火試金法測定硫化銅精礦中金、銀含量探討

賴承華

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

隨著國內銅冶煉企業的不斷發展，以及國內對有色金屬資源需求的不斷增加，高品質銅精礦資源日趨緊張；而冶煉企業為了滿足生產需求，大量購買拌生元素比較復雜的含銅物料（銅礦石、銅精礦、銅锍等）。金、銀為含銅物料中的常規計價元素，所以準確測定金、銀含量對工廠結算具有很重要的作用。然而在日常火試金分析過程中因存在大量的干擾雜質，導致分析結果容易超差且客戶投訴增多。為了提高實驗室試金分析水平，減少客戶投訴率，本文以復雜含銅物料為樣本對試金分析過程進行了探討，指出了復雜物料測定過程注意事項。

2 實驗試劑和儀器

（1）含銅物料，粉狀。

（2）無水碳酸鈉，工業純，粉狀。

（3）氧化鉛，工業純，粉狀，含金量＜0.01g/t。

（4）硼砂，工業純，粉狀。

（5）二氧化硅，工業純，粉狀。

（6）淀粉，工業純，粉狀。

（7） 氯化鈉，工業純，粉狀。

（8）硝酸，分析純。

（9）乙酸，分析純。

（10）粘土坩鍋。

（11）鎂砂灰皿。

（12）試金爐，最高溫度為1350℃。

（13）灰吹爐，最高溫度為1100℃。

（14）天平（感量1mg）。

（15）超微量天平（感量0.1μg）。

（16）電爐，最高溫度為700℃。

除非另有說明，在分析中僅使用確認為分析純的試劑和蒸餾水、去離子水或相當純度的水。

3 特殊含銅物料的處理

本文所指的特殊含銅物料包括了幾類。第一類是含硒、砷、銻高的含銅物料，如日常分析中的粗硒、白煙塵等；第二類是難熔金屬化合物含量高的含銅物料，如高鎂銅精礦、閃速爐渣、傾動爐渣等；第三類是氧化性雜質高的含銅物料，如地方銅精礦、地方石英砂等；第四類是含硫、碳高的含銅物料，如浮選銅精礦、地方拌礦、地方石英砂等；第五類是粗銅、廢雜銅含銅物料，如進口粗銅、地方廢雜銅等。這些含銅物料在常規火試金分析過程中經常結果偏低，嚴重影響分析質量。下文將對這幾類特殊含銅物料進行分析討論。

3.1 硒、砷、銻高的含銅物料

對于這類物料，可以采用高溫焙燒的方式或者濕法處理的方式將其中的雜質元素除去，當溫度在600～700℃時，硒、砷、銻在焙燒的過程中會揮發除去［4］。對不同硒含量段的物料（已知金、銀真實含量）進行對比實驗。由表1的實驗數據可知通過焙燒或者濕法處理除去硒干擾元素，分析過程中的金、銀回收率將有顯著提高。

表1 直接火試金法和焙燒除硒對比實驗

3.2 難熔金屬化合物多的含銅物料

在火試金分析含銅物料過程中，也存在許多難熔金屬化合物（如：MgO、Gr2O3、Al2O3、Fe3O4等）。這類雜質存在使得在熔融過程中，熔渣的粘度大，流動性差，鉛渣分離不好，渣中含有粒狀鉛的現象。其原因是物料中的這些難熔雜質熔點太高形成了類似于“耐火材料”體系，難以與二氧化硅形成低熔點的鹽類化合物。現將熔渣中的各類氧化物列入表2。

表2 熔渣中各類氧化物及其化合物熔點 ℃

對于這類物料，在分析過程中可以適當減少樣品稱樣量,來有效減少難熔雜質對火試金的影響，同時增加氧化鉛用量，也可以降低渣的熔點。對樣品稱樣量和氧化鉛用量進行條件性試驗。

表3 樣品稱樣量實驗

表4 氧化鉛用量實驗

從表3數據可知對于難熔雜質物料，稱樣量在5.00g到10.00g時分析結果穩定，稱樣量太少，雖然樣品金、銀能夠沉降完全，但是不具有代表性，稱樣量過多，則不能完全熔融沉降，導致結果偏低。從表4數據可知氧化鉛用量增加到1倍以上時其分析結果無明顯變化。這是由于氧化鉛一種很強的堿性熔劑，同時又是氧化劑、脫硫劑、貴金屬的捕集劑，在火試金分析方法中的作用有三點：其一是排除試樣中多余的雜質（Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Al等）；其二是脫硫防止冰銅的生成；其三是調節渣的熔點防止生成“粒狀鉛”。增加氧化鉛用量加大了造渣過程的流動性，有效的降低了熔渣的熔點［7］。

3.3 氧化性雜質高的含銅物料

在火試金分析過程中，有些物料存在高價氧化物（如：MnO2、Fe2O3、FeGrO4等）［6］。在高溫熔融時將發生氧化反應，使得到的鉛扣變小，不符合分析要求。對于這類物料，為了得到合適的鉛扣，在日常火試金分析過程中，可進行二次試金。第一遍先適當多加一些淀粉用量，通過熔融沉降后得到的鉛扣進行反推算出適合的淀粉加入量［8］。然后再進行第二次試金分析。

3.4 含硫、碳高的含銅物料

在火試金分析過程中，氧化鉛會氧化含硫、碳高的含銅物料，被還原成金屬鉛，若硫、碳含量太高，在金屬沉降時還原出的鉛太多，而導致鉛扣太大，一般可以通過焙燒的方式將硫、碳除去，再進行火試金分析，但這樣操作相對繁瑣。也可以在配料過程中加入氧化性物質防止過多的鉛被還原。這里加入硝酸鉀，利用其氧化性影響爐料，獲得合適的鉛扣。因硫、碳含量高會導致熔融過程反應劇烈，而使熔融物飛濺。故在配料時要多加些覆蓋劑。在物料熔融時也應迅速升高爐溫和加入粗二氧化硅，防止在低溫下氧化鉛與二氧化硅反應而未與硫化物反應［5］。

3.5 粗銅、廢雜銅含銅物料

粗銅物料的銅含量一般在95%以上，對于這類含銅量高，其他雜質含量較少的物料，可參照粗銅國標分析方法進行分析檢測。而廢雜銅這類含銅物料其主要成分一般都是銅含量高的電子垃圾。在火試金分析中因各種金屬雜質含量高而導致無法準確測出金、銀含量。對于這類物料可適當的減少樣品稱樣量，加大二氧化硅和氧化鉛的用量，同時延長保溫時間來進行處理。否則在熔融時金屬雜質多而導致造渣能力不足，沉降不完全。銅和其他金屬雜質未被大量除去，灰吹時出現“凍住”現象，加大熔劑的用量則有助于在熔融時充分反應除去物料中的銅和金屬雜質［3］。也可以采用濕法進行處理，加大樣品稱樣量，使其更具有代表性。

表5 氧化鉛用量實驗

表6 熔融保溫試驗

稱取5.00g樣品進行氧化鉛空白試驗和熔融保溫試驗，由表5數據可知當氧化鉛用量大于200g時，分析數據結果穩定。由表6數據可知當熔融保溫時間超過20min時，分析數據結果穩定。雖然氧化鉛用量超過200g，或者保溫時間超過20min也能得到準確結果，但從節約資源和成本控制的角度考慮，氧化鉛最佳用量應控制在200～250g之間，保溫時間應控制在20～25min之間。

3.6 非常規合粒處理

對于復雜含銅物料而言，因其雜質含量高，灰吹之后合粒基本上都是“花”的。 對于這種情況，銀采用硫氰酸鉀滴定法進行滴定測定［1］。金粒在分金過程會出現不同的情況：（1）加入硝酸反應時會碎成粉末狀，對于這樣的金粒直接用王水溶解后采用AAS測定［2］；（2）金粒在退火之后雖是完整的一粒但金屬光澤度不夠，其原因是金粒中含有其他貴金屬雜質，可直接采用AAS測定；（3）在與硝酸反應過程中金粒有小部分碎成粉末狀但大部分金粒完好，且具有金屬光澤。這種情況可采用大顆粒金粒稱重，粉末狀金粒采用AAS測定。

4 結論

本文通過對復雜含銅物料的處理進行了探討。針對不同的物料，溶劑用量和熔融時間都有所不同。根據物料中雜質基體及含量的不同選擇合適的預前處理、配料比和熔融時間。這樣有助于提高分析準確率，保證分析質量，減少客戶投訴率。