鉛試金捕集-火焰原子吸收光譜法測定印刷線路板中的金和鈀

肖紅新

廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院)，廣東廣州 510651

鉛試金捕集-火焰原子吸收光譜法測定印刷線路板中的金和鈀

肖紅新

廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院)，廣東廣州 510651

通過鉛試金捕集線路板中的金和鈀，再以王水溶解，在儀器的設(shè)定條件下，在5%的鹽酸介質(zhì)中，以空氣-乙炔為火焰，采用原子吸收光譜法測定金和鈀，該法測金的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.29，測鈀的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.24，表明該法的測定結(jié)果準(zhǔn)確.

鉛試金；原子吸收光譜法；金；鈀

印刷線路板主要由三部分組成:金屬、塑料和非金屬氧化物，三者所占比例大約為4:3:3，其中的金屬主要包括銅、鐵、鉛、鎳、錫及貴金屬等.貴金屬作為廢舊電子產(chǎn)品貿(mào)易的重要計價元素，準(zhǔn)確快速地測定其中的含量可為貿(mào)易和回收工藝提供客觀的數(shù)據(jù)依據(jù).

金、鈀的分離富集有濕法[1]和火試金法[2].金的濕法分離有氰化法、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、樹脂吸附等.

熔鉛是良好的金、鈀富集劑[3]，鉛試金是經(jīng)典的富集方法之一，它取樣代表性好、適應(yīng)范圍寬、富集效率高，是國家標(biāo)準(zhǔn)中檢測金、鈀的常用富集方法.

金、鈀的測試方法有重量法、分光光度法、容量法、原子吸收法和發(fā)射光譜法等[4].由于線路板的成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)特殊，很多金屬被塑料包裹，若直接采用濕法浸取，貴金屬很難完全浸出.目前，采用鉛試金捕集-原子吸收光譜法測定線路板中的金和鈀尚未見文獻(xiàn)報道.本文通過鉛試金捕集線路板的金和鈀，再以王水溶解，在儀器的設(shè)定條件下，分別在5%的鹽酸介質(zhì)中，采用火焰原子吸收光譜法測定金和鈀，取得了滿意的結(jié)果.

1 試驗部分

1.1 主要試劑與儀器

主要試劑:硝酸、鹽酸（均為分析純）；碳酸鈉、二氧化硅、硼砂、黃丹（PbO）、面粉、硝酸鈉、氯化鈉（均為工業(yè)純）；純金、純鈀、純銀（含量均大于99.95%）.

主要設(shè)備與儀器:馬弗爐、灰吹爐、試金坩堝（300 mL）、鎂砂灰皿（85份水泥15份鎂砂與十分之一的水混合壓制而成）；原子吸收光譜儀（北京第二光學(xué)儀器廠，WFX-130B）；金、鈀空心陰極燈；電子天平（0.01，0.0001）.

制備金標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（0.1 mg/mL）:稱取0.1000 g純金于100 mL燒杯中，加15 mL王水，再加兩滴5%氯化鈉溶液，低溫加熱溶解，冷至室溫后，移入1 L容量瓶，加50 mL鹽酸，定容，搖勻.

制備鈀標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（0.1 mg/mL）:稱取0.1000 g純鈀于100 mL燒杯中，加15 mL王水，再加兩滴5%氯化鈉溶液，低溫加熱溶解，冷至室溫后，移入1 L容量瓶，加50 mL鹽酸，定容，搖勻.

1.2 鉛試金原理

鉛試金是將冶金學(xué)原理與工藝應(yīng)用于分析化學(xué)的一種分析方法，它是借助固體熔劑在高溫的作用下分解樣品和富集貴金屬，被還原的熔鉛對貴金屬有很好的溶解性，被熔鉛溶解的貴金屬由于比重大而下沉到坩堝底部形成合金鉛扣，賤金屬與熔劑化合形成熔渣，熔渣的比重小，浮在坩堝上面，這樣就可將貴金屬分離富集.鉛在高溫下氧化成氧化鉛，易滲透于鎂砂灰皿中，而貴金屬不會，這樣就可使貴金屬與鉛分離，得到貴金屬銀珠，然后選擇適當(dāng)?shù)姆椒y定這些貴金屬.

1.3 試驗方法

1.3.1 取樣與制樣

線路板的成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)特殊，金屬與其他組分交叉共存，在同一塊線路板上，各部分的金屬含量不盡相同.一般可以通過兩種方法解決各組分分布不均勻的問題:一是將線路板全部磨碎，制成組分均勻的樣品，縮分后取其中部分試樣進行化驗；二是將整塊線路板化學(xué)處理，所有待測元素全部溶解后再測定.由于線路板的組成和結(jié)構(gòu)特殊，不宜采用磨碎的方法對其進行制樣和化驗，而對線路板進行化學(xué)處理，進行全樣品分析，適用于對線路板各元素的分析.

對于送檢的線路板，首先要分類，每一類作為一個樣品分別化驗，然后從每一類樣品中選取一塊有代表性的線路板進行化驗，或者將全部送檢線路板作為一個樣品進行化驗.將待檢驗的線路板全部剪成小于3 mm×3 mm的小塊，剪好后將其稱重.

1.3.2 配料

配料是火試金中的重要一環(huán)，關(guān)系到分離富集的效果，適當(dāng)?shù)呐淞峡梢越档蜆悠返娜廴邳c，并可改善樣品的流動性，便于熔鉛富集貴金屬.

配料首先要考慮的是熔渣的硅酸度（酸性氧化物氧的總量與堿性氧化物氧的總量的比值）.硅酸度過高，熔渣的流動性變差，會產(chǎn)生半熔融狀態(tài)，熔渣中易殘留鉛粒，使分析結(jié)果偏低；硅酸度過低，熔渣的堿性增強，會腐蝕坩堝，使坩堝滲漏.因此，必須根據(jù)樣品的組成、性質(zhì)及所要求的硅酸度范圍來確定配料的配方.通過濕法溶解，采用等離子發(fā)射光譜對線路板的主要金屬成分進行了測定，結(jié)果列于表1.

由表1可見，在線路板中，金屬大約占40%（其中大部分是銅），其余是塑料（約占30%）和惰性氧化物玻璃纖維(約占30%).根據(jù)線路板的組成特性和重量，按照表2配料，硅酸度符合要求，試金效果好.

表1 印刷線路板中主要金屬的含量Table 1 Content of main metal in circuit board

表2 配料表Table 2 Charge mixture table

因坩堝的容積只有300 mL，且在高溫下的反應(yīng)較劇烈，熔體容易飛濺，所以每次試金樣品的重量應(yīng)限制在20 g以內(nèi)，若樣品的重量超過20 g，則應(yīng)先將其分成重量不超過20 g的若干份，再分別進行配料-試金-灰吹，最后合并銀珠進行溶解-測定.

1.3.3 熔煉

配料與樣品混合均勻后倒入試金坩堝，上面覆蓋一層約15 g的氯化鈉，將坩堝放入900℃的試金爐中，關(guān)閉爐門，保溫10 min后，在40～50 min內(nèi)升溫到1100℃，再保溫10 min，取出坩堝，趁熱在鐵板上輕敲2下，使所有鉛沉于坩堝底部，冷卻后敲碎坩堝取出鉛扣.

1.3.4 灰吹

將鉛扣錘成四方形，放入在900℃下已灼燒20 min的鎂砂灰皿中，關(guān)閉爐門2 min，待熔鉛脫膜后，稍開爐門，將爐溫保持在880℃灰吹.當(dāng)合金出現(xiàn)光輝點時，將灰皿放置在爐門口1 min后，取出冷卻.

1.3.5 溶金

用鐵錘將銀珠表面的廢渣敲干凈，將銀珠置于100 mL燒杯中，加（1+1）硝酸10 mL，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30 mL王水，搖動燒杯以分散氯化銀沉淀，將燒杯繼續(xù)放在低溫電熱板上加熱，直至溶液的體積大約小于10 mL時，取下燒杯，冷卻，定容100 mL容量瓶.分取一定體積的溶液稀釋，使金的濃度小于10 μg/mL，然后按照儀器的設(shè)定條件測其吸光度.

1.3.6 測定

原子吸收光譜儀測定金、鈀的設(shè)置條件列于表3.繪制金標(biāo)準(zhǔn)曲線:分別取金標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液0.0，2.0，4.0，6.0，8.0及10.0 mL，置于一組100 mL容量瓶中，在各容量瓶中加入5 mL鹽酸，定容，混勻，在測金儀器的設(shè)定條件下測其吸光度.

表3 原子吸收光譜儀測金、鈀的設(shè)置條件Table 3 The parameters of determination of gold and palladium by flame-atomic absorption spectrometry

繪制鈀標(biāo)準(zhǔn)曲線:分別取鈀標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液0.0，2.0，4.0，6.0，8.0及10.0 mL，置于一組100 mL容量瓶中，在各容量瓶中加入5 mL鹽酸，定容，混勻，在測鈀儀器的設(shè)定條件下測其吸光度.

2 結(jié)果與討論

采取一次試金多次測試的形式，按照1.3節(jié)的試驗方法對一個樣品進行了測試，測試結(jié)果列于表4.

2.1 樣品還原力試驗

通過測試樣品的還原力，即可根據(jù)樣品的還原力添加適量的還原劑（面粉）或氧化劑（硝酸鉀）來控制鉛扣的大?。ㄒ话憧刂圃?0 g左右）.測試方法為:稱取5.0 g樣品、10 g碳酸鈉、5 g二氧化硅、5 g硼砂、50 g氧化鉛，混合后轉(zhuǎn)入試金坩堝，按1.3.3節(jié)的步驟進行鉛試金，稱取鉛扣的重量，按式（1）計算出樣品的還原力

表4 樣品測試結(jié)果Table 4 The testing result of sample

按上述配料所得的鉛扣重量為25.5 g，樣品的還原力大約為5.

如果按鉛扣30 g計算，當(dāng)樣品重量小于6 g時，需加還原劑面粉，由于面粉(C6H10O5)的還原力為12，在此條件下面粉的用量可由式（2）計算

當(dāng)樣品的重量大于6 g時，需加氧化劑硝酸鉀（硝酸鉀的還原力為4），硝酸鉀的用量由式（3）計算

2.2 樣品的粒度

由于試樣必須與熔劑充分混合，即必須增大試樣與熔劑的接觸面，才有利于它們之間的化學(xué)反應(yīng)和增加熔鉛捕集貴金屬的機會.所以樣品的顆粒越細(xì)越對鉛試金越有利.使用鐵鉗或其他工具制成的樣品雖然沒有磨樣機磨出來的細(xì)，但由于線路板中的塑料大部分是由C—H—O組成的，熔點低，在高溫下生成的CO2和H2O不斷從熔液中冒出，起到了攪拌的作用，可增加物料間的接觸，另外，樣品中還含有玻璃纖維，即二氧化硅，可起酸性助熔劑的作用.由于樣品具有這兩個特點，因此，用鐵鉗剪出來的樣品雖然較粗，但對試金效果沒有多大影響，不過為了試金效果更好，應(yīng)盡量剪細(xì)些.

2.3 試金效果

試金效果可以從熔體有沒有飛濺、坩堝是否滲漏、鉛扣的大小和表面光潔度等表觀來判斷，還可以通過對殘渣的二次試金結(jié)果來判斷.如果對殘渣進行二次試金的結(jié)果金、鈀含量高，說明試金效果差.二次試金是將熔渣和灰皿砸碎磨細(xì)，加入50 g碳酸鈉、30 g硼砂、30 g二氧化硅、4 g淀粉，混勻后全部轉(zhuǎn)入坩堝，上蓋氯化鈉，試金，灰吹.對幾個樣品試金后殘渣的二次試金分析結(jié)果表明，渣中的金、鈀的含量均小于0.5 g/t，金、鈀的殘留量低，說明鉛試金富集的效果好.

2.4 干擾及酸度

火試金最終得到的是銀珠，銀珠中除大部分是銀外，還包含了少量的貴金屬，基本無其它雜質(zhì).所以在對其采用原子吸收測定時沒有其它金屬離子的光譜干擾.在鹽酸介質(zhì)中采用原子吸收測定金和鈀，適應(yīng)的酸度范圍寬，實驗結(jié)果表明，鹽酸酸度在1%～10%對吸光度無影響.

3 結(jié)論

鉛試金可分離富集大劑量線路板樣品中的金和鈀，采用原子吸收光譜測金的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.29，測鈀的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.24.因此,本方法的測定結(jié)果準(zhǔn)確.

[1]孫興家.活性炭吸附金的機理、應(yīng)用及工藝管理[J].黃金科學(xué)技術(shù)，1994，2(5):35.

[2]薛光著.金的分析化學(xué)[M].北京:宇航出版社，1991:65-75.

[3]黎鼎鑫，王永祿.貴金屬提取與精煉[M].長沙:中南大學(xué)出版社，1991:249.

[4]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.

Determination of gold and palladium in printed circuit board by plumbum assaying-flame atomic absorption spectrometry method

XIAO Hongxin
Guangdong General Research Institute of Industrial Technology(Guangzhou Research Institute of Nonferrous Metals)，Guangzhou510650，China

In this paper,gold and palladium in circuit board are enriched by plumbum assaying,then dissolved by aqua fortis.Under certain parameters of instrument and hydrochloric acid of 5%medium,Air-acetylene flame-atomic absorption spectrometry method was used to determinate the gold and palladium.The standard deviation of determination of gold and palladium is 0.29 and 0.24,meaning that the testing result is accurate.

plumbum assaying;atomic absorption spectrometry;gold palladium

O0657

A

1673-9981(2012)03-0215-04

2012-04-26

肖紅新（1972-），男，湖南邵東人，高級工程師，本科.