活性炭吸附原子吸收光譜法測(cè)定礦石中金量

路紅霞，張玲玲，景 慧，白 鴿

（內(nèi)蒙古自治區(qū)冶金研究院（內(nèi)蒙古自治區(qū)冶金產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所），內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

活性炭吸附原子吸收光譜法測(cè)定礦石中金量

路紅霞，張玲玲，景 慧，白 鴿

（內(nèi)蒙古自治區(qū)冶金研究院（內(nèi)蒙古自治區(qū)冶金產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所），內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

活性炭吸附原子吸收光譜法因?yàn)椴僮骱?jiǎn)便、成本低、分離效果好等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)許多實(shí)驗(yàn)室金的分析測(cè)定上得到廣泛應(yīng)用。礦樣經(jīng)焙燒后，用王水和氟化物分解，活性炭動(dòng)態(tài)吸附分離金，分離物經(jīng)灼燒后再用王水溶解金。在5%鹽酸溶液中用火焰原子吸收光譜法測(cè)定金量。最后測(cè)定國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和課題選礦樣品，準(zhǔn)確度和精密度都滿足相關(guān)要求。

活性炭吸附；原子吸收光譜法；礦石

金屬礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。我國(guó)金礦行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)迅速，越來(lái)越多的金礦被發(fā)掘出來(lái)，其中多金屬礦石中金的測(cè)試對(duì)于礦山的開采工藝有著重要的作用。多金屬礦石中金的測(cè)定影響到金礦生產(chǎn)工藝水平。隨著我國(guó)地質(zhì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，活性炭原子吸收光譜法已廣泛地應(yīng)用于礦石中金的測(cè)定。

金在礦石、巖石、土壤、水系沉積物中主要以自然金、固溶體類礦物、化合物類礦物三種形態(tài)產(chǎn)出。其中自然金所占比率最大。自然金中常常含有銀、鉑族、銅、鐵、鉍、銻、汞等金屬元素，并與這些金屬形成固溶體，當(dāng)這些金屬達(dá)到一定含量時(shí)，便形成一些變種礦物。通常將含金量大于80%的稱為自然金，小于80%的稱為固溶體類金礦物［1］。金礦石大多與許多礦物共生，這些共生的礦物和元素對(duì)測(cè)定金有一定影響，部分揮發(fā)性元素如硫和碳，尤其是活性炭存在，則會(huì)吸附金，使金的分析結(jié)果偏低。因此，在分析過(guò)程中必須除去這些元素。

基于金在礦石中含量較低且分布不均勻，所以在金的分析測(cè)試中無(wú)論選用哪種方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，都必須經(jīng)過(guò)分解、分離－富集和測(cè)試這三個(gè)必要的環(huán)節(jié)。

目前，火焰原子吸收法測(cè)定礦石中金含量的方法已很成熟［1］，由于操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)在分析行業(yè)中得到了廣大分析測(cè)試工作者的認(rèn)可和青睞，在測(cè)定礦石中0.2～100μg／g金的分析測(cè)試上已很穩(wěn)定。本文在總結(jié)前人工作方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年的分析研究，將活性炭動(dòng)態(tài)吸附火焰原子吸收法測(cè)定金的方法加以改進(jìn)和完善，初步確定了金的分析測(cè)試中各個(gè)環(huán)節(jié)的最佳條件。活性炭吸附法具有簡(jiǎn)易、快速、吸附率高、經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)點(diǎn)。采用內(nèi)蒙古自治區(qū)冶金研究院自行設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)多孔漏斗－吸附柱抽濾裝置，能一次完成溶渣分離和金的分離富集，形成了具有獨(dú)特風(fēng)格的動(dòng)態(tài)分離富集方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器與裝置

1.AA－6880原子吸收光譜儀（島津）。2.活性炭吸附抽濾裝置（自制）。

1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和主要試劑

試驗(yàn)所需主要的原料如下，試驗(yàn)中所用的水均為二級(jí)蒸餾水。

1.金標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：稱取純金1.000 0 g于150 mL燒杯中，加入20 mL王水，蓋表皿，加熱溶解。移入1 000 mL容量瓶中，再加入160 mL王水，冷卻至室溫，加水定容。此溶液金的質(zhì)量濃度ρ（Au）＝1 000μg／mL。

2.金標(biāo)準(zhǔn)溶液：吸取 10 mLρ（Au）＝1 000 μg／mL金標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液于100 mL容量瓶中，以5%鹽酸溶液定容。此溶液金的質(zhì)量濃度ρ（Au）＝100 μg／mL。

3.王水溶液（1＋1）：3體積鹽酸、1體積硝酸與4體積水混勻，現(xiàn)用現(xiàn)配。

4.氟化氫銨。

5.鹽酸溶液：5%。

6.氯化鉀溶液：200 g／L。

7.活性炭：用前需處理，粒度小于95μm，用含有30 g／L氟化氫銨和5%鹽酸的溶液于塑料桶中浸泡7 d左右。以5%鹽酸溶液充分洗滌，最后用水洗至中性。低溫干燥或風(fēng)干。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)原理

礦樣經(jīng)焙燒后，用王水和氟化物分解，活性炭動(dòng)態(tài)吸附分離金，分離物經(jīng)灼燒后再用王水溶解金。在5%鹽酸溶液中用火焰原子吸收光譜法測(cè)定金量。主要反應(yīng)：

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

標(biāo)準(zhǔn)系列配制：分取 0.00 mL、0.30 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.50 mL、5.00 mLρ（Au）＝100μg／mL金標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于一組100 mL容量瓶中，以5%鹽酸溶液定容。此標(biāo)準(zhǔn)系列金的質(zhì)量濃度ρ（Au）分別為 0μg／mL、0.3μg／mL、0.5μg／mL、1.0μg／mL、2.5μg／mL、5.0μg／mL。

1.2.3 試驗(yàn)步驟

1.稱取10～40 g礦樣于50 mL或100 mL瓷坩堝中（精確至0.01 g），置高溫爐中，由低溫升至500℃時(shí)攪拌試樣，并在650℃焙燒試樣1～2 h，焙燒過(guò)程稍開啟爐門，以保證爐內(nèi)氧氣充足。硫化礦應(yīng)增加焙燒時(shí)間，含砷量高的礦樣應(yīng)在400℃焙燒2 h后再升至650℃焙燒。

2.待樣品冷卻后，將試樣掃入燒杯中，用少量水潤(rùn)濕，加現(xiàn)配王水（1＋1）80 mL，1～2 g氟化氫銨，蓋上表面皿在低溫電熱板上保持微沸狀態(tài)，溶解40～60 min左右，當(dāng)體積蒸發(fā)至50 mL左右時(shí)，取下，再對(duì)表面皿及杯壁進(jìn)行沖洗，加水至刻度100 mL。

3.將溶液注入連接在裝有活性炭紙漿吸附柱的布氏漏斗中，待試液流凈后，用5%鹽酸溶液洗凈燒杯，并洗滌殘?jiān)?～8次。移去布氏漏斗，用5%鹽酸溶液洗滌吸附柱內(nèi)活性炭紙漿層5～6次。最后用溫水洗滌5～6次，抽干。

4.取出活性炭紙漿吸附濾餅，移入50 mL瓷坩堝中，先在電熱板上低溫蒸干水份后，置于650℃箱式電爐中，關(guān)閉爐門，待灼燒至不能發(fā)生明火時(shí)，稍開啟爐門繼續(xù)灼燒至完全灰化。

5.取出坩堝，冷卻至室溫。加入3～4滴200 g／L氯化鉀溶液使殘?jiān)鼭?rùn)濕、沿坩堝壁加入3 mL新配制的王水，置于水浴上蒸發(fā)至濕鹽狀，取下，冷卻至室溫。視金量以5%鹽酸溶液移入適當(dāng)容積的容量瓶中，并以5%鹽酸溶液定容。

6.用原子吸收分光光度計(jì)選擇在波長(zhǎng)242.795 nm處測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液吸光度，并在相同條件下測(cè)定樣品的吸光度。

1.2.4 測(cè)定結(jié)果計(jì)算

礦樣中金含量按式（1）計(jì)算：

式中：ω（Au）為金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)／10－6；ρ（Au）為測(cè)得試液金的質(zhì)量濃度／μg·mL－1；V為試液總體積／mL；m為稱樣量／g。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品的均勻性

金在地殼中的豐度值很低，分布極不均勻。具有工業(yè)價(jià)值的礦物多以自然金的狀態(tài)存在，其延展性極強(qiáng)。自然金不能與伴生巖石、礦物同步破碎，樣品加工困難。眾多試驗(yàn)分析證明，在影響金分析結(jié)果的因素中，分析樣品的代表性和均勻程度影響最大。而樣品的代表性由產(chǎn)品的性質(zhì)、均勻程度、數(shù)量來(lái)決定。我國(guó)黃金分析工作者提出的以圓盤粉碎機(jī)中碎，棒磨機(jī)細(xì)碎的金礦制樣規(guī)程，能夠充分破碎自然金和金礦物，最終可得到均勻性合格的金礦分析樣品，從而解決了金礦制樣這一世界性難題［1］。

2.2 樣品的焙燒

在礦樣溶解之前，需要進(jìn)行焙燒，這是金與大多數(shù)元素分析測(cè)定程序的主要區(qū)別之一。金礦樣品中常常含有單質(zhì)碳、有機(jī)物、硫化物。單質(zhì)碳和一些有機(jī)物在王水溶液中能夠吸附金；硫化物在分解樣品過(guò)程不能被完全氧化為硫酸，常有單質(zhì)硫析出，單質(zhì)硫?qū)鹨灿形胶桶饔谩．?dāng)單質(zhì)碳、有機(jī)物、單質(zhì)硫與溶渣一起被分離時(shí)它們吸附的金也被分離除去，造成分析結(jié)果偏低。樣品經(jīng)過(guò)焙燒后即可消除上述組分的有害影響。焙燒的實(shí)質(zhì)，是在高溫條件下的氧化反應(yīng)。

試驗(yàn)總結(jié)：樣品焙燒一定在室溫條件下放入高溫爐中，然后逐步升溫到適宜溫度600～700℃，焙燒時(shí)間為1 h左右。一般樣品焙燒0.5 h左右取出攪拌一次。對(duì)于硫化物、砷化物、氯化物含量較高的樣品，要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整焙燒時(shí)間和焙燒溫度，直至焙燒到易揮發(fā)雜質(zhì)除去，使結(jié)果在可控誤差范圍之內(nèi)［2］。

2.3 樣品的溶解

在試樣分解中，為了使試樣分解完全又盡量避免溶礦揮發(fā)造成的損失，需要把握溶劑的選擇、溶礦的時(shí)間和溶礦的溫度三個(gè)主要因素。鹽酸和硝酸混合溶液溶解金和金礦物的能力最強(qiáng)，而王水是分解含金礦樣品的常用試劑。用王水分解含金巖礦樣品特別應(yīng)當(dāng)注意的是石英或硅酸鹽對(duì)金的包裹現(xiàn)象。盡管樣品粒度通常都小于0.074 mm，但也有少量更細(xì)小的自然金或金礦物被包裹在石英或硅酸鹽顆粒中。而王水不能溶解石英，不能或不能完全分解硅酸鹽。為了分解被包裹的金，應(yīng)在分解礦樣時(shí)加入適量氟化物或氫氟酸，此時(shí)包裹金的石英或硅酸鹽被分解，釋出的金即可被王水溶解。溶礦過(guò)程應(yīng)在電熱板上進(jìn)行，控制溫度并保持溶液微沸，如果溶礦溫度過(guò)高，可造成溶礦不完全或HAuCl4揮發(fā)，從而使結(jié)果偏低。整個(gè)溶解過(guò)程的時(shí)間控制在1 h左右。

試驗(yàn)得出結(jié)論：溶劑選用王水（1＋1），溫度在200～300℃溶礦1 h為宜。

2.4 共存元素的干擾及消除

經(jīng)過(guò)活性炭吸附，礦樣中的金得到有效的分離與富集。試液中常見共存離子（Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、Zn2＋、Cu2＋、Pb2＋）在酸溶液中不被吸附，對(duì)金的測(cè)定無(wú)干擾，從而減少了由共存元素帶來(lái)的化學(xué)干擾和譜線的背景干擾［3］，大大提高了方法的靈敏度。當(dāng)Fe3＋含量高時(shí)被部分吸附，但易被鹽酸溶液洗脫。鉛含量高時(shí)，PbCl2易被吸附，但易被熱水和熱稀鹽酸溶液洗脫。

試驗(yàn)結(jié)論：吸附和洗滌溫度應(yīng)保持在60℃以下，用5%鹽酸溶液和熱水洗滌。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。由圖1可知，金的濃度在0～5μg／mL之間，線性關(guān)系良好。

圖1 金標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

2.6 方法準(zhǔn)確度

采用國(guó)家金礦石一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GBW07117、GBW070121和GBW07803進(jìn)行準(zhǔn)確度試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見表1，測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值的相對(duì)誤差全部符合DZ／T0130.3－2006中結(jié)果相對(duì)誤差YB要求。

表1 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

2.7 方法精密度

采用國(guó)家金礦石一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07803和內(nèi)蒙古自治區(qū)冶金研究院選礦室課題金礦石樣品Au－K1分別進(jìn)行多次測(cè)定，并計(jì)算方法的精密度，測(cè)定結(jié)果見表2。

表2 精密度試驗(yàn)

2.8 加標(biāo)回收試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取5份GBW07803試樣10 g，分別加入100μg／mL的金標(biāo)準(zhǔn)溶液0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL，用本方法進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見表3。從表3可知，該方法的金回收率在99%以上。

表3 加標(biāo)回收試驗(yàn)

3 結(jié) 語(yǔ)

活性炭吸附原子吸收光譜法對(duì)金礦石中金含量的測(cè)定方法，操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性好，經(jīng)濟(jì)成本低和可行性強(qiáng)。通過(guò)多個(gè)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和課題樣品驗(yàn)證，該方法的準(zhǔn)確度及精密度均優(yōu)于規(guī)范要求?；钚蕴课椒ǖ闹饕秉c(diǎn)是至今尚沒(méi)有能用于實(shí)際工作的洗脫方法，在分析實(shí)驗(yàn)室通常只能用灼燒法解脫金。其次，活性炭灰份含量較高，用前必須提純。諸多問(wèn)題有待進(jìn)一步深入研究。

［1］ 李占江.金銀及有色金屬地勘礦冶分析手冊(cè)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2013.

［2］ 鄧勃.原子吸收分光光度法［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1981.248－268.

［3］ 張秀麗.影響活性炭吸附原子吸收光譜法測(cè)定金的因素［J］.新疆有色金屬，2009，（5）：36－37.

Determine the Gold Content in Ore by Activated Carbon Adsorption of Atomic Absorption Spectrometry Method

LU Hong-xia，ZHANG Ling-ling，JING Hui，BAI Ge
（Inner Mongolia Autonomous Region Metallurgical Research Institute Quality Inspection Institute of Tallurgical Products of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot 010010，China）

Activated carbon adsorption of atomic absorption spectrometry because of easy operation，low cost，and good separation effect in the domestic many is widely used on the experimental analysis of gold determination.After roasting ore samples，and fluoride is decomposed with aqua regia，activated carbon adsorption dynamic separation of gold，isolate after calcination with aqua regia dissolving gold again.Hydrochloric acid in 5%（V／V）solution of gold was measured using flame atomic absorption spectrometry.Finally determine national standard substance and task processing samples，accuracy and precision meet the relevant requirements.

activated carbon adsorption；atomic absorption spectrometry；mineral

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）05－0074－04

路紅霞（1979－），女，工程師，主要從事納米材料和礦物分析工作。

2017－08－15