金礦樣分析前處理技術(shù)探討

楊升

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局324地質(zhì)隊(duì)， 安徽池州 247000）

0 引言

金在大自然中，存在形式很復(fù)雜，在這些巖石礦物中常伴生有銻、砷、硫及有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)[1]，不消除這些雜質(zhì)，測(cè)金得不到很好的結(jié)果。目前世界上的金礦資源約70%屬于難處理金礦，在我國(guó)已探明的金礦儲(chǔ)量中，有30%為難處理金礦，其中含砷、銻等硫化金礦最難處理，已成為我國(guó)今后金礦開發(fā)和利用的制約瓶頸[2～3]。在金礦樣品中含有砷、硫、銻及有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)的分析前處理技術(shù)探討有極其重要的意義。

由于金具有很好的延展性，不易破碎，往往在礦石中分布不均勻，含量又較低顆粒效應(yīng)明顯[4～5]等特點(diǎn)，礦石中金的存在形式、粒度大小差別很大。一般測(cè)定金的方法中以大稱樣量測(cè)定礦樣中的金，由于稱樣量過大，樣品在馬弗爐中難以被完全灰化。本文充分考慮到試樣本身的代表性和均勻性，采取棒磨機(jī)打磨、盤磨機(jī)研磨樣品，使得樣品具有較好的均勻性和代表性，根據(jù)含金量情況，適當(dāng)減少稱樣量。本法操作簡(jiǎn)單、原理簡(jiǎn)明、實(shí)驗(yàn)要求低，而且對(duì)常量金的測(cè)定有較高的準(zhǔn)確度，便于廣泛普及應(yīng)用，更適合測(cè)定礦石中的金。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑材料與儀器設(shè)備

棒磨機(jī)，盤磨機(jī)，天平（杭州萬特衡器有限公司），瓷方舟（唐山市豐南區(qū)燕山工業(yè)瓷廠），高溫爐（上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司），數(shù)顯控溫不銹鋼電熱板（常州萬合儀器制造有限公司），氯化銨(AR)。

GBW(E)070013(GAu-16)、GBW(E)070015(GAu-18)均為金礦石成分國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（地礦部物化探研究所），認(rèn)定值[ω(Au)/10-6]分別為1.09和10.00。不確定度分別為0.03和0.2。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

稱取10.00g礦樣（根據(jù)含量選擇取樣量）于瓷方舟中，加NH4Cl10.0g與礦樣混勻后低溫放入馬弗爐中，把溫度調(diào)至350℃焙燒至煙冒盡，依次把溫度調(diào)高100℃焙燒至礦樣煙冒盡。直至溫度升至650℃樣品冒盡煙止。冷卻，取出，將焙燒好的樣品轉(zhuǎn)移至事先編好號(hào)的且潔凈的250ml燒杯中，加水潤(rùn)濕。

2 結(jié)果與討論

2.1金礦石樣品加工

采用棒磨作用較好的棒磨機(jī)和粉碎作用較好、具有擠壓、剪切力的盤磨機(jī)，兩者結(jié)合對(duì)金礦樣品的研磨和粉碎有較好的效果。

為了避免漏礦、丟礦和成礦假象的現(xiàn)象，取樣多，少縮分。即使這樣，縮分過程中流失概率較大，且RSD＞10%，準(zhǔn)確度和精密度差。結(jié)果如表1，

表1 基本分析樣與棄樣分析結(jié)果對(duì)照表Table 1.Comparison of analysis results between basic analysis samples and abandoned samples

因此礦樣按新的加工樣品程序，應(yīng)根據(jù)金礦樣品賦存狀態(tài)、特點(diǎn)、類型進(jìn)行試驗(yàn)后制定新的加工工藝。將礦樣裝入事先編好號(hào)棒磨筒中破碎，其中的自然金粒得到較充分的破碎,提升了破碎效果,從而有效地避免了丟礦現(xiàn)象。同時(shí)也消除了分析結(jié)果偏高而導(dǎo)致的成礦假象。棒磨好的礦樣放在編好號(hào)的盤磨機(jī)中研磨至所需粒度。樣品的均勻性和代表性有了很好的提高，因此稱量樣品可以適當(dāng)減少取樣量。棒磨、盤磨好的樣品基本分析和外檢測(cè)定值基本一致。實(shí)驗(yàn)證明：礦樣經(jīng)過前處理（新的加工流程）來制備樣品,按照試驗(yàn)方法主副樣分析結(jié)果相符，RSD＜4.0%，符合地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的要求。樣品的均勻性和代表性得到了有效的解決。結(jié)果如表2

表2 基本分析樣、棄樣分析結(jié)果與外檢測(cè)定值對(duì)照Table 2.Analysis results of basic analysis samples and abandoned samples against externally tested values

2.2焙燒氧化法

2.2.1基本原理

地質(zhì)樣品中的金礦石常含有一定量的銻、砷、硫、碳有機(jī)質(zhì)等有害組分，嚴(yán)重干擾金的測(cè)定，加入氯化銨混勻焙燒，在650焙燒一定時(shí)間銻去除率達(dá)98%以上，其他砷、硫、碳有機(jī)質(zhì)等有害組分也幾乎完全除去[6]。硫及碳等物質(zhì)燃燒除去通過焙燒氧化法，將金礦中的硫、有機(jī)質(zhì)、砷等氧化。形成滲透性好的、多孔的焙砂，使金的浸出率提高[7]。NH4Cl除Sb[8]，礦樣中金的組份轉(zhuǎn)化為金屬氯化物（凝聚相的），附存在礦樣中。銨鹽成氣態(tài)揮發(fā)出去，從而解決了礦樣中的金粒在焙燒過程中易結(jié)塊，難以被王水溶液完全溶解的情況。

2.2.2除雜質(zhì)的原因

在自然界中，金的賦存狀態(tài)很復(fù)雜，主要以元素狀態(tài)散布在石英脈等巖石層中或砂礦中，特別在銻、砷等硫化礦中常伴生有金，金、銻、砷等共生礦石中，銻含量可達(dá)百分之幾十，不消除銻等雜質(zhì)，測(cè)金得不到好的結(jié)果。其原因一：在焙燒過程中，銻在高溫中易結(jié)塊，包裹金。熔礦時(shí)很難被王水完全熔解；二是在制備樣品溶液過程中，當(dāng)溫度和酸度偏低時(shí)，銻化合物發(fā)生水解，其產(chǎn)物易吸附金[9]；砷、硫及有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)對(duì)金的測(cè)定干擾嚴(yán)重。因此，通過焙燒法除去雜質(zhì)。

2.2.3選擇焙燒溫度

樣品中的硫、砷、碳及有機(jī)質(zhì)等可通過階梯升溫焙燒除去，每升溫100℃焙燒樣品至煙冒盡。直至溫度升至650℃樣品冒盡煙止，溫度不宜高于700℃。銻的氯化物在110℃開始揮發(fā)，金的氯化在265℃才開始揮發(fā)，用王水溶解礦樣時(shí)，電熱板溫度調(diào)節(jié)于150℃。

2.2.4選擇除Sb條件

（1）選擇NH4Cl用量

NH4Cl用量的選擇以樣品焙燒后不結(jié)塊，呈松散狀態(tài)，且易被王水溶液溶解而定。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)NH4Cl加入量為10.0g時(shí)，即與樣品試樣質(zhì)量比為1：1時(shí)，焙燒后樣品松散，易被王水溶解，除銻效果最佳；不加NH4Cl或加少量時(shí)，礦樣中銻無法除去或除盡，焙燒后易結(jié)塊，王水無法充分溶解金。當(dāng)加入量為20g時(shí)，焙燒后樣品過于松散且體積大易溢出，焙燒時(shí)間延長(zhǎng)，而且浪費(fèi)試劑。

（2）銻影響金的測(cè)定

銻金樣品中在未加氯化銨時(shí)有結(jié)塊現(xiàn)象，在加熱熔樣過程中結(jié)塊沉于燒杯底部，無法被王水完全熔解，溶液較清亮，停止加熱溫度降低后，在轉(zhuǎn)移稀釋過程中溶液的溫度和濃度都降低了，銻在礦樣中的化合物發(fā)生水解，生成了白色的銻化合物水解產(chǎn)物吸附了部分金至沉淀中，金的回收率隨著銻含量的增加而降低(73.05%～83.50%)，見表3，所以除盡銻，防止銻包裹金及其銻的水解化合物吸附部分金，提高金的回收率。

表3 銻化合物水解吸附的金量Table 3.Amount of gold adsorbed by hydrolyzed antimony compound

（3）加氯化銨對(duì)金測(cè)定的影響

在加入了氯化銨的礦樣在階梯升溫焙燒后沒有結(jié)塊呈蓬松狀態(tài)，形成了多孔的、滲透性好的焙砂。礦樣中金的組份轉(zhuǎn)變?yōu)槟巯嗟慕饘俾然?，銨鹽成氣態(tài)釋放出去，銻的化合物完全與氯化銨絡(luò)合沒有水解，金與王水完全反應(yīng)。提高了金的浸出率。

表4 王水溶礦時(shí)加入氯化銨的金回收率Table 4.Gold recovery rate after ammonium chlorideis added in aqu regia that is desolving ore

2.3樣品分析前處理及驗(yàn)證

選擇兩個(gè)金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GAu-16、GAu-18，各稱取適量的兩份(再精確摻有一定量的銻、砷、硫、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì))，其中一份按照實(shí)驗(yàn)方法前處理，經(jīng)過前處理的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定值與認(rèn)定值相符，RSD均小于4.0%；而沒有經(jīng)過預(yù)處理的摻有一定量的銻、砷、硫、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)的金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定值與認(rèn)定值不符，RSD均大于6.0%，結(jié)果分別見表5和表6。

表5 經(jīng)過前處理標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)金的測(cè)定結(jié)果(n=6)Table 5.Determination results of gold in referencematerial after pretreatment(n=6)

實(shí)驗(yàn)中可以觀察到，在分析前經(jīng)過處理的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在階梯升溫焙燒后沒有結(jié)塊呈蓬松狀態(tài)，礦樣中金的組份轉(zhuǎn)變?yōu)槟巯嗟慕饘俾然?，銨鹽成氣態(tài)釋放出去，銻的化合物完全與氯化銨絡(luò)合沒有水解，金與王水完全反應(yīng)。提高了金的浸出率，消除了砷、硫、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)的干擾。

3 結(jié)論

對(duì)金礦樣品的分析，首先必須考慮金樣品的均勻性和代表性，再次消除銻、砷、硫、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)的干擾。采用棒磨機(jī)打磨、盤磨機(jī)研磨使樣品更加均勻和代表性，階梯升溫焙燒氧化法除雜質(zhì)干擾，地質(zhì)樣品中分析前預(yù)處理工作對(duì)金含量的準(zhǔn)確測(cè)定具有非常重要的作用。本法值得在行業(yè)，各實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行推廣普及應(yīng)用。并且方法適用于大批量地質(zhì)樣品的分析，結(jié)果滿足需求。

表6 沒有經(jīng)過前處理標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)金的測(cè)定結(jié)果(n=6)Table 6.Determination results of gold in reference material without pretreatment(n=6)