雜質元素對活性炭吸附—碘量法測金的影響及消除

邢寧寧，郭慧禮，張旭偉，付春紅，王旭卉

（1.山東黃金礦業股份有限公司新城金礦，山東 煙臺 261438；2.山東黃金礦業（萊州）焦家金礦，山東 煙臺 261438）

金在自然界中常與銀、砷、鐵、硫、炭、鉛等各種礦物伴生，在分析化驗過程中，這些雜質元素會對金的測定產生一定影響[1-4]，因此可根據雜質元素的性質及含量，設法將其掩蔽或去除。文獻[5-14]指出，銀形成氯化銀沉淀與金分離；少量鐵可加入氟化氫銨生成[FeF6]3-絡合物加以掩蔽消除其干擾；含鉛試樣用王水溶解后，形成白色PbCl2被活性炭吸附，若不及時去除，灰化時，鉛形成氧化物，成釉粘結在坩堝底部包裹金，且在滴定時加入碘化鉀會生成黃色沉淀，影響滴定終點判斷，采用冷過濾熱洗滌方法使鉛分離；硫會包裹金，炭能吸附金，都使結果偏低，常采用焙燒法去除，同時可除去砷。除砷應從低溫開始在400℃焙燒2小時，若溫度過高，砷會與金形成合金揮發，導致結果偏低。可見，雜質元素對測定金的影響可通過焙燒、預處理、掩蔽等方法消除。但是有些特殊樣品（如青海瓦勒尕礦區的礦石，同時含砷、鐵、鉛、硫、炭等多種伴生雜元素），采用常規焙燒，按照活性炭吸附——碘量法測定金的方法很難將雜質與金完全分離，因此開展消除雜質元素影響金測定的實驗研究很有必要。

1 通過實驗確定含砷、鐵、鉛、硫、炭等雜質的消除方法

稱取樣品10g～20g于蒸發皿中，低溫入爐，升溫至450℃保溫1小時，取出攪拌后升溫至700℃保溫1.5小時。待樣品冷卻移入400mL燒杯中，用少量自來水潤濕樣品，加入正王水至160mL放電熱板上保持微沸30分鐘～40分鐘，待體積蒸至50mL左右取下，加入5克氟化氫銨及20mL20%的硫酸鈉并攪拌，稀釋體積至200mL以上。

將冷卻至20℃～25℃的試樣溶液過濾吸附，用20℃～25℃的2%鹽酸溶液將沉淀全部轉移至布氏漏斗中，并洗凈燒杯，然后洗殘渣7次～8次取下布氏漏斗。用50℃～60℃蒸餾水洗滌2～3遍，用50℃～60℃的2%氟化氫銨溶液洗滌活性炭層7次～8次，再用50℃～60℃的2%鹽酸溶液洗滌活性炭層7次～8次，最后用50℃～60℃的水洗滌活性炭層7次～8次，抽干后關閉真空泵停止抽氣。經過炭化灰化、蒸酸、滴定等步驟測得礦石中金的含量。

2 實驗過程與結果討論

2.1 鐵的影響及消除

由圖1可以看出，采用常規活性炭吸附——碘量法測定金含量方法，樣品經炭化灰化后灰分呈紅色，滴定時加入足量的氟化氫銨，溶液仍呈紅色，表明該部分鐵不能完全被氟化氫銨絡合。說明活性炭吸附了大量的鐵離子，洗滌完畢仍殘留鐵離子。

圖1 紅終點現象1

采用洗滌時增加氟化氫銨濃度和洗滌次數的方法消除鐵離子。洗滌時，將氟化氫銨濃度由2%增加至4%，用洗瓶少量多次洗滌，同時增加鹽酸和蒸餾水洗滌次數，將氟化氫銨洗凈。

圖2 紅終點現象2

由圖2可以看出，灰分較之前相比紅色變淺，且質地疏松，加入氟化氫銨后紅色變淺呈淺紅色，表明通過增加氟化氫銨濃度和洗滌次數后，部分鐵被洗去，但仍殘留部分鐵離子而影響滴定終點。

在前期實驗基礎上，繼續改進實驗方案，在溶樣結束后過濾前往燒杯中加入5克氟化氫銨并進行攪拌，洗滌過程再用2%的氟化氫銨溶液少量多次洗滌。由圖3可以看出，灰分呈灰白色，表明鐵離子殘存很少，大部分的鐵離子被分離，滴定時加入氟化氫銨，溶液呈白色或淡黃色（金含量高），紅終點已完全消失，不再影響滴定終點判斷，化驗準確率大大提高。

圖3 紅終點現象消失

2.2 鉛的影響及消除

針對含鉛樣品灰化時成釉包裹金粘附在坩堝底，產生黃終點或生成黃色沉淀，影響化驗結果問題，設法在灰化前將鉛除凈。

文獻[2]表明：方鉛礦熱穩定性高，不易分解，高溫可引起氧化鉛與硅質反應，使樣品燒結、成釉。鉛含量過高，可在溶樣結束后加入20%的硫酸鈉溶液，并采用大體積、冷過濾、熱洗滌方式除去鉛。

圖4 雜質鉛引起的實驗現象

表1 原實驗結果

表2 改進實驗方案后實驗結果

將溶解好的樣品冷卻至室溫（低于25℃）并稀釋至200mL以上，使鉛鹽充分沉淀后再過濾，用20℃～25℃的2%的鹽酸水洗殘渣，去掉漏斗后，先用50℃～60℃的熱蒸餾水洗滌吸附柱2次～3次。這是因為盡管大部分鉛呈硫酸鉛沉淀被過濾出來，但仍會有部分氯化鉛等隨濾液進入吸附柱，其中部分氯化鉛在紙漿層上形成了白色結晶，而熱水增加了氯化鉛的溶解度，可以洗掉部分氯化鉛。仔細觀察，若吸附柱表層紙漿仍有亮晶晶結晶，可小心將表層紙漿揭去一層，不得損失或露出活性炭層，洗滌液溫度控制在60℃左右。

灰化后未出現灰分成釉粘附在坩堝底現象，滴定時加入碘化鉀后未出現黃色沉淀和黃終點現象，且化驗結果準確。說明采用該方法，可完全消除鉛的影響。

2.3 炭、硫、砷的影響及消除

將稱取好的樣品在450℃爐內保溫1小時，攪拌后升溫至650℃保溫1小時，待冷卻后進行分析化驗。從表1樣品化驗結果可以看出，化驗結果波動較大，精密度低，且與冶煉廠結果相比，誤差較大，準確度有待提高。這是因為砷在400℃時與金容易生成揮發的金，造成金損失，而溫度較低時入爐，爐溫慢慢上升過程中，有部分砷先揮發，即使爐溫升至400℃，當砷與金的比例小于5:1時，金的損失較小，因此樣品入爐溫度不宜過高，炭、硫可在600℃～700℃燃燒除去。

稱取樣品20g低溫（200℃以下）入爐升溫到450℃保溫1小時，攪拌樣品后，繼續升溫至700℃保溫1.5小時。該方法焙燒后，樣品焙燒完全，且增加化驗樣品質量，可減小相對誤差，從表2可看出，化驗結果精密度明顯提高，與冶煉廠結果相差較小，化驗結果準確可靠。

3 實驗結論

通過上述實驗現象和實驗數據可以得出以下實驗結論：

（1）通過洗滌時增加氟化氫銨濃度和滴定前增加氟化氫銨用量不能將鐵離子全部絡合掩蔽時，可通過在溶樣結束后過濾前加氟化氫銨先絡合掩蔽部分鐵離子，洗滌時少量多次用氟化氫銨洗滌，又絡合掩蔽部分鐵離子，滴定前加氟化氫銨再一次掩蔽鐵離子，最終消除鐵離子對滴定終點影響，提高化驗結果準確度。

（2）鉛含量過高時，溶樣結束后有白色針狀結晶析出，可加硫酸鈉并利用鉛鹽溶解度與溫度的關系，通過大體積，冷過濾，熱洗滌方式去除大部分鉛，從而消除鉛對滴定終點影響。

（3）炭、硫、砷的影響可通過低溫入爐，提高焙燒溫度，增加焙燒時間消除。稱取樣品20g低溫（200℃以下）入爐升溫到450℃保溫1小時，攪拌樣品后，繼續升溫至700℃保溫1.5小時。該焙燒方法可消除炭、硫、砷對測定金的影響，化驗數據準確可靠。