火試金法測(cè)定硫化銅精礦中金、銀含量探討

賴承華

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

隨著國(guó)內(nèi)銅冶煉企業(yè)的不斷發(fā)展，以及國(guó)內(nèi)對(duì)有色金屬資源需求的不斷增加，高品質(zhì)銅精礦資源日趨緊張；而冶煉企業(yè)為了滿足生產(chǎn)需求，大量購(gòu)買拌生元素比較復(fù)雜的含銅物料（銅礦石、銅精礦、銅锍等）。金、銀為含銅物料中的常規(guī)計(jì)價(jià)元素，所以準(zhǔn)確測(cè)定金、銀含量對(duì)工廠結(jié)算具有很重要的作用。然而在日常火試金分析過(guò)程中因存在大量的干擾雜質(zhì)，導(dǎo)致分析結(jié)果容易超差且客戶投訴增多。為了提高實(shí)驗(yàn)室試金分析水平，減少客戶投訴率，本文以復(fù)雜含銅物料為樣本對(duì)試金分析過(guò)程進(jìn)行了探討，指出了復(fù)雜物料測(cè)定過(guò)程注意事項(xiàng)。

2 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

（1）含銅物料，粉狀。

（2）無(wú)水碳酸鈉，工業(yè)純，粉狀。

（3）氧化鉛，工業(yè)純，粉狀，含金量＜0.01g/t。

（4）硼砂，工業(yè)純，粉狀。

（5）二氧化硅，工業(yè)純，粉狀。

（6）淀粉，工業(yè)純，粉狀。

（7） 氯化鈉，工業(yè)純，粉狀。

（8）硝酸，分析純。

（9）乙酸，分析純。

（10）粘土坩鍋。

（11）鎂砂灰皿。

（12）試金爐，最高溫度為1350℃。

（13）灰吹爐，最高溫度為1100℃。

（14）天平（感量1mg）。

（15）超微量天平（感量0.1μg）。

（16）電爐，最高溫度為700℃。

除非另有說(shuō)明，在分析中僅使用確認(rèn)為分析純的試劑和蒸餾水、去離子水或相當(dāng)純度的水。

3 特殊含銅物料的處理

本文所指的特殊含銅物料包括了幾類。第一類是含硒、砷、銻高的含銅物料，如日常分析中的粗硒、白煙塵等；第二類是難熔金屬化合物含量高的含銅物料，如高鎂銅精礦、閃速爐渣、傾動(dòng)爐渣等；第三類是氧化性雜質(zhì)高的含銅物料，如地方銅精礦、地方石英砂等；第四類是含硫、碳高的含銅物料，如浮選銅精礦、地方拌礦、地方石英砂等；第五類是粗銅、廢雜銅含銅物料，如進(jìn)口粗銅、地方廢雜銅等。這些含銅物料在常規(guī)火試金分析過(guò)程中經(jīng)常結(jié)果偏低，嚴(yán)重影響分析質(zhì)量。下文將對(duì)這幾類特殊含銅物料進(jìn)行分析討論。

3.1 硒、砷、銻高的含銅物料

對(duì)于這類物料，可以采用高溫焙燒的方式或者濕法處理的方式將其中的雜質(zhì)元素除去，當(dāng)溫度在600～700℃時(shí)，硒、砷、銻在焙燒的過(guò)程中會(huì)揮發(fā)除去［4］。對(duì)不同硒含量段的物料（已知金、銀真實(shí)含量）進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。由表1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知通過(guò)焙燒或者濕法處理除去硒干擾元素，分析過(guò)程中的金、銀回收率將有顯著提高。

表1 直接火試金法和焙燒除硒對(duì)比實(shí)驗(yàn)

3.2 難熔金屬化合物多的含銅物料

在火試金分析含銅物料過(guò)程中，也存在許多難熔金屬化合物（如：MgO、Gr2O3、Al2O3、Fe3O4等）。這類雜質(zhì)存在使得在熔融過(guò)程中，熔渣的粘度大，流動(dòng)性差，鉛渣分離不好，渣中含有粒狀鉛的現(xiàn)象。其原因是物料中的這些難熔雜質(zhì)熔點(diǎn)太高形成了類似于“耐火材料”體系，難以與二氧化硅形成低熔點(diǎn)的鹽類化合物?，F(xiàn)將熔渣中的各類氧化物列入表2。

表2 熔渣中各類氧化物及其化合物熔點(diǎn) ℃

對(duì)于這類物料，在分析過(guò)程中可以適當(dāng)減少樣品稱樣量,來(lái)有效減少難熔雜質(zhì)對(duì)火試金的影響，同時(shí)增加氧化鉛用量，也可以降低渣的熔點(diǎn)。對(duì)樣品稱樣量和氧化鉛用量進(jìn)行條件性試驗(yàn)。

表3 樣品稱樣量實(shí)驗(yàn)

表4 氧化鉛用量實(shí)驗(yàn)

從表3數(shù)據(jù)可知對(duì)于難熔雜質(zhì)物料，稱樣量在5.00g到10.00g時(shí)分析結(jié)果穩(wěn)定，稱樣量太少，雖然樣品金、銀能夠沉降完全，但是不具有代表性，稱樣量過(guò)多，則不能完全熔融沉降，導(dǎo)致結(jié)果偏低。從表4數(shù)據(jù)可知氧化鉛用量增加到1倍以上時(shí)其分析結(jié)果無(wú)明顯變化。這是由于氧化鉛一種很強(qiáng)的堿性熔劑，同時(shí)又是氧化劑、脫硫劑、貴金屬的捕集劑，在火試金分析方法中的作用有三點(diǎn)：其一是排除試樣中多余的雜質(zhì)（Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Al等）；其二是脫硫防止冰銅的生成；其三是調(diào)節(jié)渣的熔點(diǎn)防止生成“粒狀鉛”。增加氧化鉛用量加大了造渣過(guò)程的流動(dòng)性，有效的降低了熔渣的熔點(diǎn)［7］。

3.3 氧化性雜質(zhì)高的含銅物料

在火試金分析過(guò)程中，有些物料存在高價(jià)氧化物（如：MnO2、Fe2O3、FeGrO4等）［6］。在高溫熔融時(shí)將發(fā)生氧化反應(yīng)，使得到的鉛扣變小，不符合分析要求。對(duì)于這類物料，為了得到合適的鉛扣，在日常火試金分析過(guò)程中，可進(jìn)行二次試金。第一遍先適當(dāng)多加一些淀粉用量，通過(guò)熔融沉降后得到的鉛扣進(jìn)行反推算出適合的淀粉加入量［8］。然后再進(jìn)行第二次試金分析。

3.4 含硫、碳高的含銅物料

在火試金分析過(guò)程中，氧化鉛會(huì)氧化含硫、碳高的含銅物料，被還原成金屬鉛，若硫、碳含量太高，在金屬沉降時(shí)還原出的鉛太多，而導(dǎo)致鉛扣太大，一般可以通過(guò)焙燒的方式將硫、碳除去，再進(jìn)行火試金分析，但這樣操作相對(duì)繁瑣。也可以在配料過(guò)程中加入氧化性物質(zhì)防止過(guò)多的鉛被還原。這里加入硝酸鉀，利用其氧化性影響爐料，獲得合適的鉛扣。因硫、碳含量高會(huì)導(dǎo)致熔融過(guò)程反應(yīng)劇烈，而使熔融物飛濺。故在配料時(shí)要多加些覆蓋劑。在物料熔融時(shí)也應(yīng)迅速升高爐溫和加入粗二氧化硅，防止在低溫下氧化鉛與二氧化硅反應(yīng)而未與硫化物反應(yīng)［5］。

3.5 粗銅、廢雜銅含銅物料

粗銅物料的銅含量一般在95%以上，對(duì)于這類含銅量高，其他雜質(zhì)含量較少的物料，可參照粗銅國(guó)標(biāo)分析方法進(jìn)行分析檢測(cè)。而廢雜銅這類含銅物料其主要成分一般都是銅含量高的電子垃圾。在火試金分析中因各種金屬雜質(zhì)含量高而導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)出金、銀含量。對(duì)于這類物料可適當(dāng)?shù)臏p少樣品稱樣量，加大二氧化硅和氧化鉛的用量，同時(shí)延長(zhǎng)保溫時(shí)間來(lái)進(jìn)行處理。否則在熔融時(shí)金屬雜質(zhì)多而導(dǎo)致造渣能力不足，沉降不完全。銅和其他金屬雜質(zhì)未被大量除去，灰吹時(shí)出現(xiàn)“凍住”現(xiàn)象，加大熔劑的用量則有助于在熔融時(shí)充分反應(yīng)除去物料中的銅和金屬雜質(zhì)［3］。也可以采用濕法進(jìn)行處理，加大樣品稱樣量，使其更具有代表性。

表5 氧化鉛用量實(shí)驗(yàn)

表6 熔融保溫試驗(yàn)

稱取5.00g樣品進(jìn)行氧化鉛空白試驗(yàn)和熔融保溫試驗(yàn)，由表5數(shù)據(jù)可知當(dāng)氧化鉛用量大于200g時(shí)，分析數(shù)據(jù)結(jié)果穩(wěn)定。由表6數(shù)據(jù)可知當(dāng)熔融保溫時(shí)間超過(guò)20min時(shí)，分析數(shù)據(jù)結(jié)果穩(wěn)定。雖然氧化鉛用量超過(guò)200g，或者保溫時(shí)間超過(guò)20min也能得到準(zhǔn)確結(jié)果，但從節(jié)約資源和成本控制的角度考慮，氧化鉛最佳用量應(yīng)控制在200～250g之間，保溫時(shí)間應(yīng)控制在20～25min之間。

3.6 非常規(guī)合粒處理

對(duì)于復(fù)雜含銅物料而言，因其雜質(zhì)含量高，灰吹之后合粒基本上都是“花”的。 對(duì)于這種情況，銀采用硫氰酸鉀滴定法進(jìn)行滴定測(cè)定［1］。金粒在分金過(guò)程會(huì)出現(xiàn)不同的情況：（1）加入硝酸反應(yīng)時(shí)會(huì)碎成粉末狀，對(duì)于這樣的金粒直接用王水溶解后采用AAS測(cè)定［2］；（2）金粒在退火之后雖是完整的一粒但金屬光澤度不夠，其原因是金粒中含有其他貴金屬雜質(zhì)，可直接采用AAS測(cè)定；（3）在與硝酸反應(yīng)過(guò)程中金粒有小部分碎成粉末狀但大部分金粒完好，且具有金屬光澤。這種情況可采用大顆粒金粒稱重，粉末狀金粒采用AAS測(cè)定。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)復(fù)雜含銅物料的處理進(jìn)行了探討。針對(duì)不同的物料，溶劑用量和熔融時(shí)間都有所不同。根據(jù)物料中雜質(zhì)基體及含量的不同選擇合適的預(yù)前處理、配料比和熔融時(shí)間。這樣有助于提高分析準(zhǔn)確率，保證分析質(zhì)量，減少客戶投訴率。