ICP-AES法測定金礦石中伴生金屬元素含量

黃 斌

(浙江省遂昌金礦有限公司)

自然界中金主要以單質金的形式存在于巖石層或砂礦中，多伴生其他金屬元素。遂昌金礦是伴生銀、銅、鉛、鋅、鐵等金屬元素的黃金礦山，以往多采用分次稱樣、單獨測定的方法測定該金礦石中Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe等金屬元素的含量，既費時，成本又高，而一次稱樣連續測定Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe等金屬元素的方法尚未見報道。為適應生產過程大量樣品金屬元素含量測定的需要，在原分析方法的基礎上，對遂昌金礦石樣品進行一次稱樣連續測定試驗，以滿足礦石中Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe等金屬元素的測定需求。

1 主要儀器與試劑

1.1 主要試劑

鹽酸(ρ=1.19 g/mL)、硝酸(ρ=1.42 g/mL)、高氯酸(ρ=1.67 g/mL)、氫氟酸(ρ=1.15 g/mL)、王水、氟化氫銨(分析純，配置成2%溶液待用)。

活性炭(分析純)粒度-0.074 mm，需在氟化氫銨溶液(2%)中浸泡3 d后抽濾，用2%的鹽酸及水洗凈。

紙漿用定性濾紙在水中浸泡，搗碎備用。

標準溶液為購置的各待測元素濃度1 000，100 μg/mL的有證標準溶液。

金標準溶液的配制。分別吸取0，1.0，2.5，5.0，7.5，10.0 mL濃度為100 μg /mL的金標準溶液于1組100 mL容量瓶中，對應的濃度依次為0，1.0，2.5，5.0，7.5，10.0 μg /mL。

混合標準溶液的配制。從濃度為100 μg /mL的銅、鉛、鋅、銀標準溶液中分別取0，1.0，5.0，10.0，15.0，20.0 mL(鐵從濃度為1 000 μg/mL標準溶液中分別取0、0.5、2.5、5.0、7.5、10.0 mL)放置于6個100 mL棕色容量瓶中，用10%的鹽酸定容，則混合標準溶液銅、鉛、鋅、銀濃度分別為0，1.0，5.0，10.0，15.0，20.0 μg/mL，鐵濃度分別為0，5.0，25.0，50.0，75.0，100.0 μg/mL。

1.2 儀器設備

電子天平(精度0.01 g)，ICAP 6000電感耦合等離子體發射光譜儀(美國 Themo Fisher)。

2 試驗方法

(1)Ag、Cu、Pb、Zn、Fe金屬元素含量的測定。用電子天平稱取10.00 g試樣于400 mL燒杯中，用少量水濕潤，蓋上表面皿，加入王水100 mL。硫化礦為主的礦樣在650～700 ℃馬弗爐中灼燒1 h，轉至聚四氟乙稀燒杯，再以王水溶解，加5 mL氫氟酸溶解半小時，再加入10 mL高氯酸加熱至冒白煙；氧化礦為主的礦樣則先加30 mL鹽酸溶解，再加10 mL硝酸，加熱溶解并蒸至近干。然后再加50 mL鹽酸，搖動攪起不溶殘渣，加熱微沸至鹽類溶解，冷卻，轉移至200 mL容量瓶中，定容，搖勻靜置澄清，直接于光譜儀中測定Ag、Cu、Pb、Zn、Fe金屬元素含量。

(2)Au元素含量的測定。安裝好抽濾吸附裝置，將帶活動濾板的吸附柱裝于抽濾筒上，吸附柱內加濾紙漿抽干約為2～3 mm厚，再加混有活性炭的紙漿，待測溶液(Ag、Cu、Pb、Zn、Fe金屬元素含量測定后的溶液)中含金5 μg以下時活性炭用量0.5～0.8 g，活性炭紙漿層厚5～7 mm；含金5～30 μg時活性炭用量為1 g左右，活性炭紙漿層厚為10 mm左右；含金30～60 μg時活性炭用量1.2～1.5 g，活性炭紙漿層厚12～14 mm。將柱內吸附層仔細壓平并與柱壁貼緊，用水吹洗下柱壁活性炭，再將布氏漏斗裝于吸附柱上鋪大小相同的中速定量濾紙1張，調整抽濾速度至出現水柱，再從上述澄清后的溶液中取25 mL倒入布氏漏斗過濾吸附金。漏斗內溶液濾干后，用溫熱水洗滌燒杯2～4次，洗滌殘渣7～8次，取下布氏漏斗，用熱水洗去漏斗頸上的活性炭，吸附柱內洗2～3次，再用溫熱的氟化氫銨溶液(20 g/L)洗3～4次，鹽酸(由ρ=1.19 g/mL的鹽酸配置成2%)洗7～8次，最后用溫熱的水洗7～8次，抽干。取下吸附柱，將活性炭與紙漿移入預先用王水處理的50 mL瓷坩堝中，在電爐上低溫烘干并升溫灰化，再移入700～800 ℃的箱形電爐中灼燒至不見紅火點即灰化完全，再灼燒2～3 min取出冷卻至室溫。坩堝冷卻后加入王水2 mL，氯化鈉溶液(250 g/L)3滴，搖動后置水浴上低溫溶解完全，用鹽酸(由ρ=1.19 g/mL的鹽酸配置成15%)定容于25 mL容量瓶中，搖勻，澄清后測定金含量。

3 試驗結果與討論

3.1 元素分析線的選擇

金屬元素分析線的選擇見表1。

表1 金屬元素分析線

3.2 王水濃度試驗

于1組50 mL容量瓶中各加入含金250 μg的金標準溶液，再依次加入0，2.5，5.0，7.5，10.0，12.5 mL王水，氯化鈉溶液(250 g/L)3滴，用15%鹽酸定容后用光譜儀測定Au含量，結果見表2。

表2 王水濃度對金含量測定的影響

由表2可知，不同王水濃度下測定的金含量差別很小，說明王水濃度對金含量測定結果基本沒有影響。

3.3 高氯酸濃度對吸附金的影響

對以硫化礦為主的礦樣進行金含量的測定時，為分析高氯酸濃度對吸附金的影響，在1組50 mL容量瓶中各加入含金250 μg的金標準溶液，再依次加入0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 mL高氯酸，然后加入7.5 mL鹽酸，定容。溶液經活性碳吸附、過濾、灼燒，以王水溶解，加氯化鈉溶液(250 g/L)3滴，轉移至50 mL容量瓶中，定容，測定金含量，結果見表3。

表3 高氯酸濃度對活性碳吸附金的影響

由表3可知，高氯酸濃度對活性碳吸附金基本無影響，Au濃度測定值與真實值偏差很小，金回收率較高。

3.4 鹽酸濃度對測定銀的影響

在1組50 mL容量瓶中加入含銀500 μg的銀標準溶液，再依次加入2.5，5.0，7.5，10.0，12.5，15.0 mL鹽酸，定容，用光譜儀測定銀含量，結果見表4。

表4 鹽酸濃度對銀含量測定的影響

由表4可知，鹽酸濃度為10%～20%時對銀測定基本無影響，鹽酸濃度為5.0%時測定值顯著偏低。

3.5 高氯酸濃度對測定銀的影響

于1組50 mL容量瓶中分別加入含銀250，1 250 μg的銀標準溶液(測定結果分別為測定值1、測定值2)，再分別依次加入0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 mL高氯酸，再加入7.5 mL鹽酸，定容，測定銀含量，結果見表5。

表5 高氯酸濃度對銀含量測定的影響

由表5可知，高氯酸濃度為1%～5%時，對測定銀含量基本無影響。

3.6 銅、鉛、鋅濃度對測定銀的影響

在1組50 mL容量瓶中各加入含銀250 μg的銀標準溶液，再依次加入含0，5.0，10.0，15.0，20.0，25.0 mg的銅、鉛、鋅標準溶液，再加入7.5 mL鹽酸，定容，測定銀含量，結果見表6。

表6 銅、鉛、鋅濃度對銀含量測定結果的影響

由表6可知，銅、鉛、鋅濃度為0～500 μg/mL時對銀含量測定結果基本無影響。

3.7 鐵濃度對測定銀的影響

于1組50 mL容量瓶中各加入含銀1 250 μg的銀標準溶液，再依次加入含鐵0，50，100，150，200，250 mg的鐵標準溶液，再加入7.5 mL鹽酸，定容，測定銀含量，結果見表7。

表7 鐵濃度對銀含量測定結果的影響

由表7可知，鐵濃度為0～5 mg/mL時，對銀測定結果無影響很小。

3.8 線性擬合

根據金標準溶液和混合標準溶液濃度進行4組工作曲線線性擬合，結果見表8。

表8 工作曲線線性擬合結果

從表8可以看出，各元素工作曲線線性相關系數R2值均在0.999以上，線性較好，擬合程度高，符合檢測要求。

4 測定結果與討論

以采用ICP-AES法對遂昌金礦樣品Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe等元素含量進行連續測定。其中Ag、Cu、Au含量測定結果的準確度見表9，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe測定結果精密度(選擇3個試樣，按本方法測定11次取平均值)見表10。

從表9、表10可以看出，ICP-AES法測定結果精密度和準確度均較好，完全能滿足檢測要求。

表9 Ag、Cu、Au含量測定結果準確度分析

表10Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe測定結果精密度分析%

注：Au、Ag的含量單位為g/t。

5 結 論

ICP-AES法適用于測定以硫化礦或氧化礦為主的大批量金礦石中Au、Ag、Cu、Fe、Pb、Zn等金屬元素的含量，具有一次性稱樣、連續測定的優點，能同時測定Au、Ag、Cu、Fe、Pb、Zn等金屬元素含量。相比傳統測定方法，該方法稱樣量少、操作簡單、分析速度快、分析成本低、線性好、分析準確度高、精密度好、檢出限低，具有一定的推廣應用價值。