礦石中金含量的化驗(yàn)方法分析

劉長(zhǎng)遠(yuǎn)

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊(duì)，貴州 六盤(pán)水 553000）

1 礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)概述

礦體工業(yè)的價(jià)值與含金量的多少有著密切關(guān)聯(lián)。我國(guó)礦產(chǎn)資源種類繁多，數(shù)量巨大，但是礦產(chǎn)質(zhì)量貧富不均，不同地區(qū)的礦產(chǎn)資源含金程度也存在不同。開(kāi)采礦產(chǎn)資源的工程周期較長(zhǎng)、建設(shè)成本與維護(hù)成本較高，另外山體地質(zhì)與地貌情況復(fù)雜，增加了開(kāi)采的難度與風(fēng)險(xiǎn)，若技術(shù)與設(shè)備不與時(shí)俱進(jìn)，則無(wú)法獲得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)收益。因此，我國(guó)對(duì)原有的技術(shù)手段進(jìn)行不斷創(chuàng)新，改進(jìn)、調(diào)整測(cè)試方法，以期促進(jìn)礦產(chǎn)資源的使用效率，為國(guó)家與企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 礦石中金含量的分析方法

2.1 分析化驗(yàn)前的準(zhǔn)備

2.1.1 樣品的制備

為得到符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的含金礦石樣品，具體操作流程如下：1）選擇外形利于研磨、雜質(zhì)少的礦石，確定具體的試驗(yàn)工藝，制定好相應(yīng)的方案，在外部干擾因素少的環(huán)境下開(kāi)展試驗(yàn)；2）將礦石放進(jìn)輥式破碎機(jī)中碾碎，使得含金礦石處于中碎狀態(tài)；3）將粗磨的含金礦石放入圓盤(pán)粉碎機(jī)中，粉碎兩次即可，使得礦石粒徑小于0.25mm；4）對(duì)0.25mm以下的含金礦石樣品進(jìn)行縮分處理，保證粒徑小于0.074mm。在以上步驟的基礎(chǔ)上，進(jìn)行4～6次篩分，并計(jì)算樣品的平均粒徑，保證95%以上的顆粒樣品符合試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，由于金的硬度較低，要合理控制研磨的粒度與時(shí)長(zhǎng)，確保樣品中金的性能仍維持在正常水平。

2.1.2 樣品的溶解

樣品制備完成后，為了提高最終分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，要對(duì)樣品進(jìn)行溶解，去除雜質(zhì)。一般采用以下三種方法：1）HCl-NaClO3-NH4NF2溶解法。采用此方法時(shí)需要相對(duì)密封的環(huán)境，具有良好的溶解水平；2）聚乙烯溶解法。采用此方法時(shí)，需要將樣品放入封閉容器的沸騰溶劑中，溶解40min，直至完全溶解，優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確性高；3）KClO3+HNO3溶解法。此方法的操作步驟較為簡(jiǎn)單，適用范圍廣。綜合來(lái)看，第三種方法較為合理，既符合環(huán)保要求，還有效保證了金的質(zhì)量與性能。

2.2 滴定測(cè)定分析法

滴定測(cè)定分析法是指將一種已知濃度的溶液逐滴加入到需要測(cè)定的實(shí)驗(yàn)溶液中，直到出現(xiàn)符合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，便完成了滴定測(cè)定分析法的相關(guān)步驟。如出現(xiàn)顏色變化、出現(xiàn)沉淀等現(xiàn)象時(shí)，結(jié)束滴定。此方法的特點(diǎn)是，準(zhǔn)確度高、簡(jiǎn)便快捷，適用于金的各種常量分析，與泡沫塑料富集法和活性炭吸附法配合使用，可保證分析化驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。在各種分析測(cè)試的方法中都會(huì)涉及到滴定分析法，如活性炭富集碘量法和氫醌法。前者在pH＜9時(shí)不用考慮酸度和絡(luò)合效應(yīng)的影響，需注意含金礦的樣品物性、注意滴定的順序。后者對(duì)于酸度的可容性很高，一定酸度范圍內(nèi)的含金溶液都能夠得到準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，但由于反應(yīng)過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，受到回頭效應(yīng)的影響，易造成結(jié)果不準(zhǔn)確[1]。

2.3 火法試金

火法是比較傳統(tǒng)的一種分離和富集的方法，眾多火法中最常用的是硫試金，硫試金具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）取樣量最好在10～100g，能夠避免貴金屬效應(yīng)的影響，加強(qiáng)結(jié)果的精準(zhǔn)性；2）富集效果好、適用范圍廣，回收貴重金屬的效果較其他方法要好；3）準(zhǔn)確性高、操作步驟少，通過(guò)該方法處理后的含金礦石可直接用于物相分析法、X射線分析法等，有效縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。但是火法試金的操作成本比較高，需要利用其它稀有元素來(lái)試金，且部分元素毒性較強(qiáng)，對(duì)人體產(chǎn)生的危害較大，在日常的工作中很少使用，多用于第三方檢測(cè)和仲裁。

2.4 比色分析法

比色分析法測(cè)量出的結(jié)果準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)靈敏度高、精密度好，且結(jié)果誤差小。在現(xiàn)階段，該方法適用于測(cè)試微量或是高含量的礦石樣品，所用到的儀器易于購(gòu)買(mǎi)且價(jià)位低廉，實(shí)驗(yàn)人員能夠很快上手。

2.4.1 實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，采用的顯色劑一般是有機(jī)的，因?yàn)闊o(wú)機(jī)顯色劑容易降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。有機(jī)顯色劑包括三苯甲烷堿性燃料、醌亞胺類燃料、吖啶類燃料、喹啉類燃料等。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，向不同濃度的含金溶液中加入染色劑，并與預(yù)先設(shè)定好的空白樣品進(jìn)行對(duì)照，根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)，便可得出具體的結(jié)果。

2.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

由于比對(duì)樣品是使用燃料才顯色的，這些燃料大多含有酮、醛等對(duì)身體有害的元素，存在安全隱患，并且實(shí)驗(yàn)過(guò)程繁瑣。試驗(yàn)人員需熟練掌握比對(duì)知識(shí)與技能，才能夠保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確無(wú)誤。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，比色法的應(yīng)用范圍在逐漸減少，大多開(kāi)始使用原子吸收分光光度法，有效避免了各種問(wèn)題的發(fā)生[2]。

2.5 原子吸收分光光度法

該方法對(duì)于不同的礦石有不同的實(shí)驗(yàn)要求。例如石英礦、金精礦等。因?yàn)榈V石的組成與形態(tài)復(fù)雜，且內(nèi)部機(jī)理不均勻，同時(shí)還存在含有硫元素、銻元素的化合物，使得實(shí)驗(yàn)的難度會(huì)有所加大。在試驗(yàn)前需要將樣品放入冷水中浸泡5h以上，加熱烘干的時(shí)間也不得小于4h，這樣才可有效保證礦石產(chǎn)品不會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊的問(wèn)題。原子吸收分光光度法一般分為冷、熱兩種溶解法。熱溶解法耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)、用酸量較大。冷溶解法又可具體分為三種方法。因此，以冷溶解法的具體實(shí)驗(yàn)流程為例。需提前準(zhǔn)備400mL燒杯、雙級(jí)旋片式真空泵、水浴鍋、滴定管、50mL坩堝、馬弗爐電熱蒸餾水器等。

2.5.1 實(shí)驗(yàn)方法

10～50g樣品置于燒杯中，加入王水，分次加入10～20mL高硫化礦，直到反應(yīng)不再激烈，再加100～120mL正王水，在電熱板上加熱40min以上，直到液體體積為50mL時(shí)取下并稀釋至150mL，使得可溶性鹽全部溶解。再加入1g活性炭進(jìn)行抽濾，反復(fù)進(jìn)行三次，清洗殘?jiān)簧儆?次。再用溫?zé)嵴麴s水洗8～10次后用王水處理放入坩堝中，放入650℃電阻箱中進(jìn)行灰化，在750℃下進(jìn)行灰化處理，取出冷卻后用25%氯化鈉溶液滴定，其后轉(zhuǎn)入比色管中測(cè)試金的含量。

2.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在實(shí)際的操作過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的操作技能與素質(zhì)水平要求較高，為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)流程的每個(gè)階段的每個(gè)步驟，在實(shí)驗(yàn)前細(xì)心檢查每個(gè)實(shí)驗(yàn)器械，盡量減少原子吸收分光光度法的測(cè)試時(shí)間，避免使用的試劑對(duì)環(huán)境的人員造成二次污染和傷害。要對(duì)大批量的含金礦石樣品進(jìn)行分析試驗(yàn)，要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)比例擴(kuò)大試劑的用量，以此達(dá)到快速準(zhǔn)確的檢測(cè)指標(biāo)。

2.6 活性炭富集碘量法

該方法是滴定分析方法的一種，實(shí)驗(yàn)原理是Au3++3e→Au+，采用的滴定劑有 Cu2+、Cr3+、Mn2+等。需要準(zhǔn)備的裝置包括50L坩堝、150mL燒杯、250mL容量瓶、過(guò)濾裝置、馬弗爐、真空泵、陰極燈、吸收光譜儀等?？刂茥l件為燈電流3.8mA，氣體、乙炔壓力為0.2MPa，02nm的狹縫寬帶。試劑有王水（1+1）、硝酸／鹽酸分析純、活性炭、氯化鈉溶液等。

2.6.1 實(shí)驗(yàn)方法

在天平上稱取20.0g樣品置于坩堝中，并一同放進(jìn)馬弗爐中在650℃下加熱2h，取出冷卻至室溫后加水潤(rùn)濕，并倒入100mL王水，再次加熱1h，取出冷卻，加入0.5～1.0g活性炭吸附后定容于容量瓶，吸100mL清液置于燒杯中，加活性炭0.5～1.0g，充分?jǐn)嚢璩恋?h后用2%鹽酸洗后沉淀，再次放入活性炭，并直接將濾紙放入坩堝，在650℃下進(jìn)行灰化處理。加入王水的作用是讓金全部溶解，活性炭主要是吸附溶液中的酸度，且范圍很寬，1～6mol／L的鹽酸介質(zhì)和10%～40%的王水都能對(duì)礦中的金進(jìn)行定量、吸附。操作過(guò)程中要注意，加熱蒸干時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，溫度不宜過(guò)高，達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)即可，30min就能使含金量減少1.5%～2%。

值得注意的是，活性炭與紙漿的比例為1∶1至1∶5，使用活性炭洗發(fā)金的溫度應(yīng)控制在15～35℃，灰化的作用是去除活性炭吸附的雜質(zhì)元素，如As、Sb等，以此保證金的純凈。同時(shí)還要控制碘化鉀的用量、鉛的含量等，為避免碘被氧化，應(yīng)放置在棕色瓶中。在碘中加入金測(cè)出空白值后，再加入不同含量的含金溶液，若有紫色出現(xiàn)，便可返回。

2.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

采用活性炭富集碘量法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、便捷，并且結(jié)果準(zhǔn)確性高，作為礦體企業(yè)中的實(shí)驗(yàn)操作人員都可以快速地掌握該方法的工藝，若在試驗(yàn)過(guò)程中遇到未曾預(yù)料的問(wèn)題，通過(guò)查閱書(shū)籍和相關(guān)資料就可以得到解決。該方法能夠有效提升金的分析質(zhì)量，使得試驗(yàn)結(jié)果更加地準(zhǔn)確[3]。

2.7 氫醌法

該方法也是滴定分析方法中的一種，具體實(shí)驗(yàn)原理有Au3++3e→Au，采用氫醌法滴定金溶液，吸附率高達(dá)98%，主要是在一定的酸度下使用濃度為13mg／g的磷酸三丁酯酸纖維富集金。試驗(yàn)表明，在特定體系中密閉溶解40min，便可使得礦石中的金全部溶解出來(lái)，且與國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)相符合，滿足了金測(cè)定的需求。

2.8 物相分析法

物相指的是礦石中各種元素的存在狀態(tài)，一種元素有時(shí)會(huì)以多種狀態(tài)存在。物相分析法就是觀測(cè)金在礦石中的賦予狀態(tài)。以礦石中的鐵元素為例，在赤鐵礦、菱鐵礦、磁鐵礦中的賦予狀態(tài)大不相同，且存在較大的差異，但相同之處在于幾者都含有Fe3O4，在這基礎(chǔ)上繼續(xù)判斷各個(gè)礦石的回收率。對(duì)于含金礦石來(lái)說(shuō)，提高回收率也是主要目標(biāo)之一。

3 樣品化驗(yàn)結(jié)果分析方法

在實(shí)際的化驗(yàn)過(guò)程中，化驗(yàn)數(shù)據(jù)不會(huì)像實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)據(jù)那樣簡(jiǎn)單，通常數(shù)量巨大而且難處理。一般情況下，宜采用回歸方程來(lái)分析眾多數(shù)據(jù)，并建立起回歸直線來(lái)處理，可以增加實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度。

具體處理步驟可歸納為以下幾點(diǎn)：1）將基本分析和檢查分析與計(jì)算平均誤差進(jìn)行對(duì)照，并作出相應(yīng)的評(píng)價(jià)，得出結(jié)論；2）進(jìn)行系數(shù)計(jì)算，得出是否存在系統(tǒng)誤差的結(jié)論，直到不存在誤差為止；3）檢測(cè)相關(guān)系數(shù)是否為線性顯著，若無(wú)將到此為止；4）建立線性回歸方程，進(jìn)行分析；5）利用回歸值和檢查結(jié)果做分析，得出礦石金的品位是優(yōu)勢(shì)劣的結(jié)論。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，選擇合適的金分析化驗(yàn)方法是測(cè)定過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，加強(qiáng)化驗(yàn)的準(zhǔn)確性與分析結(jié)果的可靠性，能夠保證我國(guó)合理利用礦產(chǎn)資源，推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。