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        活性炭吸附-碘量法測低品位礦石中金的不確定度評定

        2019-05-11 03:00:06楊海江單召勇
        世界有色金屬 2019年4期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)液碘量移液管

        楊海江,單召勇

        (山東黃金冶煉有限公司,山東 萊州 261400)

        關(guān)鍵字:礦石;金;活性炭吸附-碘量法;標(biāo)液;不確定度

        在黃金礦產(chǎn)的勘探、開采、浮選及氰化過程中,常常伴隨有低品位樣品,對其金含量進行測定有助于對礦產(chǎn)資源儲量和開采價值進行評定,及對浮選或氰化指標(biāo)進行考核。目前常用的檢測方法有兩種,即活性炭吸附-碘量法和AAS法,而碘量法由于檢測成本低、使用時間長而廣泛使用。

        測量不確定度合理地表征被測量值的分散性,是與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù),是評價測量結(jié)果的重要指標(biāo)。礦石中金的分析不確定度評定,許多文獻早有報道,但都只針對含金量較高的礦石樣品,低品位礦石樣品中金的測量不確定度評定則鮮有涉及。

        本文通過對活性炭吸附-碘量法測量低品位礦石中金的不確定度來源進行分析,并對其不確定度分量進行量化計算,找出影響檢測結(jié)果的主要因素,對今后優(yōu)化低品位礦石中金含量測定方法有一定的借鑒意義。

        1 測量方法

        1.1 基本原理

        試樣經(jīng)反王水處理,用王水溶樣,活性炭吸附富集后,經(jīng)碳化、灰化、王水溶解、水浴蒸酸后,在乙酸介質(zhì)中,加入氟化氫銨、EDTA掩蔽少量的鐵、銅等雜質(zhì),碘化鉀與三價金反應(yīng)置換出等當(dāng)量的碘單質(zhì),以淀粉為指示劑,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液滴定。主要反應(yīng)為[1]:

        1.2 測定步驟

        準(zhǔn)確稱取低品位礦石樣品30.00g于400mL燒杯中,用水潤濕試樣,用新配制的反王水(1+1)處理樣品,至無紅棕色氣體溢出,加入新配制的王水(1+1)至160mL左右,加蓋表面皿,煮沸30~40min,至體積小于50 mL時取下,用水洗滌表面皿和杯壁稀釋至120 mL左右,放冷后用活性炭吸附富集,經(jīng)碳化、灰化后,加入1~3滴飽和氯化鈉溶液,用王水溶解,于水浴鍋上蒸干,用鹽酸趕硝2次,加入少量醋酸溶液、氟化氫銨、EDTA、碘化鉀,以淀粉為指示劑,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液滴定至溶液由藍色轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色即為終點。同時,以金標(biāo)液標(biāo)定硫代硫酸鈉,計算其滴定度[2]。

        1.3 計算公式

        式中:ωa為試樣中金含量(g/t),Va為樣品消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)液的體積(mL),為硫代硫酸鈉對金的滴定度(ug/mL),ma為試樣質(zhì)量(g)。

        2 不確定度評定

        2.1 不確定度的來源

        不確定度的來源主要包括樣品稱量質(zhì)量、滴定液消耗體積、標(biāo)定硫代硫酸鈉的滴定度和重復(fù)性測定等[3]。

        2.2 不確定度分量的分析及量化

        2.2.1 樣品稱量質(zhì)量的不確定度

        本實驗采用梅特勒生產(chǎn)的型號為PL402-L的電子天平進行稱量,根據(jù)鑒定證書顯示重復(fù)性誤差為±0.01g,按照均勻分布,稱樣量為30.00g,稱樣時清零的不確定度也計算一次,則稱樣過程產(chǎn)生的不確定度為:稱量質(zhì)量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        2.2.2 滴定液消耗體積的不確定度

        滴定樣品消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積的不確定度主要來源于讀數(shù)誤差、滴定管校準(zhǔn)偏差、環(huán)境溫度變化引起的偏差。

        (1)讀數(shù)誤差的不確定度

        50mL滴定管的分度值為0.1mL,估讀誤差為0.05ml,按照均勻分布,不確定度為:

        (2)滴定管校準(zhǔn)的不確定度

        根據(jù)JJG-196-1999,A級滴定管的最大誤差為±0.05mL,按照均勻分布,不確定度為:

        (3)環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的不確定度

        滴定管的校準(zhǔn)溫度為20℃,實際使用過程中室溫會有±5℃的變化,水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃,按照均勻分布,實驗中消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為Va=0.67mL,不確定度為:

        d.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

        綜上,則滴定液消耗體積的合成不確定度為:

        相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        2.2.3 硫代硫酸鈉滴定度的不確定度

        硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液的滴定度的標(biāo)定過程為,用移液管吸取10mL濃度為100ug/mL金標(biāo)準(zhǔn)溶液,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定,按照下式計算其滴定度:

        式中:T為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對金的滴定度(ug/mL),V10為10mL移液管移取金標(biāo)液的體積,VT為標(biāo)定過程中消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積。

        可見,標(biāo)定過程中不確定度的主要來源為金標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度、移液管吸取標(biāo)液的體積、消耗硫代硫酸鈉標(biāo)液的體積和重復(fù)標(biāo)定。

        (1)金標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的不確定度

        金標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備過程為用電子天平稱取0.1000g純度為99.99%的金標(biāo)溶解后定容至1000mL的容量瓶中。

        a.金標(biāo)稱量

        電子天平為梅特勒的XP204可讀性為0.1mg,則區(qū)間半寬為0.05mg,最大允許誤差為±0.2mg,稱樣清零時計算一次不確定度,按照均勻分布,其不確定為:

        相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        b.金標(biāo)純度

        相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        c.定容誤差

        A級1000mL容量瓶的允許誤差為±0.4mL[4],按照均勻分布,由校準(zhǔn)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        校準(zhǔn)溫度為20℃,按照室溫±5℃的變動,由溫度引起的不確定度為:

        則,金標(biāo)定容過程的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        d.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

        綜上,金標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        金標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度ρAu為100ug/mL,則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        (2)移液管吸取標(biāo)液體積的不確定度

        用移液管吸取金標(biāo)液過程中的不確定度主要來源有3方面∶A級10mL移液管的允許誤差為±0.02mL,人員重復(fù)性操作示值誤差為±0.01mL,室溫與校正時溫度存在±5℃變動,按照均勻分布,計算其各分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表1所示。

        表1 移液管吸取標(biāo)液過程中的不確定度分量

        則移液管吸取金標(biāo)液的體積合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        (3)標(biāo)定過程消耗標(biāo)液體積的不確定度

        關(guān)于滴定管使用過程中不確定度的來源及計算參見

        相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        (4)重復(fù)標(biāo)定引入的不確定度

        重復(fù)標(biāo)定過程中消耗標(biāo)液的體積為32.60、32.55、32.57、32.55mL,用貝塞爾公式[5]計算不確定度和相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表2:

        表2 重復(fù)標(biāo)定引入的不確定度

        綜上,則硫代硫酸鈉滴定度的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        2.2.4 重復(fù)性測定引入的不確定度

        對樣品由3人進行了10次測定[6],用貝塞爾公式計算不確定度和相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表3:

        表3 碘量法重復(fù)性測定引入的不確定度

        2.3 不確定度分量匯總

        將活性炭吸附-碘量法中的不確定度分量匯總?cè)绫?所示∶

        表4 活性炭吸附-碘量法中的不確定度分量匯總

        重復(fù)標(biāo)定 30.70ug/mL u(Ts) 0.01182 0.0003850重復(fù)性測定 0.68ug/g u(ωas) 0.02413 0.03548

        2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

        根據(jù)式1.1.3,活性炭吸附-碘量法測金的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        測定樣品中金含量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        2.5 擴展不確定度和測定結(jié)果表示

        當(dāng)自由度未知時,在95%的置信概率下,包含因子k0.95=2,測定結(jié)果的擴展不確定度為[7]:

        故用活性炭吸附-碘量法測定該樣品的結(jié)果可表示為0.68±0.10ug/g,即該樣品中的金含量有95%的可能性在0.58ug/g~0.78ug/g之間。

        3 結(jié)論

        采用活性炭吸附-碘量法測定樣品中金含量為0.68±0.10ug/g,擴展不確定度UP=0.10ug/g?;钚蕴课?碘量法的不確定度主要來源為樣品滴定過程消耗標(biāo)液體積和重復(fù)性測定,滴定度標(biāo)定和樣品稱量過程引入的不確定很小。造成這種結(jié)果的主要原因有:

        (1)試樣含金量太低,在滴定過程中消耗標(biāo)液體積很小,使用滴定管讀數(shù)的相對誤差較大;

        (2)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度偏高;

        (3)不同操作者在滴定終點判斷過程存在偏差,但由于消耗標(biāo)液體積很小,其造成的相對偏差較大;

        (4)試樣含金量太低,各種干擾元素相對較高,經(jīng)常出現(xiàn)紅終點、黃終點等現(xiàn)象,影響滴定終點判斷。

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