活性炭富集-電感耦合等離子體發射光譜法測定精礦中金的含量

趙芳芳，趙改紅

（1.四川省地質礦產勘查開發局成都綜合巖礦測試中心，四川 成都 610084；2.中國地質調查局成都礦產綜合利用研究所，四川 成都 610042）

金在自然界中以單質形式存在，金是一種金屬元素，化學符號是Au,原子序數是79。黃金礦石，指含有金元素或金化合物的礦石，能經過選礦成為含金品位較高的金精礦或者說是金沙礦，金精礦需要經過冶煉提成，才能成為精金及金制品[1]。金富集分離的傳統方法有火試金法、泡塑吸附法、活性炭吸附法、萃取、離子交換等。測定方法有容量法、原子吸收法、發射光譜法、比色法等[2]。本方法采用活性炭動態吸附分離富集金，在稀王水介質中用電感耦合等離子體發射光譜直接測定精金礦中金的含量[3]。其中火試金法作為經典的分析方法，通過熔融、焙燒測定礦物和金屬制品中貴金屬組分含量的方法，就其準確度來看有其獨特的優點。但是使用大量的氧化鉛，對人體有一定的毒害作用，限制了其應用和推廣[4]。同時也克服了原子吸收光譜法對高含量的金測定線性范圍小、稀釋倍數大、分析誤差偏大等諸多不足。而利用電感耦合等離子體發射光譜法靈敏度高、線性范圍寬、測試速度快、檢出限低，應用范圍廣[5]。本文采用活性炭富集-電感耦合等離子體發射光譜法測定金，具有檢出限低、精密度好、準確度高、成本低等優點，可廣泛應用于精金礦測試分析領域[6]。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

試樣經不同的溫度段焙燒后，用王水（1∶1）溶解，加明膠后過濾，濾液用活性炭吸附，金以氯金酸的形式被活性炭吸附，并于大量的雜質分離，使金得以富集，再經高溫灰化后用王水（1∶1）溶解金。再用10%的鹽酸定容，于電感耦合等離子體發射光譜測定[7]。

1.2 儀器及主要工作參數

儀器：ICP-7400 電感耦合等離子體發射光譜（美國熱電公司），最佳工作參數見表1。

表1 儀器最佳工作參數

1.3 試劑及標準溶液

1）試劑：鹽酸（分析純）,硝酸（分析純），明膠（500 g·瓶-1），氯化鈉（500 g·瓶-1），活性炭（粉末），濾紙（定量、中速、快速）。

2）標準溶液（金標準貯存溶液）：稱取0.100 0 g 純金（w（Au）>99.99%)于燒杯中，加入15 mL鹽酸，5 mL 硝酸低溫加熱至完全溶解，取下冷卻至室溫，移入1 000 mL 的容量瓶中，用（1+9）的王水稀釋至刻度，搖勻。該標準貯存溶液中的金質量濃度為100μg·mL-1。

1.4 樣品

（選用GBW070140、GBW070141、GBW070 142、GBW070143）4 個標樣及5 個不同質量分數（1.00～200.00 μg·g-1）的精金礦樣品。

1.5 分析步驟

1）先把樣品攪拌混勻，再準確稱取10.000～20.000 g（200 目）試樣置于方瓷舟中鋪平，再放入低溫馬弗爐中緩緩升溫，稍開爐門，程序升溫至350 ℃、450 ℃、550 ℃各保溫30 min，再升溫至650 ℃保溫2 h,冷卻取出。

2）將燒好的殘渣轉入500 mL 的燒杯中，用水潤濕，緩慢加入100 mL 的王水（1∶1），蓋上表面皿，至于電熱板上低溫加熱，直到殘渣全部溶解，取下稍冷再加入10 mL 的明膠溶液（50 g·L-1），用水沖洗表面皿和杯壁，再用快速濾紙過濾，用熱的5%的王水溶液洗滌燒杯和沉淀至無鐵離子即可。

3）在分析溶液中，分3 次加入0.1 g 活性炭，其間攪動3～4 次，放置4 h 以上,再用中速濾紙過濾，用5%的熱鹽酸洗至無鐵離子，再用蒸餾水洗2次即可。

4）將沉淀放入50 mL 的瓷坩堝中，在電熱板上烘干，放入馬弗爐中焙燒。從低溫開始升至700 ℃，再保溫120 min，灰化完全后，取出冷卻，加入幾滴200 g·L-1氯化鈉溶液，防止沉淀損失，再加入10 mL 王水（1∶1），放置電熱板上低溫溶解，體積大約2～3 mL 時，取下冷卻，用鹽酸（10+90）移入相應體積的容量瓶中（見表2），用鹽酸（10+90）稀釋至刻度，搖勻。再于電感耦合等離子體發射光譜測定，同時做空白實驗[8]。

表2 樣品定容體積

1.6 標準曲線的繪制

準確移取0.00、0.10、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、15.00 和20.00 mL 金標準溶液（100 μ g·mL-1）分別置于一組100 mL 容量瓶中，加入10 mL鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻。于電感耦合等離子體發射光譜上測定。

1.7 分析結果計算

金含量以金的質量分數w(Au)計，計算公式為：

式中：w(Au)—金的質量分數，μg·g-1;

ρ1—試樣中金測定的濃度，μg·mL-1；

ρ0—空白中金測定的濃度，μg·mL-1；

V—溶液定容體積，mL；

m—稱樣量，g。

2 結果與討論

2.1 稱樣量

取樣量大小對金測定的影響，因為貴金屬在礦石中分布的很不均勻，所以稱取一定具有充分代表的樣品，是金含量分析合格的前提。當取樣量較少時，樣品代表性較差，但取樣量較多時，焙燒又不完全。以下是對精金礦樣品進行取樣量的實驗數據[8]，結果見表3。

表3 稱樣量對結果的影響

試驗結果表明，取樣量為10.00～20.00 g 時，測定結果基本一致，RSD 在0.86%～2.25%之間，且都較小，但是當樣品取樣量為15.00 g 和20.00 g 時，樣品在方瓷舟中，鋪層較厚，不利于樣品的焙燒，綜合考慮，確定取樣量為10.00 g[9-10]。

2.2 焙燒方式

分別稱取10 g 試樣各4 組，每組4 份進行平行測定（見表4和表5）。

表4 焙燒方式

表5 焙燒方式對結果的影響

從試驗結果可以看出：方式4 的結果偏低，方式1、2、3 的結果基本一致，表明樣品經過控溫焙燒和程序升溫后結果最佳。因為這樣可以使砷化物和有機物可以完全分解[11]，使測定結果更加準確。其中在焙燒過程中，取出方瓷舟，將樣品攪拌均勻，容易造成樣品損失和瓷舟裂碎[12]。考慮實際造作的簡便性和可操作性，實驗選擇焙燒方式1。

2.3 鹽酸濃度對活性炭吸附的影響

選用精金礦樣品3 進行實驗，分別采用5 種不同的HCl 酸度對吸附率的影響（見表6）[9]。

表6 HCl 酸度對吸附率的影響

結果表明：當分析溶液的鹽酸的濃度為5%～15%時，吸附率達到最高，本實驗選擇鹽酸的酸度為10%[13]。

2.4 測量波長

在儀器譜線庫中選擇Au 的多條譜線201.200 467、208.209 462、242.795 139、267.595 126，同時測定曲線，進行結果比對。選擇的最佳分析線。見表7。

表7 金元素波長

2.5 方法的檢出限

按照樣品分析的全部步驟，重復7 次空白加標實驗，將測定結果換算為樣品中的濃度，計算7 次平行測定的標準偏差，按MDL=t×S計算方法檢出限。從表8可以看出，方法的檢出限為0.037（μg·g-1）。

表8 方法檢出限

2.6 方法的精密度

選取5 件不同含量段的精金礦樣品，分別按照上述的實驗步驟進行測定，其中每件樣品平行分析11 次，其RSD 為0.93～2.50 實驗結果見表9。

表9 精密度實驗

2.7 方法的準確度

選用GBW070140、GBW070141、GBW070142、GBW070143 4 件標樣，按照上述前處理步驟進行試驗測試，每件樣品平行測定6 次，相對誤差為0.32%～0.72%，實驗結果見表10。

表10 準確度實驗

2.8 加入標準物質回收率實驗

選取不同含量段的樣品進行加標實驗。先稱取已知含量的實際樣品5 件，再加入標準物質，同時按上述分析步驟進行分析，結果見表11。從表11中可以看出，加入標準回收率為94.40%～105.20%，表明此方法的準確度良好[14]。

表11 加標回收

2.9 方法的比對

分別采用火試金法與本方法對5 個精金礦樣品進行測定，結果見表12。從表12中可以看出，本方法與火試金法測定結果完全符合[15]。

表12 兩種方法測定結果比對

3 結 論

活性炭富集-電感耦合等離子體發射光譜法測定精金礦中的金的最佳條件是稱取10.000 g樣品[16]，放入低溫馬弗爐內，稍開爐門，升溫至350 ℃、450 ℃、550 ℃時各保溫30 min，再升溫至650 ℃保溫4 h,在鹽酸酸度10%的情況下，進行吸附。最后用電感耦合等離子體發射光譜測定[17-18]。該方法快速、準確、經濟、環保。而且準確度高、精密度好、干擾小，適合大批量樣品的同時檢測，勞動強度遠低于火試金法。該方法已用于實際生產中，并取得了滿意的效果[19-20]。