離子交換樹脂分離富集-分光光度法測定銅尾礦中金含量

昝敏嬌

(北方銅業股份有限公司計量檢驗部，山西 運城 043700)

引 言

銅礦峪銅礦系大型矽卡巖型銅鐵共生礦床，銅鐵品位高，儲量大，并伴生金、銀。礦石分氧化銅鐵礦和硫化銅鐵礦，兩種類型的礦石進入選礦廠，分兩大系統進行選別[1-3]。選礦廠采用浮選-弱磁選-強磁選的工藝流程生產出銅精礦和鐵精礦，產出的強磁銅尾礦總量約25萬t。在實驗的基礎上，選礦廠設計建立了日處理量1 000 t的銅尾礦綜合利用廠，采用常規的浮-重-磁聯合工藝流程綜合回收銅、金、銀和鐵。為實現銅尾礦中礦物金的有效回收，必須對銅尾礦中的金含量進行準確測定。在銅礦峪銅礦銅尾礦中，其金含量較低，實際礦樣中銅、金、鐵等元素含量較高，給金元素的測定帶來了很大的干擾，當前一般都需要對銅尾礦樣品進行預分離富集后再進行測定。

當前金的分離和富集方法主要有活性炭吸附法、泡沫塑料吸附法、MIBK萃取法等，以上分離和富集方法實驗時間長，操作過程復雜，對實驗人員要求非常高。離子交換樹脂分離富集法具有分析成本低、勞動強度小、無污染等特點，在處理銅尾礦的預分離富集應用中具有較好的效果。金元素的測定主要有原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體原子發射光譜法、液相色譜與電感耦合等離子體質譜聯用法等，以上方法存在基體干擾嚴重、儀器設備昂貴等問題。分光光度法具有操作簡單、檢測快速、設備便宜等特點，在測定銅尾礦中的金含量具有較好的應用[4-6]。本文主要是采用717型強堿性苯乙烯系陰離子對銅尾礦進行預分離富集，然后采用7230G型可見分光光度計測定其吸光度，建立起一套分析富集、測定金含量的辦法，以滿足銅尾礦綜合利用廠檢測需要。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

7230G型可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司；PHSJ3F精密pH計，上海雷磁儀器廠；HH.S21-6型電熱水浴鍋，上海五久自動化設備公司；Transferpette S-12單道移液器，天津錦樂科技有限公司，100 μL～1 000 μL。

硫脲、無水乙醇、氫氧化鈉、氯化鈉、氨水，分析純；鹽酸，優級純。

1.2 金標準工作液配置

金標準溶液(1 mg/mL)的配置：稱取0.2000 g純金(>99.99%)放至于100 mL的燒杯中，加入20 mL王水，稍加熱于低溫狀態下進行溶解，溶解后繼續加入20 mL王水，加熱蒸發至溶液接近于無水狀態，以趕盡其中的硝酸，冷卻后加熱沖洗杯壁，煮沸溶解鹽類后冷卻，采用體積分數為10%的鹽酸定容到200 mL容量瓶中，搖勻。

1.3 樹脂的預處理

實驗中選用717強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，需要對其進行預處理。預處理方法：取10%NaCl溶液(2倍交換樹脂體積)，2 m/h的流速通過樹脂，當完全覆蓋樹脂后保留20 h，清水沖洗；取4%HCl溶液(2倍交換樹脂體積)，2m/h的流速通過樹脂，當完全覆蓋樹脂后保留4 h，清水沖洗；取稀NaOH溶液(2倍交換樹脂體積)，2 m/h的流速通過樹脂，當完全覆蓋樹脂后保留4 h，清水沖洗。經預處理后的離子交換樹脂含水量為42.6%，交換容量為2.16 mmol/g。

2 結果及討論

2.1 動態吸附實驗

在動態吸附狀態下，上柱液流速對樹脂的吸附效果影響很大。準備體積50 mL(1 mg/mL)的金標準液多份，調整流速，使50 mL金標準液分別以4.92、2.44、1.56、1.14、0.91、0.73 mL/min的流速通過樹脂柱。采用水和硫脲溶液清洗后，在最優顯色條件下使用分光光度計測定光度，并計算吸附率E。吸附率隨上柱液流速變化曲線如圖1所示。

圖1 吸附率隨上柱液流速變化曲線

從圖1數據可知，吸附率隨上柱液流速的增加表現為稍增加后呈下降趨勢，確定上柱液流速最佳流速為1.2 mL/min。

2.2 上柱液酸度對吸附率的影響

在動態吸附狀態下，上柱液酸度對樹脂的吸附效果影響很大。準備體積50 mL(1 mg/mL)的金標準液多份，在金標液中加入鹽酸，使金準液中鹽酸體積分數分別1%、2%、5%、10%、20%，調整上柱液流速為1.2 mL/min進行過柱。采用水和硫脲溶液清洗后，在最優顯色條件下使用分光光度計測定光度，并計算吸附率E。吸附率隨上柱液鹽酸濃度變化曲線如圖2所示。

從圖2數據可見，吸附率隨上柱液鹽酸濃度的增加表現為增長趨勢，后期保持穩定狀態，當鹽酸體積分數處于10%～20%時，吸附率都處于97.5%以上，確定上柱液鹽酸體積分數最佳為10%。

圖2 吸附率隨上柱液鹽酸濃度變化曲線

2.3 樣品體積對吸附率的影響

在銅尾礦中金含量較低，一般使用較大體積的樣品溶液來有效地富積金，樣品體積對樹脂的吸附效果影響較大。分析取1 mg/mL的金標準液5、50、100、150、300 mL，在上柱液鹽酸體積分數為10%，流速為1.2mL/min狀態下進行過柱。采用水和硫脲溶液清洗后，在最優顯色條件下使用分光光度計測定光度，并計算吸附率E，吸附率隨樣品體積變化曲線如圖3所示。

圖3 吸附率隨樣品體積變化曲線

從圖3數據可知，吸附率隨上柱液體積的增加表現為下降，當上柱液體積為300 mL時，吸附率92.8%。從吸附率的效果來看，當上柱液體積為300 mL時，富集倍數為30倍，滿足樣品檢測需要，確定上柱液體積最佳為300 mL。

2.4 回收率實驗

準備好一定量的金精礦和銅尾礦，分別加入到0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL的金標準液中，樣品經消解處理后，在已選定的最佳條件下過行過柱和洗脫，在最優顯色條件下使用分光光度計測定光度，并計算金的回收率，結果如第51頁表1所示，金的回收率在96%～107%。

表1 加標回收實驗結果

2.5 檢出限測定

在已確定的最佳實驗方案基礎上，進行717型陰離子樹脂分離富集-分光光度法測定金方法的檢出限的測定實驗。取50 mL體積分數為10%的鹽酸空白溶液進行吸附、解析和測定，重要操作次數為11次，根據IUPAC的規定，求得717型強堿性陰離子交換樹脂分離富集-分光光度法測定金方法的檢出限為0.43 μg/L。

3 樣品分析

取北方銅業股份有限公司實驗室的銅尾礦T12、T13、T14、T15樣品，按樣品消解方法對樣銅尾礦樣品進行處理，在已選定的最佳實驗條件下將樣品溶液上柱，洗脫和測定。同時，采用活性炭紙漿吸附碘量法進行測定，對照分析。兩種方法的測定結果如表2所示，結果表明，離子交換樹脂分離富集-分光光度法與活性炭紙漿吸附碘量法的測定結果相吻合。

表2 兩種方法對比測試結果

4 結語

近幾年來，隨著科學技術的不斷發展，貴金屬分析技術向著低檢出限、高選擇性、高靈敏度的方向發展，這就要求研究與之匹配的高效率的分離富集方法。本實驗采用717型陰離子交換樹脂分光光度法分離富集銅尾礦中的金元素，通過上柱液流速、上柱液酸度、樣品體積對吸附率的影響實驗，確定了最佳吸附和解析條件。離子交換樹脂分離富集-分光光度法測定了銅尾礦中金含量，測定結果理想。該測定方法的建立對于貴金屬的衡量分析具有重要意義。