這種方法逐漸被取代。

2.2 吸附法

吸附法是先將地質樣品溶于水中，然后讓水按照特定的方向流動，在流動路徑上設置吸附材料，將溶液中的金收集起來。當吸附材料上的金飽和后，將其拆下并收集金，從而達到分離富集的效果。常用的吸附材料有活性炭、泡沫塑料、離子交換樹脂等多種。從分離富集效果上來看，活性炭與離子交換樹脂有一定的優勢，但是受到當前技術的限制，使用離子交換樹脂的成本較高，而且操作比較麻煩。綜合對比之下，活性炭就成為吸附法實現金富集分離的最佳材料。

2.3 溶劑萃取分離法

除了吸附法和火試金法外，萃取法是分離富集金的有效手段，金的萃取劑有很多種，包括醇類、酮類、酯類、亞砜類、醚類、胺類、硫化酰胺類、吡唑酮衍生物等。萃取分離法包括有機萃取分離法和反相色層萃取法。目前，溶劑萃取在地質金分析研究中也有報道，但應用并不廣泛。

3 地質樣品中金的測定方法及優缺點分析

3.1 滴定法

根據所用試劑的不同，在滴定法測量金含量時，可以選擇碘量滴定法和氫醌滴定法兩種方式。對比來看，碘量滴定法的優勢在于反應速度快，但是對金的選擇性較差，通常適用于地質樣品中金含量較高的情況。如果樣品中金含量較少，測定誤差較大。而氫醌滴定法的優勢在于選擇性好，操作上也比較簡單，不過需要等待一段時間后試劑才能完全反應。近年來，經過不斷的改良，兩種滴定法的應用效果得到了改善，主要應用于一些中小型實驗室。如果需要測定的樣品數量較多，或是對于測定精度有特殊的要求，仍然需要使用其他的測定方法。

3.2 光度法

光度法的原理是借助于一些特定的顯色劑，在接觸到樣品中金元素時會發生顏色變化，然后通過對比顏色變化情況，得出金含量。在運用該方法時，對于顯色劑的選擇十分關鍵，目前常用的顯色劑類型有硫代米蚩酮、堿性染料等。結合實際應用效果來看，硫代米蚩酮是目前應用較為廣泛且測定結果比較精確的一種。另外，這種顯色劑還具有較強的抗氧化能力，在測定中可以避免因為樣品中金屬發生氧化反應而干擾測定結果。隨著技術的發展，近年來新出現的催化光度法、熒光光度法等在實踐應用中也有良好表現，在選用光度法測定金含量時可以加以考慮。

3.3 發射光譜法

早期測定金含量時，常用的是直接光譜法，但是由于土壤樣品中金的含量稀少，隨著測定要求的不斷提升，這種發射光譜法因為不能滿足要求逐漸被淘汰。目前常用的有火試金光譜法和化學光譜法。以化學光譜法為例，此法是基于先用化學法處理試樣,采用適宜的富集分離法將金富集分離，然后采用發射光譜法和電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-AES)進行測定。由于對礦樣中的金進行了富集分離，提高了方法的靈敏性、選擇性和準確性，發射光譜法是測定化探樣品中痕量金的主要方法。

3.4 原子吸收光譜法

現階段，土壤樣品中各類稀有元素(如Au、Ag、Pb等)的含量測定，均可以使用原子吸收光譜法。作為一種普適性的微量元素測定方法，其應用優勢在于測試方法簡便、測定結果準確可靠、檢測時間短等。隨著這一技術方法的成熟，針對地質樣品中金含量的不同，又可以細化為多種方法，例如：對于微量金通常采用火焰原子吸收光譜法，而對于化探樣品中的痕量金要采用石墨爐原子吸收光譜法才能滿足分析測定的要求。采用原子吸收光譜法測定金必須將樣品進行化學處理，經富集分離后才能測定。近幾年出現的一種碳纖維吸附-石墨爐原子吸收光譜法測定的組合式方法得到了推廣使用，碳纖維材料比普通的活性炭具有更強的吸附能力，同時配合石墨爐原子吸收光譜法，可以保證金的檢出限更低(可以達到0.0x×10-9)。整個過程全部使用專用設備來完成，實現了富集---分離---測定的一體化，不僅減輕了技術人員的壓力，也能夠提高測量精度。

3.5 電感耦合等離子體質譜法

隨著測定技術的創新以及各類新型高精度測定儀器的運用，電感耦合等離子體質譜法也逐漸成為現階段測定地質樣品中金含量的重要方法。從外國的應用效果來看，此法具有測定速度快、檢出限低等優勢，但是由于國內引進這一技術較晚，目前還沒有進行大范圍使用，主要集中于地質化探樣品中痕量金的測定。

4 結語

準確測定地質中金的含量，能夠對找礦工作提供必要的參考。但是由于自然界中金的含量極不均勻，會對測定結果造成干擾。針對這種情況，就需要運用到金富集分離方法，包含三個環節，首先是利用萃取、吸附等方法使地質樣品中分散的金富集起來；其次是進行雜質分離，得到純度較高的金；最后再使用滴定法、光度法，測定樣品中金的含量。目前，可以用于金富集分離的方式方法較多，在具體開展地質樣品金的測定時可以科學選擇，從而為工作順利開展提供技術支持。