火焰原子吸收光譜法測定低品位金礦石中金

楊德明 申寧 王倩

摘要：采用火焰原子吸收光譜法測定低品位金礦石中金，從加工粒度、焙燒條件、活性炭吸附回收率和原子吸收分光光度計期間核查等4個方面進行最優測定條件的探究，分析了低品位金礦石測試分析過程中的相關誤差來源，并進一步優化了實驗測試方法和流程，提高了測試數據的穩定性。本方法測定結果的相對標準偏差（n=10）小于1 %，準確度和精密度較高，且簡單、實用，滿足礦山生產技術指標測定需求。

關鍵詞：金礦石；低品位；火焰原子吸收光譜法；加工粒度；活性炭吸附

中圖分類號：O653.7文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2023）06-0098-04doi：10.11792/hj20230620

開展低品位金礦石中金量最優測定條件的探究，逐步優化改進實驗方法，從而提供準確、可靠的分析測試數據，對科研、生產等相關領域具有較大的影響，對實驗室質量管理具有重要意義［1］。 青海省五龍溝金礦位于柴達木盆地南緣東昆侖中段，是青海省最具資源潛力的金成礦集中區之一，已探明金資源量58 t。該金礦礦石為微細粒蝕變巖型低品位難選冶礦石［2-3］。經過多年的開采，礦山易采、易選及高品位金礦資源日趨減少，金礦石品位逐年變低［4］。為了保障不同品位金礦石相關測試數據的穩定性和可靠性，加強測試數據對采礦和選礦生產工藝的技術支撐，從樣品加工粒度、焙燒條件、活性炭吸附回收率和原子吸收分光光度計期間核查等4個方面進行了火焰原子吸收光譜法最優測定條件的探究。該方法測定結果的準確度和精密度較高，測試結果準確、可靠。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

RK/PEF100×150型和RK/PEF100×250型顎式破碎機；ZN型金礦制樣多功能棒磨機；UX4200H型電子天平。

Z-2000型原子吸收分光光度計，附Au空心陰極燈，具體工作條件見表1。

1.2 試劑與材料

金標準貯備溶液：ρ（Au）=1.00 mg/mL。

GSB 04-1715-2004金標準溶液：ρ（Au）=1 000 mg/mL。

金礦石分析標準物質： GBW（E） 070138、GBW 07298a、GBW 07300、GBW（E） 070069。

金礦石金銀成分國家標準物質：GBW 07802、GBW 07803、GBW 07804。

HCl、HNO3，均為分析純；碳酸鈣（含C12.00 %）；實驗用水為去離子水。

1.3 實驗方法

準確稱取20.0 g礦石樣品（200目）置于瓷方舟中，瓷方舟放入馬弗爐，由低溫升至730 ℃后繼續焙燒60 min。將焙燒后的試樣取出冷卻，轉移到250 mL燒杯中，加入100 mL（1+1）王水，攪拌均勻后，蓋上表面皿，于電熱板上加熱煮沸約1 h，取下，并趁熱加入1 %聚乙二醇5 mL，攪拌，使可溶性硅酸脫水。之后加水至200 mL，攪拌均勻，在減壓抽濾的情況下，將溶液倒入布氏漏斗中過濾，利用吸附柱中的活性炭吸附溶液中的金化合物。過濾完成后，用5 %王水清洗布氏漏斗中礦渣2～3次，直到濾液變成無色為止。隨后取下布氏漏斗，分別用2 %氟化氫銨溶液沖洗吸附柱3～5次，2 %稀鹽酸沖洗3～5次，溫水沖洗6～8次。將吸附柱中的活性炭部分取下放入瓷坩堝中，在馬弗爐中由低溫升至650 ℃進行灰化，直至無黑色碳粒為止。將瓷坩堝取出冷卻，加入1～2滴5 %KCl潤濕，然后再加入2 mL王水溶解，置于水浴上加熱蒸干，滴加HCl，蒸至無酸味［5］，取下冷卻后將溶液定容到適當體積的比色管中，搖勻，靜置澄清。在原子吸收分光光度計最佳條件下進行測試。

2 實驗結果與討論

2.1 加工粒度

五龍溝金礦礦石主要脈石礦物有石英、長石、絹云母等，而石英等礦物的硬度較大［6］，礦石不易磨細。試樣粒度是樣品加工的重要指標，粒度越細，其均勻性越好，取樣誤差越小。但是，粒度粗細與樣品棒磨時間直接相關，因此找到最佳棒磨時間不僅有利于樣品粒度達標，而且節能。將樣品1在ZN型金礦制樣多功能棒磨機上加工不同時間，得到粒度各不相同的6組樣品。使用200目篩網分別測量過篩率，再各稱取6個平行樣，按照活性炭動態吸附—火焰原子吸收光譜法測試樣品的金品位，結果見表2。

由表2可知：增加樣品加工時間有利于提高樣品過篩率，但當加工時間增加到4 h以上時，過篩率提高有限，此時過篩率已超過95 %。樣品過篩率在95 %以下時，測得的金品位相對標準偏差遠大于期望值，只有在過篩率超過95 %時才能保證測試結果的穩定性，相對標準偏差降至1 %以下。綜合考慮，確定樣品加工時間為4 h。

2.2 焙燒條件

礦石樣品在焙燒氧化除雜過程中，馬弗爐內部空氣流動性差，置于爐膛深處的樣品接觸氧氣較少，導致樣品的焙燒時間需延長0.5～1 h，實驗的時效性較差。為了提高檢測效率，開展了礦石焙燒條件的探究實驗，采用國家標準物質GBW 07804（w（Au）=2.5 g/t±0.2 g/t），在焙燒時，當馬弗爐升溫至730 ℃后繼續焙燒10 min，然后打開爐門通風5 min，再關閉爐門繼續焙燒不同時間。不同焙燒時間下的金品位測定結果見表3。由表3可知，控制焙燒時間為60 min時，金品位重現性與穩定性最好。

2.3 活性炭吸附回收率

活性炭是一種多孔性含碳物質，具有發達的微孔構造和巨大的比表面積，尤其對金具有極強的吸附能力［7］。由于部分礦石樣品富含碳酸鹽，經（1+1）王水煮沸后，樣品中的大量固體組分溶解，在吸附過程中，布氏漏斗中礦漿厚度過薄，過濾速度過快，導致活性炭對金的吸附效率降低，使測定結果偏低。同時，吸附柱上層填充物較薄，使得灰化后坩堝中的灰分較多，影響回收率的穩定性。為了提高活性炭吸附效率，保障回收率的穩定性，對吸附柱中的填充物進行了改良，最終形成了“小孔板-濾紙-白紙漿-活性炭漿-白紙漿-濾紙-小孔板-濾紙-白紙漿-濾紙”吸附充填物。

采用質量濃度為100 μg/mL的金標準液，開展改良后吸附柱充填物吸附測試和充填物灰化后灰分雜質對金回收率的影響研究。改良前后金吸附率及金回收率測定結果見表4。

根據測定結果：改良后的吸附柱填充物，活性炭對金的吸附率提升明顯，同時灰化所得灰分減少，有效提高了金回收率的穩定性和測定結果的重現性。

2.4 原子吸收分光光度計期間核查

原子吸收分光光度計對特定濃度樣品的測定結果符合朗伯-比爾定律，其為一條過坐標原點的直線，但當樣品濃度超出范圍后，測定結果將不滿足標準的朗伯-比爾定律［8］，因此對2臺日立Z-2000型原子吸收分光光度計（儀器編號SB-02和SB-03）標準曲線中空白點、各濃度標點的相對標準偏差進行了探究，從而找到適合實驗室使用的特征濃度范圍。主要核查指標：檢出限CL、相對標準偏差RSD和線性誤差Δxi，判定依據DZ/T 0130.3—2006 《地質礦產實驗室測試質量管理規范 第3部分：巖石礦物樣品化學成分分析》［9］中對測試質量參數FQ的評估。原子吸收分光光度計期間核查結果見表5。

由原子吸收分光光度計期間核查結果可知：以0.5 g/t、1.0 g/t、2.0 g/t、4.0 g/t、6.0 g/t、8.0 g/t和10.0 g/t標準溶液對SB-02和SB-03 2臺設備進行重復核查檢測，測定結果的相對標準偏差均小于判定值，儀器導致的方法不確定度較小。

2.5 方法的準確度

為了驗證本方法的準確度，采用該方法的最優條件，測定了金礦石分析標準物質中金量。每個樣品進行5次平行實驗，計算平均值和相對誤差，結果見表6。

結果表明：測定結果與標準值吻合較好，相對誤差滿足DZ/T 0130.3—2006 《地質礦產實驗室測試質量管理規范 第3部分：巖石礦物樣品化學成分分析》［9］要求，測定結果準確度高。

2.6 方法的精密度

選用金礦石金銀成分國家標準物質GBW 07804和金礦石分析標準物質GBW 07298a，采用本方法，在最佳條件下測定金量。每個樣品平行測定10次，計算相對標準偏差，結果見表7。

由表7可知：本方法測定結果的相對標準偏差均小于1 %，符合DZ/T 0130.3—2006 《地質礦產實驗室測試質量管理規范 第3部分：巖石礦物樣品化學成分分析》［9］要求，測定結果的精密度較高，且結果穩定、可靠。

3 結 論

1）該低品位金礦石樣品棒磨最佳加工時間為4 h，此時樣品的過篩率超過95 %。

2）焙燒過程中，通過打開馬弗爐爐門，增加樣品與空氣的接觸，使樣品焙燒效率大幅提高，同時起到節能效果。因此，最佳焙燒條件為馬弗爐升溫至730 ℃后焙燒10 min，然后打開爐門通風5 min，再關閉爐門繼續焙燒60 min。

3）低品位金礦石在金富集過程中，采用改良后的“小孔板-濾紙-白紙漿-活性炭漿-白紙漿-濾紙-小孔板-濾紙-白紙漿-濾紙”吸附充填物，活性炭動態吸附金回收率提高了8～9百分點，測定結果更準確。

4）采用本方法測定低品位金礦石中金，進一步優化了現有火焰原子吸收光譜法中的不利因素，測定結果的準確度和精密度良好，滿足實際生產需求，為采礦、選礦生產工藝的優化提供了數據基礎和技術支撐。

［參 考 文 獻］

［1］ 吳庚林，修迪，李仲夏，等.原子吸收光譜法測定金礦石中金的不確定度［J］.光譜實驗室，2013，30（6）：2 988-2 992.

［2］ 王君杰，趙文亮，鄭彥榮.五龍溝金礦地質特征及礦床成因研究［J］.世界有色金屬，2017（9）：285-286.

［3］ 明平田，李飛.某微細粒蝕變巖型金礦高效浮選新工藝研究［J］.礦產綜合利用，2019（5）：127-133.

［4］ 熊召華.某低品位金礦半工業性浮選柱探索試驗研究［J］.金屬礦山，2020（8）：114-118.

［5］ 張勇，王玉功，王榮社，等.活性炭吸附-氫醒容量法測定金的技術要點分析及其應用［J］.陜西地質，2012，30（2）：92-97.

［6］ 王廣偉，謝卓宏，蒲江東.某極難選金礦石工藝礦物學［J］.礦產綜合利用，2019（6）：69-73.

［7］ 王文，宋翔宇，張振，等.提金活性炭吸附材料的制備與研究現狀［J］.黃金，2022，43（1）：83-90.

［8］ 殷海青.光度分析中工作曲線偏離朗伯-比爾定律的原因［J］.青海師專學報（教育科學版），2004，24（5）：63-66.

［9］ 中華人民共和國國土資源部.地質礦產實驗室測試質量管理規范 第3部分：巖石礦物樣品化學成分分析：DZ/T 0130.3—2006［S］.北京：中國標準出版社，2006．

Abstract：Flame atomic absorption spectrometry was used to determine gold in low-grade gold ore.The optimal measurement conditions were explored from 4 aspects：processing particle size，roasting conditions，activated carbon adsorption recovery rate，and atomic absorption spectrophotometer verification during experiments.The sources of relevant errors in the analysis process of low-grade gold ore were analyzed，and the experimental testing method and process were further optimized to improve the stability of the testing data.The method has high accuracy and precision，with a relative standard deviation （n=10） of less than 1 %，and is simple，practical，and suitable for the measurement requirements of mining production technical indicators.

Keywords：gold ore;low grade;flame atomic absorption spectrometry;processing particle size;activated carbon adsorption