方宏樹　葉　江

(青海省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院)

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活性炭動態(tài)吸附-火焰原子吸收法測定金*

方宏樹葉江

(青海省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院)

摘要金的快速準(zhǔn)確分析是黃金礦山及冶煉企業(yè)生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，對控制工藝指標(biāo)和調(diào)度生產(chǎn)起著關(guān)鍵作用。采用活性炭動態(tài)吸附-原子吸收法對某含金樣品進行測定，通過王水分離、吸附柱活性炭富集金，再將得到的金溶解定容，使用火焰原子吸收分光光度計測定金的含量。結(jié)果表明，該方法測定結(jié)果準(zhǔn)確度高、精密度好、加標(biāo)回收符合要求，排除了干擾離子的影響。與常規(guī)測試方法相比，具有成本低、分析速度快、結(jié)果滿意可靠等優(yōu)點，不遜色于火試金法，可用于工業(yè)生產(chǎn)中金含量的快速測定分析。

關(guān)鍵詞活性炭動態(tài)吸附火焰原子吸收金含量

金是重要的貴金屬，在自然界中含量極低，地殼豐度值僅為1.30～1.50 ppb[1]。自然界中金主要以自然金的形式產(chǎn)出，也能和銀、銅及鉑族元素形成天然合金[2]。根據(jù)金和含金礦物的伴生關(guān)系，可把金分成不同的類型。常見的伴生金的多金屬礦有黃銅礦、毒砂、輝銻礦、硫鐵礦、鉛鋅礦等，金的賦存狀態(tài)有間隙金、裂隙金、包體金及膠體吸附金等。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，高品位易選金礦資源日益開發(fā)殆盡，而低品位難選金礦石嵌布粒度細(xì)，常呈零星、稀疏的浸染狀構(gòu)造，加大了其采選冶的難度[3]。

金的快速準(zhǔn)確分析作為金生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，對控制工藝指標(biāo)和調(diào)度生產(chǎn)起著關(guān)鍵作用[4]。金的測定基本分為3個步驟，即金礦的分離過程、金的富集過程和金的測定過程。金礦分離的主要目的是去除大量的雜質(zhì)，富集主要有活性炭吸附法、泡沫塑料法等[5]。在分離和富集后，對金的測試方法主要有容量法、光譜法、火試金法、濕法測金等[6-8]?；鹪嚱鸱ㄊ怯眉尤蹌┤蹮挼V石或黃金產(chǎn)品的辦法來定量測定其中金的含量，具有取樣代表性好、方法適用性廣、分析結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點，是我國黃金分析的標(biāo)準(zhǔn)方法[9]。但該方法毒性大，對環(huán)境污染嚴(yán)重，價格成本高，因而濕法測金更符合實際工業(yè)生產(chǎn)的需要。濕法測金是用王水分離金，然后采用泡塑、活性炭等方法進行富集，最后將得到的金進行溶解、定容、測定，得出金的測定分析結(jié)果。

活性炭動態(tài)吸附-原子吸收法測定金是濕法測金的一種，具有回收率高、成本低、分析速度快等優(yōu)點，在實際操作中切實可行，測試結(jié)果可靠。

1方法原理

金與非氧化性的酸如鹽酸、氫氟酸、稀硫酸、稀高氯酸、磷酸及有機酸都不反應(yīng)，與濃硫酸、濃硝酸等氧化性的酸作用也較弱。由于只有王水才能夠很好地溶解金，王水分解法成為提取金的重要方法，反應(yīng)式為：

Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+2H2O+NO↑

金在溶液中多以Au+和Au3+的形式存在。由于Au+很容易發(fā)生歧化反應(yīng)生成Au3+和單質(zhì)金，因此金在溶液中大多是以Au3+的形式存在。Au3+的絡(luò)合傾向很大，常常以4個配體的絡(luò)合陰離子形式穩(wěn)定于水溶液中。

采用活性炭吸附柱吸附王水分解金的溶液中的金，再將活性炭灰化后得到的金用少量王水溶解、定容，用火焰原子吸收分光光度法測定金含量。

2試驗方法

2.1試劑與儀器

試驗用到的試劑：王水(硝酸、鹽酸、水體積比為1∶3∶4)；濃鹽酸；硝酸(分析純)；氯化鉀(分析純)；氟化氫銨(分析純)；聚乙二醇(分子量10 000，分析純)；明膠溶液(質(zhì)量濃度1%)。

活性炭粉(分析純，-0.074 mm)的制備?；钚蕴吭谑褂们斑M行預(yù)處理，取-0.074 mm的國產(chǎn)活性炭，分別經(jīng)氟化氫銨溶液(5 g/L)和體積分?jǐn)?shù)2%的稀鹽酸浸泡兩次，每次浸泡3 d以上，以盡量降低活性炭的灰分，低溫烘干保存。

紙漿的制備。用機械攪拌器將定性濾紙在蒸餾水中攪碎成漿，待用。

金標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(ρ=1.00 mg/mL)的制備。 稱取金標(biāo)準(zhǔn)樣品1.000 0 g，置于50 mL燒杯中，加入20 mL新配置的王水。放入沸水浴中溶解并蒸發(fā)至小體積(約5～10 mL)，冷卻至室溫后，移入1 000 mL容量瓶中，再依次加入2 g的KCl和100 mL王水，用蒸餾水定容。

金標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的制備。將金標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液稀釋十倍后分別移取0.00,0.50,1.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00 mL于100 mL容量瓶中，分別加入10 mL鹽酸，用蒸餾水定容。

主要儀器：日立Z-2300原子吸收分光光度計及配套空心金空心陰極燈，日本株式會社日立制作所生產(chǎn)。儀器工作條件：測定波長242.8 nm，狹縫寬度1.3 nm，金燈電流7 mA，光電倍增管負(fù)高壓300～500 V?；鹧娣N類Air-C2H2，燃?xì)饬髁?.8 L/min，空氣壓力160 kPa，燃燒頭標(biāo)尺高度7.5 mm。

2.2測定方法

稱取制好的-0.074 mm金礦試樣20.0 g，置于瓷皿中，在馬弗爐中焙燒1 h左右，控制爐溫650～700 ℃，以除去碳、硫、砷、銻、汞等雜質(zhì)。

將焙燒后的試樣取出冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)移到250 mL的燒杯中。加100 mL的王水?dāng)嚢杈鶆颍w上表面皿。加熱煮沸約1 h，使金分解完全。取下燒杯，趁熱加入1%的聚乙二醇5 mL(或明膠溶液20 mL)，攪拌，使可溶性的硅酸脫水，防止其干擾測定結(jié)果。

在抽濾瓶上安裝好玻璃柱，在柱內(nèi)從下到上依次裝填小孔支撐板、定性濾紙、無炭白紙漿、活性炭濾紙漿、無炭白紙漿、定性濾紙，最后裝上放好定性濾紙的布氏漏斗，制成吸附柱。將溶金溶液加水至200 mL，攪拌均勻后進行減壓抽濾，使澄清濾液穿過吸附柱，使其中的金被活性炭吸附。溶液過濾完全后用5%的王水清洗濾渣2～3次，直到洗出的濾液不再呈黃色為止。取下布氏漏斗，分別用2%的氟化氫銨溶液清洗吸附柱3～5次，2%的稀鹽酸清洗3～5次，溫水6～8次，洗去雜質(zhì)，以減小灰分和干擾離子對測定結(jié)果的影響，洗出液直接棄去。

取出吸附柱中的部分活性炭放入瓷坩堝中，低溫灰化，在650 ℃的馬弗爐中灼燒1 h左右至無黑色碳粒?；一笕〕龃邵釄澹鋮s至室溫，加3～5滴飽和KCl溶液潤濕，再加入2 mL王水溶解。將瓷坩堝經(jīng)水浴蒸干，以進一步消除汞、銻、鉈等雜質(zhì)的干擾。往瓷坩堝中加入由濃鹽酸和水按體積比1∶1配制的稀鹽酸2 mL熱溶，重新得到金溶液，取出瓷坩堝，將溶液轉(zhuǎn)移到比色管(原礦試樣取25 mL比試管，精礦試樣取10 mL比色管)中，加蒸餾水定容到刻度，搖勻，靜置澄清。

打開原子吸收分光光度計，設(shè)定好儀器工作條件，將金元素?zé)酎c亮預(yù)熱至少15 min，點燃Air-C2H2火焰，測定金標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液，得到金標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。然后測定比色管中的金溶液，得出溶液中金的濃度，比對金標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計算出樣品中金的含量。

3測定結(jié)果與分析

3.1準(zhǔn)確度

活性炭動態(tài)吸附-原子吸收法測定樣品中金的含量結(jié)果與參考值、火試金法測定結(jié)果見表1。

表1　測定結(jié)果的準(zhǔn)確度

從表1可以看出，活性炭動態(tài)吸附-原子吸收法測金結(jié)果準(zhǔn)確，與火試金法相比，差值較小，準(zhǔn)確度非常接近?；钚蕴繉θ芤褐薪鸬奈胶芡耆?，吸附柱下濾液顯示其中已基本沒有金，說明該法的吸附柱富集金基本滿足了實驗室的需求，這是一般的濕法測金法無法比擬的優(yōu)勢。

3.2精密度

采用該方法對樣品2重復(fù)測定10次，測定值分別為4.87，4.86，4.83，4.82，4.85，4.86，4.84，4.81，4.85，4.84 g/t，分析結(jié)果見表2。

表2　精密度分析結(jié)果

表2表明，活性炭動態(tài)吸附-原子吸收法測金結(jié)果重復(fù)性較好，測試結(jié)果穩(wěn)定。

3.3加標(biāo)回收

分別準(zhǔn)確移取25.00，50.00 g金標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液10份，進行加標(biāo)回收試驗?；厥樟科骄捣謩e為25.15，49.92 g，回收率分別為100.60%，99.84%，說明活性炭動態(tài)吸附-原子吸收法加標(biāo)回收結(jié)果良好，符合分析測試要求。

3.4干擾離子的排除

由于樣品中含有大量的其他共存離子如鐵離子、銅離子、硫酸根離子等，影響金的測定結(jié)果，其中影響最大的是鐵離子。金元素特征光譜中金的靈敏線為242.795 nm，而鐵在242.82 nm也有一條譜線，會干擾測定結(jié)果?；钚蕴縿討B(tài)吸附-原子吸收法增加了洗滌除雜和蒸干共沸除雜等步驟，降低了鐵離子的干擾作用。因此該方法在金的測量過程中，可忽略樣品中其他金屬離子的干擾作用，適用于尾礦、原礦、金精礦等產(chǎn)品中金含量的測定分析。

4影響因素及排除方法

4.1樣品代表性

金惰性大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但在礦石中的分布不穩(wěn)定，因此金礦樣品的代表性對測定結(jié)果影響明顯。為保證金礦樣品有足夠的取樣量和樣品制備的細(xì)度，-0.074 mm粒級的樣品含量要在95%以上。

4.2焙燒的影響

雖然金的熔沸點都很高，在焙燒時一般不會造成自身或與其他金屬形成合金揮發(fā)損失，但焙燒的溫度也不宜太高，并應(yīng)保證焙燒時馬弗爐爐膛內(nèi)的溫度分布均勻。原因是過高的焙燒溫度會使樣品黏結(jié)成塊，尤其是輝銻礦含量高的金礦更易結(jié)塊，較低的溫度則有利于銻轉(zhuǎn)變?yōu)殇R華。為使砷、硫、銻等雜質(zhì)順利脫出，采用分段焙燒的方法焙燒樣品(即將樣品在低溫焙燒一段時間，排除雜質(zhì)后，再升到 700 ℃繼續(xù)焙燒)。由于金精礦樣品中雜質(zhì)和金均經(jīng)過富集，含量大幅升高，更適合分段焙燒。

4.3分離富集影響

在樣品溶解分離過程中要有足夠的王水，保證金溶解分離完全。在吸附柱制作過程中，加入足夠的活性炭保證充分吸附，并在減壓抽濾過程中，不能使負(fù)壓太高，保證含金溶液緩慢通過吸附柱過濾，保證金被完全吸附。

4.4水浴蒸干過程金的損失

高溫操作容易造成金化合物的損失。溶于王水中的金在水浴蒸干過程中，容易轉(zhuǎn)變?yōu)槁葰浣鹚?HAuCl4)晶體。該晶體在100～200 ℃時易分解成單質(zhì)金，甚至水浴蒸發(fā)也會使該晶體分解。所以在水浴蒸干除雜的過程中，嚴(yán)禁蒸干水浴鍋以免溫度過高造成金的損失。氯金酸鉀比較穩(wěn)定，加入少許飽和氯化鉀將氯氫金酸全部轉(zhuǎn)化為氯金酸鉀，防止金的損失，保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.5工作曲線彎曲

金濃度偏低或偏高均會使標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離比爾定律產(chǎn)生彎曲。金溶液濃度在0.10～30.00 ppm時，金測定結(jié)果具有很好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在0.999 5以上，標(biāo)準(zhǔn)曲線符合比爾定律，且測定范圍較大，能夠滿足大部分生產(chǎn)中金含量的測定需要。為保證待測樣品金含量在合理范圍內(nèi)，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，對于金含量較低的樣品，需要加大稱樣質(zhì)量或減小定容體積；對于金含量較高的樣品，在保證樣品代表性的前提下，應(yīng)適當(dāng)減少稱樣質(zhì)量或稀釋定容后的樣品溶液。

4.6儀器穩(wěn)定性

原子吸收分光光度計是該方法的重要儀器，其工作穩(wěn)定性是保證測定結(jié)果準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。因此要定期對儀器進行保養(yǎng)維護，使儀器的原子化效率、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等處于良好、穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

5結(jié)論

活性炭動態(tài)吸附-原子吸收法測定金含量的準(zhǔn)確度、精密度、加標(biāo)回收率都比較高，不遜色于國家標(biāo)準(zhǔn)的火試金法。該法具有結(jié)果準(zhǔn)確可靠、消耗成本低、分析速度快等優(yōu)點，在實際操作中切實可行，能夠滿足地質(zhì)勘探、礦石開采、選礦冶金等生產(chǎn)中金含量的測定。

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(收稿日期2015-12-03)

*青海省科技支撐計劃(編號：2015-SF-122)。

方宏樹(1985—)，男，助理工程師，816000 青海省格爾木市宇宙巷1-10號。