火試金富集-重量法測(cè)定吸金樹脂中的金

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 510650

吸金樹脂是一種球形陰離子交換樹脂，分為強(qiáng)、弱堿性陰離子交換樹脂、混合型陰離子交換樹脂及其他人工合成樹脂等，其結(jié)構(gòu)類似于塑料結(jié)構(gòu)，粒度在0.2～1.2 mm之間，廣泛應(yīng)用于溶液中金的回收與富集，所以準(zhǔn)確測(cè)定吸金樹脂中的金量對(duì)貿(mào)易和回收都具有重要意義.吸金樹脂基體由苯乙烯和對(duì)二乙烯苯的共聚物組成，具有高機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性，這樣試料很難化學(xué)溶解，給檢測(cè)造成極大的困難.目前，吸金樹脂檢測(cè)前的處理方法有離子交換法[1]、火試金法[2]、灼燒灰化法和濕法[3]，但離子交換法流程長(zhǎng)、操作繁瑣，灼燒法會(huì)造成有毒煙塵環(huán)境污染，濕法檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定.目前，樣品中金的富集方法有試劑萃取[4]、吸附[5]、液膜分離富集[6]、離子交換[1]及火試金法[7]；金的測(cè)試方法有經(jīng)典的重量法[7]、容量法[8]、分光光度法[1]、原子吸收光譜法[9]、等離子發(fā)射光譜法[10]、等離子質(zhì)譜法[11]、極譜法[12]、原子熒光[13]、中子活化[14]及X射線熒光光譜法[15]等.本方法采用經(jīng)典的鉛試金富集-重量法測(cè)定吸金樹脂中的金，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定、且操作簡(jiǎn)單.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

碳酸鈉(工業(yè)純，粉狀)；氧化鉛(工業(yè)純，粉狀，wAu<0.02 g/t)；硼砂(工業(yè)純，粉狀)；二氧化硅(工業(yè)純，粉狀)；無(wú)水硫酸鈉(工業(yè)純，粉狀)；面粉；硝酸(分析高純)；鹽酸(分析純)；(1+7)硝酸溶液；(1+1)硝酸溶液；醋酸(分析純)；純金 (wAu>99.99%) .

金標(biāo)準(zhǔn)溶液(1mg /mL)：稱取0.1000 g純金(wAu>99.99%)置于100 mL燒杯中，加15 mL王水，再加2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%氯化鈉溶液，低溫加熱溶解，冷至室溫后移入100 mL容量瓶，添加5 mL鹽酸，以去離子水定容、搖勻.

超微量電子天平(感量0.001 mg)；試金電爐(最高加熱溫度1200 ℃)；灰吹爐(最高加熱溫度1000 ℃)；耐火粘土坩堝(容積300 mL)；鎂砂灰皿(取85份磨細(xì)煅燒鎂砂(要求有63%以上通過(guò)0.074 mm的篩孔)和15份水泥，混合均勻后，加入8%～12%的水，用灰皿機(jī)壓成灰皿或手工制造，陰干一個(gè)月后使用)；試樣粉碎機(jī)；300 mL磨口玻璃瓶；電烘箱(帶數(shù)字顯示).

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的制備

將吸金樹脂樣品在100 ℃恒溫箱中烘干，冷卻后裝入塑料袋密封，并存于干燥器中.

1.2.2 配料

按照表1稱取試料與試劑，放入混樣磨口玻璃瓶?jī)?nèi)，混勻，然后轉(zhuǎn)入試金坩堝中，以少量無(wú)水硫酸鈉清洗混樣磨口玻璃瓶并轉(zhuǎn)入試金坩堝中，最后在上面再覆蓋一層無(wú)水硫酸鈉.

表1 試劑配比Table 1 Reagent ratio

1.2.3 熔融

將坩堝放入900 ℃的試金爐中，升溫35 min至1100 ℃，保溫10 min出爐，在石棉板上輕敲幾下，冷卻后，將鉛扣與熔渣分離，除去鉛扣表面粘附的殘?jiān)?

1.2.4 灰吹

將鉛扣放入預(yù)先在900 ℃預(yù)熱30 min的灰皿中，關(guān)閉爐門1～2 min，待鉛扣熔化，鉛液表面黑色膜脫去，爐溫降至830 ℃灰吹.當(dāng)合粒出現(xiàn)閃光后，將灰皿移至爐門口，放置2 min后取出，冷卻后從灰皿中取出合粒.

1.2.5 分金

將銀合粒錘扁，清除銀合粒表面粘附的殘?jiān)?，放?00 mL燒杯中，加體積分?jǐn)?shù)20%醋酸溶液30 mL，加熱煮沸10 min，冷卻后取下.先用自來(lái)水沖洗干凈，再以去離子水將燒杯和銀合粒洗干凈.加入50 mL(1+7)硝酸溶液，置于電熱板低溫微沸溶解30 min，待反應(yīng)停止后(如銀沒(méi)完全溶解，可補(bǔ)加(1+7)硝酸溶液繼續(xù)溶解)，將溶液倒出.再加入(1+1)硝酸溶液20 mL，置于電熱板低溫微沸溶解20 min，取下冷卻，倒出溶液.用去離子水清洗金3次，再置于電熱板上加熱烘干20 min，取下冷卻后，稱重，精確至0.001 mg.

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品的前處理

吸金后的樹脂易潮濕，樣品各部分的濕度存在差異.試驗(yàn)表明：由于稱樣量較少，如果稱取潮濕樣品直接進(jìn)行測(cè)定，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不穩(wěn)定，其標(biāo)準(zhǔn)偏差大于干燥樣品標(biāo)準(zhǔn)偏差.故測(cè)定前應(yīng)先將樣品在100 ℃恒溫箱中烘干，烘干的樣品比較均勻，稱取的試料更有代表性.烘干的吸金樹脂吸水性強(qiáng)，冷卻后應(yīng)裝入塑料袋密封，并存于干燥器中.

2.2 稱樣量

稱取不同質(zhì)量的同一樣品，按照上述試驗(yàn)方法和操作步驟進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果列于表2.

表2 稱樣量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響Table 2 The influence of sample weight on determination results

由表2可知， 0.2～3.0g稱樣量對(duì)測(cè)定結(jié)果無(wú)明顯影響，6次單獨(dú)測(cè)定的相對(duì)平均偏差為0.10%.在實(shí)際測(cè)定過(guò)程中，可根據(jù)樣品含金量的高低確定稱樣量.含金量低，可增加稱樣量；含金量高，可減少稱樣量.但稱樣量過(guò)少，試料代表性差；稱樣量過(guò)大，高溫有機(jī)物反應(yīng)劇烈，樣品容易外溢損失，所以稱樣量一般控制0.2～3.0 g.

2.3 硅酸度的影響

火試金富集是根據(jù)試樣性質(zhì)選擇不同的硅酸度，而硅酸度則通過(guò)調(diào)整試劑的配比來(lái)調(diào)節(jié).吸金樹脂主體大部分為有機(jī)物，只是吸附少量的金屬離子，其中有機(jī)物在高溫條件下全部灰化，對(duì)硅酸度無(wú)明顯影響.在碳酸鈉20 g、硅酸鈉10 g、無(wú)水硼砂10 g的條件下，通過(guò)添加不同質(zhì)量的氧化鉛來(lái)調(diào)節(jié)硅酸度.稱取相同質(zhì)量的同一試樣5份，在不同硅酸度的條件下進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試結(jié)果列于表3.

表3 硅酸度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響Table 3 The influence of silicate degree on determination results

由表3可知，5次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)平均偏差為0.13%，測(cè)定結(jié)果無(wú)明顯差異.為節(jié)約成本，減少鉛污染，確定氧化鉛質(zhì)量為100 g.

2.4 銀添加量

在火試金富集金的過(guò)程中需添加銀，金屬銀起載體和灰吹保護(hù)作用.但對(duì)于金銀合金，如果銀量小于三倍的金量，則銀不能溶解于硝酸，需要再添加部分銀，以鉛皮包裹，重新灰吹.銀量可按以下公式粗略計(jì)算：3×m×15%(其中m為試料質(zhì)量；15%為吸金樹脂含金量；3為3倍試料中的金量).

2.5 覆蓋劑的添加量

對(duì)于吸金樹脂，主體大部分為有機(jī)物，熔融過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，為防止熔體飛濺，需在坩堝上增加覆蓋劑無(wú)水硫酸鈉，故對(duì)覆蓋劑的用量進(jìn)行了試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)定結(jié)果隨覆蓋劑用量增加而增大，當(dāng)覆蓋劑用量達(dá)到50 g時(shí)，結(jié)果恒定.

2.6 還原力試驗(yàn)

火試金鉛扣質(zhì)量一般要求30 g左右，過(guò)小富集不完全，過(guò)大灰吹時(shí)間長(zhǎng)、金損失增加，而且灰皿容量有限.通過(guò)還原力試驗(yàn)，可調(diào)整面粉加入量，控制鉛扣的大小.分別稱取試樣1 g、碳酸鈉20 g、硅酸10 g、無(wú)水硼砂10 g、氧化鉛100 g進(jìn)行還原力試驗(yàn)，按照火試金法，得到鉛扣質(zhì)量約為8 g，則面粉加入量為(30-8×m)/12(其中30為鉛扣質(zhì)量，8為吸金樹脂還原力，m為試料質(zhì)量，12為面粉還原力).

2.7 熔渣分析

通過(guò)對(duì)殘?jiān)亩卧嚱鸱治?，可以判斷火試金富集效?二次試金試驗(yàn)方法如下：去掉坩堝表層硫酸鈉覆蓋劑，將熔渣和灰皿砸碎磨細(xì)，加入40 g碳酸鈉、10 g硼砂、20 g二氧化硅和3.0 g淀粉，混勻后轉(zhuǎn)入坩堝，上面覆蓋一層10 mm厚無(wú)水硫酸鈉，然后進(jìn)行試金、灰吹和溶解，最后通過(guò)火焰原子吸收光譜法測(cè)定其中的金.通過(guò)對(duì)三個(gè)樣品試金后殘?jiān)亩卧嚱鸱治觯囼?yàn)結(jié)果列于表4.

表4 二次試金試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of the secondary assay test

由表4可知，殘留于殘?jiān)械慕鹁∮?0 μg，表明金殘留低，富集效果好，相對(duì)于高含量的吸金樹脂殘留金可以忽略不計(jì)，結(jié)果無(wú)需二次試金補(bǔ)正.

2.8 回收試驗(yàn)

將2份質(zhì)量相同的同一試料分別盛于2只試金坩堝中，在其中一個(gè)坩堝中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)兩個(gè)測(cè)定結(jié)果計(jì)算回收率.分別對(duì)兩個(gè)試樣進(jìn)行回收試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果列于表5所示.

表5 回收試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of recovery test

由表5可知，加標(biāo)回收率均大于98%，回收率高，說(shuō)明該方法準(zhǔn)確可靠.

2.9 比對(duì)試驗(yàn)

采用火試金富集-重量法及灼燒灰化-AAS法分別對(duì)2個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果列于表6所示.

表6 方法比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of methods comparison test

由表6可知，本法的測(cè)定結(jié)果與灼燒灰化-AAS法測(cè)定結(jié)果無(wú)明顯差異，結(jié)果一致.

2.10 精密度試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法與步驟分別測(cè)定2個(gè)不同的樣品，每個(gè)樣品分別平行測(cè)定8次，測(cè)定結(jié)果列于表7.

表7 精密度試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of precision test

由表7可知，對(duì)2個(gè)樣品分別進(jìn)行8次平行測(cè)定，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.2%，說(shuō)明該法可靠，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定.

3 結(jié) 論

采用火試金富集-重量法測(cè)定吸金樹脂中的金，測(cè)定結(jié)果與灼燒灰化-AAS法的測(cè)定結(jié)果一致，無(wú)雜質(zhì)干擾，結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定，且操作簡(jiǎn)單.本法測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.2%，加標(biāo)回收率大于98%.

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