田志平，肖紅新，莊艾春，洪朝暉

（1.武漢鋼鐵集團(tuán)開圣科技有限責(zé)任公司，湖北武漢 430070；2.廣東省工業(yè)技術(shù)研究院，湖北武漢 430070）

鉛試金富集-原子吸收光譜法測定錫及錫合金廢料的金含量

田志平1，肖紅新2，莊艾春2，洪朝暉2

（1.武漢鋼鐵集團(tuán)開圣科技有限責(zé)任公司，湖北武漢 430070；2.廣東省工業(yè)技術(shù)研究院，湖北武漢 430070）

以火焰原子吸收光譜法測定錫及錫合金廢料中的微量元素金。為消除測定過程中各種雜質(zhì)干擾，采用鉛試金法富集樣品中的金，實(shí)現(xiàn)金與主體錫和其他雜質(zhì)的分離，通過灰吹后得到金銀合金，再以稀硝酸——王水溶解金銀合金，在5%的鹽酸介質(zhì)中，以空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法測定錫及錫合金廢料中的金含量。本方法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1.5%，加標(biāo)回收率大于98.0%。

原子吸收光譜法；錫及錫合金；金；測定

隨著電子和冶金行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)廢料中含有大量的錫及錫合金廢料，主要分為純錫廢料、錫基合金廢料、錫渣、錫泥以及錫焊料等，這些廢料形態(tài)以不同的形態(tài)如塊狀、屑狀和粉末狀存在，錫的含量也參差不齊[1]。廢料組成除了主體錫外，還含有部分其他金屬元素，如：鉛、銅、鉍、砷、鋅等。有時為了使某些錫及錫合金具有一定的性能，會添加一些貴金屬而形成錫金合金和錫銀合金等，回收這些廢料里面的貴金屬具有重要的社會和經(jīng)濟(jì)價值。貴金屬含量作為錫及錫合金廢料貿(mào)易的重要計價因素，可以為貿(mào)易和回收工藝提供客觀的數(shù)據(jù)依據(jù)，因此，準(zhǔn)確快速地測定其中的貴金屬含量具有重大的意義。

貴金屬分離富集有濕法和火法，濕法分離有氰化法、硫脲法、王水法等。金的富集有活性炭吸附法、泡沫塑料吸附法、樹脂吸附富集等，熔鉛是貴金屬的良好富集劑，而鉛試金法是一種常用的富集方法，具有稱樣量大、取樣代表性好、適應(yīng)范圍寬、富集效率高等優(yōu)點(diǎn)。

金的測試方法有重量法、分光光度法、容量法、原子吸收法、發(fā)射光譜法等[2]，但目前還未見相關(guān)文獻(xiàn)對錫及錫合金廢料中的貴金屬測定提供參考。文中通過條件試驗(yàn)，優(yōu)化了金富集的最佳工藝條件，并在確定的儀器工作條件下，以鉛試金富集-火焰原子吸收光譜法測定錫及錫合金廢料中的金。方法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1%，加標(biāo)回收率大于98%。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

試金馬弗爐；灰吹爐；試金坩堝（300 mL）；試金鎂砂灰皿（85份水泥與15份鎂砂加10%水混合壓制而成，陰干后備用）；原子吸收光譜儀（北京第二光學(xué)儀器廠，WFX-130B）；金空心陰極燈；電子天平（0.01 g，0.000 1 g）。

硝酸、鹽酸（分析純）；純金、純銀（WAg≥99.99%）；碳酸鈉、二氧化硅、硼砂、黃丹（PbO）、面粉、氯化鈉（工業(yè)純）。

金標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（0.1 mg/mL）：稱取0.100 0 g純金于100 mL燒杯中，加15 mL王水，再加兩滴氯化鈉（5%）溶液，低溫加熱溶解，冷至室溫移于1 L容量瓶，加50mL鹽酸，以去離子水定容，搖勻。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 稱樣及配料

根據(jù)送檢樣品的形態(tài)，可用手工或機(jī)械不同的制樣方法將樣品制成小顆?；蚍勰悠?，潮濕的樣品需先烘干水分再制樣。稱取一定量的均勻樣品按照表1配料表進(jìn)行配料。

表1 配料表g

1.2.2 熔煉

配料與樣品混合均勻后倒入試金坩堝，在樣品表面均勻覆蓋一層氯化鈉（約15 g），將坩堝放入900℃的試金爐中保溫10 min后，在40 min之內(nèi)升溫到1 100℃，再保溫10 min，取出坩堝，坩堝在鐵板上輕輕地敲幾下，便于熔鉛沉于坩堝底部，冷卻后敲碎坩堝，取出鉛扣。

1.2.3 灰吹

以鐵錘敲打鉛扣，除去表面殘渣，并錘成四方形，放入經(jīng)過900℃灼燒30min后的鎂砂灰皿中，關(guān)閉爐門2 min，待熔鉛脫膜后，稍開爐門，爐溫保持850℃灰吹，當(dāng)銀珠出現(xiàn)光輝亮點(diǎn)時，將灰皿移置爐門，約1min后取出灰皿，冷卻。

1.2.4 溶金

用鐵錘將銀珠表面的廢渣敲凈，置于100 mL燒杯，加（1+1）硝酸10mL，在低溫電熱板上加熱溶解，待銀珠溶解完全后，取下，加2滴5%氯化鈉溶液，再緩慢加入20mL王水，搖動燒杯以分散氯化銀沉淀，繼續(xù)放在低溫電熱板上加熱，溶解至溶液體積小于10mL，取下冷卻，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶，并去離子定容。取原液或者分取部分溶液稀釋，然后按照原子吸收儀設(shè)定條件測其吸光度，以標(biāo)準(zhǔn)曲線法計算樣品中的金含量。

1.2.5 測定

1.2.5.1 原子吸收光譜儀測定金儀器設(shè)置條件如表2所示。

表2 金原子吸收光譜測定儀器設(shè)置條件

1.2.5.2 金標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：取金標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液0.0，2.0，4.0，6.0，8.0mL于一組100mL容量瓶中，各加入5mL鹽酸，定容、混勻，在儀器設(shè)定條件下測定其吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

1.2.5.3 樣品的測定：樣品溶液于儀器相同條件下測量吸光度，通過標(biāo)準(zhǔn)工作曲線上查得金濃度，可計算出樣品中金含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 還原力試驗(yàn)

通過測試樣品的還原力，根據(jù)還原力的大小添加適量的還原劑（面粉）或氧化劑（硝酸鉀）來控制鉛扣的大小（約30 g）。

還原力試驗(yàn)方案：稱取1.0 g樣品、20 g碳酸鈉、5 g二氧化硅、5 g硼砂、100 g氧化鉛，然后按步驟鉛試金，稱取鉛扣的質(zhì)量。還原力=鉛扣質(zhì)量/樣品質(zhì)量。

通過試驗(yàn)：生成鉛扣質(zhì)量大約1.4 g，樣品還原力為1.4。

2.2 樣品粒度大小

一般樣品加入適當(dāng)?shù)娜蹌┖?，熔融點(diǎn)降低，樣品中的貴金屬通過與捕集劑熔鉛充分接觸，被捕集到鉛扣中。只有試樣與熔劑充分的混合，增大與熔劑的接觸面，才有利于熔鉛捕集貴金屬的機(jī)會。所以試劑和樣品的顆粒越細(xì)，則表面積越大，接觸面就越大，樣品中的貴金屬越容易捕集。由于錫及錫合金熔點(diǎn)低，不到300℃，都比較好熔融，樣品粗細(xì)程度對試金效果沒明顯影響，但為了保障富集效果，制取樣品盡量細(xì)小。

2.3 稱樣量

鉛試金的樣品質(zhì)量不宜太大，一則受試金坩堝本身體積（300 mL）的限制，另外如果質(zhì)量過大，高溫的時候反應(yīng)過于劇烈，熔體容易濺出試金坩堝，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，樣品稱量過大，富集不完全，結(jié)果偏低。但稱樣量過低，富集金的量過低，受儀器檢測的限制，測定結(jié)果誤差大，同時有些廢料不均勻，稱量過少，測定結(jié)果無代表性，所以對于均勻樣品，一般稱取2 g，對于其他未知樣品，一般稱取約5 g樣品適宜。

2.4 配料條件試驗(yàn)

配料直接關(guān)系到分離富集的效果。通過配料調(diào)節(jié)硅酸度，硅酸度過高其熔渣的流動性差，會產(chǎn)生半熔融狀態(tài)，鉛粒易殘留于溶渣中，硅酸度過低則容易腐蝕坩堝，容易造成坩堝滲漏。根據(jù)錫及錫合金廢料樣品成分配料來控制硅酸度，錫及錫合金廢料中主體為錫，不易被還原，高溫熔融生成錫酸鹽，屬于酸性氧化物，2 g以下樣品火試金硅酸度容易控制，本實(shí)驗(yàn)稱取5 g樣品，面粉2 g，每次添加純銀約0.05 g，設(shè)置如下配料條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

通過條件試驗(yàn)可以看出：5號配料實(shí)驗(yàn)效果最好，所以對于5 g錫及錫合金廢料樣品選擇5號配料實(shí)驗(yàn)。

2.5 熔渣分析

試金效果可以從如下幾個方面評價：熔體有沒有飛濺、坩堝有沒有滲漏、鉛扣的大小和表面的光潔度、熔渣中是否殘留小顆粒鉛粒，另外還可以通過對殘渣的二次試金分析數(shù)據(jù)判斷，如果二次試金測試殘渣金含量高，說明試金富集率低，效果差。二次試金即將熔渣和灰皿砸碎磨細(xì)，加入20 g碳酸鈉、10 g硼砂、5 g二氧化硅、4 g淀粉，混勻轉(zhuǎn)入坩堝，上面再覆蓋一層氯化鈉二次試金。通過對幾個樣品試金后的殘渣二次試金分析，金含量均很低，表明金殘留低，富集效果好。

2.6 溫度控制

熔煉溫度至關(guān)重要，溫度過低，熔渣粘度過大，貴金屬不易下降到鉛扣中，溫度過高，熔渣粘度過小，鉛過快沉降，貴金屬捕集不完全，灰吹溫度越高，貴金屬伴隨鉛蒸發(fā)，損失加大，所以試金階段設(shè)置階段升溫，溫度控制在1 100℃，灰吹過程設(shè)置在900℃，熔融完以后再在850℃灰吹。

2.7 干擾及酸度

火試金最終得到金銀合粒，金銀合粒大部分是銀,沒有其他金屬雜質(zhì)，銀對金的原子吸收光譜法測定無干擾，所以原子吸收光譜法測定金沒有其他金屬離子干擾。通過在不同酸度的鹽酸介質(zhì)下，原子吸收光譜法測定同一濃度溶液的金原子吸收值，結(jié)果如表4所示。

表4 不同酸度試驗(yàn)結(jié)果

由表4數(shù)據(jù)可以看出：金的原子吸收光譜法測定鹽酸介質(zhì)適應(yīng)酸度范圍寬，在1%～20%范圍內(nèi)的鹽酸介質(zhì)中，對吸光度沒有明顯影響，所以選擇5%的鹽酸介質(zhì)下原子吸收光譜法測定。

2.8 精密度試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法，對一個樣品平行測定8次，測試結(jié)果如表5所示。

表5 樣品測試結(jié)果%

由表5可以看出，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于1.5%，說明結(jié)果穩(wěn)定，精密度高。

2.9 回收試驗(yàn)

稱取5.00 g樣品,按照試驗(yàn)步驟進(jìn)行配料，然后轉(zhuǎn)入試金坩堝，在試劑中間弄一個小坑，移取1 mL金標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（0.1mg/mL）于試金坩堝中，然后按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測定結(jié)果如表6所示。

表6 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果 μg

由表6可以看出，回收率均大于98.0%，說明該方法準(zhǔn)確。

3 注意事項(xiàng)

3.1 灰吹后的銀珠先用5 mL（1+1）的硝酸溶解銀，再加王水20mL,以免氯化銀沉淀包裹銀珠，影響金溶解,溶解溫度不宜過高，溶液容易飛濺，添加王水后，燒杯最好搖動幾下，分散沉淀，以免金被氯化銀包裹。

3.2 熔煉出爐，在鐵板上輕輕地敲2～3下，使粘在坩鍋壁上的鉛珠下沉，鉛扣與熔渣充分分離。料中金,達(dá)到良好的富集和分離效果，以原子吸收光譜法測定富集后的金含量，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于1.5%，回收率均大于98.0%。

[1]GB/T21180-2007，錫及錫合金廢料[S].

[2]董守安.現(xiàn)代貴金屬分析[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007: 219-329

4 結(jié)論

通過條件優(yōu)化，運(yùn)用鉛試金法富集錫及錫合金廢

A lead fire assaying concentration and atom ic absorption spectroscopy method to determ ine gold content in tin and tin alloy wastes

TIAN Zhiping1,XIAO Hongxin2,ZHUANG Aichun2,HONG Zhaohui2
（1.Kaisheng Technology Company Ltd.,Wuhan Iron and Steel Group，Wuhan 430070,China
2.Guangzhou Research Institute of Non-ferrousMetals，Wuhan 430070,China）

A flam e atom ic absorption spectroscopy m ethod w as described for the determ ination of trace Aurum in tin and tin alloy w astes.In order to elim inate the interference of various im purities in the process,Aurum is concentrated and separated from tin and tin alloy sam p les by process,then an Au-Ag alloy is form ed after an ash blow ing procedure. The alloy is dissolved by dilute nitrate-aqua regia solution,and aurum is analyzed by air acetylene flam e atom ic absorption spectroscopy in 5%hydrochloric acid m edium.The relative standard deviation is less than 1.5%and the recovery of standard addition is greater than 98%.

atom ic absorption spectroscopy；tin and tin alloy；gold；determ ination

2014－02－11）

X75

A

1674-0912（2014）04-0038-03

田志平（1974-），大學(xué)本科，工程師，多年來一直從事鋼鐵及合金、冶金原材料、礦物原料中主要成分的分析及其分析方法的研究工作。