火試金重量法與原子吸收光譜(AAS)法測(cè)定砂金礦中金的含量

崔行憲 石奇超

(陽(yáng)谷祥光銅業(yè)有限公司，山東 聊城 252327)

前言

砂金礦多為松散的礦石，由含金的砂礫石、含黏土砂礫碎石組成，其中二氧化硅含量在70%以上，氧化鋁含量在8%以上，鐵的含量在4%以上，金的含量在7%左右，目前并無(wú)統(tǒng)一的測(cè)定砂金礦的方法，傳統(tǒng)提純精煉砂金礦的方法[1]在金含量為70%～80%，少量在20%～40%，且操作復(fù)雜，過(guò)程繁瑣。本文采用火試金重量法與原子吸收光譜(AAS)濕法相結(jié)合測(cè)定砂金礦中金的含量[2-4]，通過(guò)科學(xué)的配料調(diào)配出合適的硅酸度[5]，再通過(guò)熔融、二次補(bǔ)正、灰吹、分金、稱(chēng)量、三次補(bǔ)正、AAS濕法測(cè)定分金液中金的含量等步驟對(duì)砂金礦進(jìn)行分析測(cè)定，金的回收率在99.8%以上，此法測(cè)定金操作簡(jiǎn)便、適用性廣、準(zhǔn)確率高。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

SX3-150-15試金電爐(最高加熱溫度1 350 ℃)，SC-15-12灰吹馬弗爐(最高加熱溫度1 200 ℃)；ME104萬(wàn)分之一天平(梅特里托利多，精確度0.001 g)，XP2U千萬(wàn)分之一天平(讀數(shù)精度0.1 μg)，ICE3300原子吸收光譜儀。

電熱板、萬(wàn)用電爐、坩堝(140 mm×95 mm×50 mm)、瓷坩堝(30 mL)、鎂砂灰皿(40 mm×40 mm×35 mm)、分金盤(pán)、醫(yī)用鑷子、容量瓶(100 mL)、小燒杯(100 mL)。

碳酸鈉、硼砂為工業(yè)純，二氧化硅、乙酸為分析純，硝酸為優(yōu)級(jí)純，ωAu<0.001 g/t的氧化鉛，硝酸銀溶液。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理及稱(chēng)量

將砂金礦在105 ℃的烘箱中烘1 h，放于電子恒溫恒濕干燥柜中，待冷至室溫后用千分之一天平準(zhǔn)確稱(chēng)取10.0 g(精確至0.001 g)砂金礦置于30 g碳酸鈉、10 g硼砂、3 g二氧化硅的坩堝(350 mL)中，加入3.0 g面粉、100 g氧化鉛，然后將試樣混勻加入適量的硝酸銀溶液(控制好金銀比例為1∶3)，最后再蓋上覆蓋劑。

1.2.2 熔融

將混好的砂金礦置于預(yù)先加熱到900 ℃的試金爐中熔融20 min后將溫度調(diào)至1 120 ℃再熔融30 min，然后保溫10 min，之后將熔融物倒入已預(yù)熱過(guò)并且涂了油的鑄鐵模中。冷卻后，熔渣與鉛扣分離，將熔渣按順序放入坩堝中，以備再次利用，保留鉛扣。

1.2.3 二次補(bǔ)正

將回收的熔渣進(jìn)行破碎，加入30 g碳酸鈉、10 g硼砂、5 g二氧化硅、2.5 g面粉、50 g氧化鉛，混勻后加入1 mL含量為1 mg/mL的硝酸銀溶液(使最終金銀比例為1∶3)，加上覆蓋劑同上述方法進(jìn)行熔融，得到鉛扣。

1.2.4 灰吹

將兩次得到的鉛扣放在一起，在930 ℃的灰吹馬弗爐中灰吹50 min得到金銀合粒。

1.2.5 清洗金銀合粒

將得到的金銀合粒用乙酸(1+3)在電爐上煮沸清洗，清洗完成后退火。

1.2.6分金

待金銀合粒冷卻至室溫進(jìn)行分金。先將金銀合粒用鐵錘砸扁，往瓷坩堝中倒入預(yù)熱的稀硝酸(1+7)，置于130 ℃的電熱板上，待金銀合粒分至不再冒泡時(shí)將稀硝酸倒出，換上硝酸(1+1)，升溫至220 ℃然后再進(jìn)行分金，分至金粒金黃色進(jìn)行洗滌。

1.2.7 金粒稱(chēng)量

將得到的金粒用千萬(wàn)分之一天平進(jìn)行稱(chēng)量，得到金的結(jié)果。

1.2.8 三次補(bǔ)正

將灰吹后的灰皿保留并進(jìn)行破碎，然后加入50 g碳酸鈉、20 g硼砂、40 g二氧化硅、4.5 g面粉、100 g氧化鉛，混勻加入1 mL含量為1 mg/mL的硝酸銀溶液再加上覆蓋劑，將混好樣品置于900 ℃的試金爐中升溫，開(kāi)始時(shí)要慢，20 min后將溫度調(diào)至1 250 ℃。待溫度升到設(shè)定溫度后保溫10 min，出爐，然后再將得到的鉛扣放在930 ℃馬弗爐中灰吹40 min，得到金銀合粒。

1.2.9 測(cè)量三次補(bǔ)正中金的含量

將三次補(bǔ)正得到的金銀合粒清洗干凈后放入100 mL容量瓶中，加入4 mL王水，溶解、定容，用原子吸收光譜儀測(cè)出金銀合粒中金的含量。

1.2.10 分金液收集

將稀硝酸(1+7)與硝酸(1+1)的分金液收集到干凈的小燒杯(100 mL)中。

1.2.11 測(cè)定分金液中的金含量

將收集到的分金液濃縮后加入王水，定容到10 mL，用原子吸收光譜儀測(cè)定分金液中金的含量。

1.2.12 計(jì)算

將得到的金質(zhì)量按公式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

ωAu——金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，g/t；

m1——分金后測(cè)得的金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg；

m2——分金液中金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg；

m3——三次補(bǔ)正金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg；

m0——試料的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)配料的選擇

不同樣品所含有的物質(zhì)不同，物質(zhì)所占的比例不同，其配料方法也不一樣[6]。為使結(jié)果更加準(zhǔn)確需對(duì)砂金礦中物質(zhì)及所占有的比例進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 砂金礦中各物質(zhì)的含量百分比

由表1看出砂金礦中的二氧化硅的含量在70.74%～72.45%，其他物質(zhì)成分所占比例不高。二氧化硅含量較高將直接影響熔渣的硅酸度，從而對(duì)熔渣的黏稠度及鉛扣的形狀造成影響。為得到較好的熔渣及鉛扣，需對(duì)傳統(tǒng)的配料方法進(jìn)行調(diào)整。

2.1.1 不同的配料對(duì)熔渣及鉛扣的影響

稱(chēng)取1#砂金礦10.000 g于陶瓷坩堝中，用不同的配料方法進(jìn)行熔融，觀察熔渣的形狀及鉛扣的大小，見(jiàn)表2。

表2 不同配料砂金礦的熔渣形狀與鉛扣的大小

由表2得出在30 g碳酸鈉、10 g硼砂、3 g二氧化硅、3 g淀粉、100 g氧化鉛的配料方法，得出的熔渣比較好，且鉛扣大小合適，其他的配料方法由于二氧化硅含量較高，熔渣的流動(dòng)性較差，得到的熔渣不理想，不利于進(jìn)一步的破碎。

2.2 三次補(bǔ)正

砂金礦中金的含量較高，由于灰皿與灰吹的溫度不同，金在灰皿中的損耗也不同[7-8]，因此在二次補(bǔ)正后對(duì)灰吹的灰皿進(jìn)行三次補(bǔ)正，用AAS濕法檢測(cè)金在灰皿中的殘留量。

將砂金礦(2#)二次補(bǔ)正得到灰皿進(jìn)行破碎。然后進(jìn)行配料、熔融、灰吹。將灰吹得到的金銀合粒用AAS濕法[9]測(cè)定里面金的含量。見(jiàn)表3。

表3 原子吸收光譜—AAS濕法測(cè)定金含量

由表3可以得出，砂金礦中的金在灰皿中有部分殘留，但金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較少，為求結(jié)果的準(zhǔn)確性將其進(jìn)行保留。

2.3 分金液中金的殘留量

在分金過(guò)程中由于分金溫度與時(shí)間的不同也會(huì)對(duì)金粒的質(zhì)量有影響，在分金液中會(huì)殘留一部分金，為了使結(jié)果更加精確，需測(cè)定分金液中金的殘留量。

將砂金礦分金后得到的分金液收集起來(lái)，濃縮后用王水定容至10 mL，用原子吸收光譜—AAS濕法測(cè)定分金液中金的含量。見(jiàn)表4。

表4可以看出砂金礦分金液中的金含量較小，有些金的含量為0，因此在測(cè)定砂金礦金的含量時(shí)可以選擇性地進(jìn)行取舍，要求結(jié)果的準(zhǔn)確性，可將分金液中金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行保留。

表4 原子吸收光譜法測(cè)定金含量

2.4 方法加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

用砂金礦進(jìn)行加標(biāo)回收來(lái)判斷方法的準(zhǔn)確度[10]，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 金回收率

由表5可得金的回收率在99.2%～100%，且測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定可靠。

2.5 方法的精密度測(cè)定

將砂金礦按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，樣品分析相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)較小，金的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.24%～0.60%。

表6 方法精密度實(shí)驗(yàn)

3 結(jié)論

用火試金重量法與AAS濕法相結(jié)合測(cè)定砂金礦中金的含量時(shí)，金在灰皿及分金液中的殘留量較低，在實(shí)際操作中可進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩帷４朔椒ń鸬幕厥章试?9.8%以上，精密度與準(zhǔn)確度較高，操作簡(jiǎn)便，適用性較廣，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)較小，值得推廣。