地質(zhì)樣品中金富集分離方法研究

齊 鑫

(黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查七〇一隊(duì)，哈爾濱 150028)

1 地質(zhì)樣品加工及分解

在采集到地質(zhì)樣品后，考慮到自然狀態(tài)下土壤中金有較多的伴生元素(如硫、汞等)，為了消除干擾因素的影響，方便進(jìn)行富集分離，還需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，焙燒法是一種常見(jiàn)的加工方式。將樣品均勻攤開(kāi)，置于600℃的高溫環(huán)境下持續(xù)焙燒約10 min，可以將土壤樣品中的硫、碳、汞等揮發(fā)干凈。由于這些元素在揮發(fā)時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的蒸汽，因此需要做好實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的通風(fēng)工作。焙燒時(shí)還要注意輕輕翻動(dòng)土壤樣品，保證均勻受熱，防止出現(xiàn)燒結(jié)情況。在加熱去除伴生元素后，還需要將預(yù)處理后的樣品倒入王水中分解。為了加快分解速度，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜峒安扇嚢璐胧?，讓樣品分解得更加快速和徹底?/p>

2 地質(zhì)樣品中金的分離富集

2.1 火試金法

火試金法是借助于特定的捕集劑(如鉛試金、銻試金等)，將其加入到樣品中，然后采用高溫熔融、焙燒的方式，讓鉛、銻與樣品中的金熔結(jié)成為小的金屬顆粒，然后通過(guò)篩選，將金屬顆粒收集起來(lái)，再使用硝酸銀浸泡、加熱等方式，進(jìn)行分離、提純，最終得到純度較高的金?；鹪嚱鸱m然操作流程比較簡(jiǎn)單，但是其中包含了較多的技術(shù)要點(diǎn)。例如：對(duì)于加熱溫度的控制，對(duì)于金屬小球的處理等，都會(huì)對(duì)最終的金富集分離結(jié)果有直接影響。另外，在高溫熔融、焙燒過(guò)程中也會(huì)釋放出有害氣體。近年來(lái)，隨著其他新型技術(shù)的出現(xiàn)，這種方法逐漸被取代。

2.2 吸附法

吸附法是先將地質(zhì)樣品溶于水中，然后讓水按照特定的方向流動(dòng)，在流動(dòng)路徑上設(shè)置吸附材料，將溶液中的金收集起來(lái)。當(dāng)吸附材料上的金飽和后，將其拆下并收集金，從而達(dá)到分離富集的效果。常用的吸附材料有活性炭、泡沫塑料、離子交換樹(shù)脂等多種。從分離富集效果上來(lái)看，活性炭與離子交換樹(shù)脂有一定的優(yōu)勢(shì)，但是受到當(dāng)前技術(shù)的限制，使用離子交換樹(shù)脂的成本較高，而且操作比較麻煩。綜合對(duì)比之下，活性炭就成為吸附法實(shí)現(xiàn)金富集分離的最佳材料。

2.3 溶劑萃取分離法

除了吸附法和火試金法外，萃取法是分離富集金的有效手段，金的萃取劑有很多種，包括醇類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)、亞砜類(lèi)、醚類(lèi)、胺類(lèi)、硫化酰胺類(lèi)、吡唑酮衍生物等。萃取分離法包括有機(jī)萃取分離法和反相色層萃取法。目前，溶劑萃取在地質(zhì)金分析研究中也有報(bào)道，但應(yīng)用并不廣泛。

3 地質(zhì)樣品中金的測(cè)定方法及優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1 滴定法

根據(jù)所用試劑的不同，在滴定法測(cè)量金含量時(shí)，可以選擇碘量滴定法和氫醌滴定法兩種方式。對(duì)比來(lái)看，碘量滴定法的優(yōu)勢(shì)在于反應(yīng)速度快，但是對(duì)金的選擇性較差，通常適用于地質(zhì)樣品中金含量較高的情況。如果樣品中金含量較少，測(cè)定誤差較大。而氫醌滴定法的優(yōu)勢(shì)在于選擇性好，操作上也比較簡(jiǎn)單，不過(guò)需要等待一段時(shí)間后試劑才能完全反應(yīng)。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的改良，兩種滴定法的應(yīng)用效果得到了改善，主要應(yīng)用于一些中小型實(shí)驗(yàn)室。如果需要測(cè)定的樣品數(shù)量較多，或是對(duì)于測(cè)定精度有特殊的要求，仍然需要使用其他的測(cè)定方法。

3.2 光度法

光度法的原理是借助于一些特定的顯色劑，在接觸到樣品中金元素時(shí)會(huì)發(fā)生顏色變化，然后通過(guò)對(duì)比顏色變化情況，得出金含量。在運(yùn)用該方法時(shí)，對(duì)于顯色劑的選擇十分關(guān)鍵，目前常用的顯色劑類(lèi)型有硫代米蚩酮、堿性染料等。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，硫代米蚩酮是目前應(yīng)用較為廣泛且測(cè)定結(jié)果比較精確的一種。另外，這種顯色劑還具有較強(qiáng)的抗氧化能力，在測(cè)定中可以避免因?yàn)闃悠分薪饘侔l(fā)生氧化反應(yīng)而干擾測(cè)定結(jié)果。隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)新出現(xiàn)的催化光度法、熒光光度法等在實(shí)踐應(yīng)用中也有良好表現(xiàn)，在選用光度法測(cè)定金含量時(shí)可以加以考慮。

3.3 發(fā)射光譜法

早期測(cè)定金含量時(shí)，常用的是直接光譜法，但是由于土壤樣品中金的含量稀少，隨著測(cè)定要求的不斷提升，這種發(fā)射光譜法因?yàn)椴荒軡M(mǎn)足要求逐漸被淘汰。目前常用的有火試金光譜法和化學(xué)光譜法。以化學(xué)光譜法為例，此法是基于先用化學(xué)法處理試樣,采用適宜的富集分離法將金富集分離，然后采用發(fā)射光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)進(jìn)行測(cè)定。由于對(duì)礦樣中的金進(jìn)行了富集分離，提高了方法的靈敏性、選擇性和準(zhǔn)確性，發(fā)射光譜法是測(cè)定化探樣品中痕量金的主要方法。

3.4 原子吸收光譜法

現(xiàn)階段，土壤樣品中各類(lèi)稀有元素(如Au、Ag、Pb等)的含量測(cè)定，均可以使用原子吸收光譜法。作為一種普適性的微量元素測(cè)定方法，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于測(cè)試方法簡(jiǎn)便、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠、檢測(cè)時(shí)間短等。隨著這一技術(shù)方法的成熟，針對(duì)地質(zhì)樣品中金含量的不同，又可以細(xì)化為多種方法，例如：對(duì)于微量金通常采用火焰原子吸收光譜法，而對(duì)于化探樣品中的痕量金要采用石墨爐原子吸收光譜法才能滿(mǎn)足分析測(cè)定的要求。采用原子吸收光譜法測(cè)定金必須將樣品進(jìn)行化學(xué)處理，經(jīng)富集分離后才能測(cè)定。近幾年出現(xiàn)的一種碳纖維吸附-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定的組合式方法得到了推廣使用，碳纖維材料比普通的活性炭具有更強(qiáng)的吸附能力，同時(shí)配合石墨爐原子吸收光譜法，可以保證金的檢出限更低(可以達(dá)到0.0x×10-9)。整個(gè)過(guò)程全部使用專(zhuān)用設(shè)備來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)了富集---分離---測(cè)定的一體化，不僅減輕了技術(shù)人員的壓力，也能夠提高測(cè)量精度。

3.5 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

隨著測(cè)定技術(shù)的創(chuàng)新以及各類(lèi)新型高精度測(cè)定儀器的運(yùn)用，電感耦合等離子體質(zhì)譜法也逐漸成為現(xiàn)階段測(cè)定地質(zhì)樣品中金含量的重要方法。從外國(guó)的應(yīng)用效果來(lái)看，此法具有測(cè)定速度快、檢出限低等優(yōu)勢(shì)，但是由于國(guó)內(nèi)引進(jìn)這一技術(shù)較晚，目前還沒(méi)有進(jìn)行大范圍使用，主要集中于地質(zhì)化探樣品中痕量金的測(cè)定。

4 結(jié)語(yǔ)

準(zhǔn)確測(cè)定地質(zhì)中金的含量，能夠?qū)φ业V工作提供必要的參考。但是由于自然界中金的含量極不均勻，會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果造成干擾。針對(duì)這種情況，就需要運(yùn)用到金富集分離方法，包含三個(gè)環(huán)節(jié)，首先是利用萃取、吸附等方法使地質(zhì)樣品中分散的金富集起來(lái)；其次是進(jìn)行雜質(zhì)分離，得到純度較高的金；最后再使用滴定法、光度法，測(cè)定樣品中金的含量。目前，可以用于金富集分離的方式方法較多，在具體開(kāi)展地質(zhì)樣品金的測(cè)定時(shí)可以科學(xué)選擇，從而為工作順利開(kāi)展提供技術(shù)支持。