火試金法測定銅精礦中金、銀含量影響因素分析

賴承華

(江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

火試金富集金銀分析是國際公認的貴金屬分析測試經典方法，也是我國標準仲裁檢驗方法，它具有取樣代表性好、適應性廣、富集效果好、測定準確等特點。具有其他檢測方法不可取代的作用。但該方法因其勞動強度大、材料能耗高、環(huán)境污染大等問題，在國內很少采用。為了提高實驗室試金分析水平，減少勞動強度、減少污染，以德興銅精礦大樣為樣本對試金分析方法在配料比、氧化鉛用量、熔融時間、灰吹溫度、鉛扣大小這幾個方面進行了分析改進。

2 實驗試劑和儀器

2.1 實驗試劑：銅精礦，粉狀；無水碳酸鈉，工業(yè)純，粉狀；氧化鉛，工業(yè)純，粉狀；硼砂，工業(yè)純，粉狀；二氧化硅，工業(yè)純，粉狀；淀粉，工業(yè)純，粉狀；氯化鈉，工業(yè)純，粉狀；硝酸，分析純；乙酸，分析純。

2.2 實驗儀器：黏土坩堝；水泥-鎂砂灰皿；試金爐，最高溫度為1350 ℃；灰吹爐，最高溫度為1100 ℃；天平(1 mg/220 g)；微量天平(0.1 μg/2.1 g)；電爐，最高溫度為700℃。

除非另有說明，在分析中僅使用確認為分析純的試劑和蒸餾水、去離子水或相當純度的水。

3 實驗步驟

3.1 試金配料[1]：根據樣品化學組成和金屬含量進行配料，配料的一般原則(復雜的樣品本文暫不討論)是根據樣品含硫量確定：若含硫量<30%，則稱10 g樣品；含硫量≥30%，則稱20 g樣品，進行配料：加入一定量的碳酸鈉、二氧化硅、硼砂、面粉(硝酸鉀)、氧化鉛充分混勻，覆蓋10 mm厚的食鹽。

3.2 樣品熔融：將配好料的黏土干鍋置于900 ℃的試金爐中保溫10分鐘，在30 min內升溫至1100 ℃，保溫15 min出爐。將熔融物倒入預熱好的且涂有油的鑄鐵模中，冷卻5 min后將鉛扣和熔渣分離，按順序將鉛扣放入木盤中。

3.3 樣品灰吹：將鉛扣放入已在灰吹爐預熱25 min的水泥-鎂砂灰皿中，關上爐門，待鉛扣完全融開后稍微開點爐門，當合粒出現(xiàn)閃光后，應迅速將灰皿移入到門口放置的托盤中。

3.4 消除合粒表面雜質：把試金合粒從灰皿中挾出并錘成薄片，放入30 mL的瓷坩堝中；加入10 mL～15 mL，6 mol/L乙酸溶液，加熱、煮沸至2 mL～3 mL取下。稍冷，用蒸餾水洗滌3次，棄去洗液，將合粒放到瓷坩堝中，放置在電爐中烘干后稱重。

3.5 分金：將稱重后的合粒放入30 mL的瓷坩堝里，加入20 mL熱的1+7的硝酸，在低溫電爐上加熱，待合粒不再產生氣泡后，再加入20 mL 1+1的硝酸繼續(xù)加熱20 min～40 min。反應停止后，取下冷卻，用蒸餾水洗滌三次，將瓷坩堝中的金粒置于電爐上退火烘干5 min，取下稱金粒的重量。

3.6 計算：根據兩次稱得的合粒重計算出金、銀含量。銀也可用容量法測定。

4 結果與討論

4.1 配料比對分析結果的影響

碳酸鈉、二氧化硅、硼砂作為火試金分析方法的主要熔劑，通過高溫熔融，把待測定的貴金屬與樣品中的基本成分分離。加入的各種試劑所起的作用不盡相同。因此對碳酸鈉、二氧化硅、硼砂分別進行不同用量實驗(見表1，表2，表3)，來確定其最佳配比[2]。

表1 不同碳酸鈉用量實驗

表2 不同二氧化硅用量實驗

表3 不同硼砂用量實驗

碳酸鈉是試金分析中常用的堿性熔劑，在熔融時易與堿金屬硫化物作用形成硫酸鹽。從表1實驗所得數據可以看出碳酸鈉用量在35.0 g-40.0 g時，形成的鉛扣比較好，渣型較好；若用量太少，除雜效果不理想導致結果偏低；用量太多，則在熔融過程中會使樣品溢出造成損失。

二氧化硅是試金分析中的酸性熔劑，其主要作用是控制熔渣的硅酸度，以使鉛扣與熔渣很好地分離。從表2中可以看出二氧化硅用量在10.0 g～15.0 g時形成的鉛扣比較好，渣型較好。若二氧化硅加入量少，物料造渣能力變弱，鉛扣不能將熔渣中的金、銀等貴金屬富集完全，結果偏低；其加入量過多，熔渣顏色逐漸變黑，渣的流動性變差，硫沒有徹底脫凈所致渣中所含金屬硫化物增多，產生微觀的“冰銅效應”吸附少量的金銀，導致分析結果偏低[3]。

硼砂是一種活潑而易熔的酸性熔劑，它在熔煉過程中在350 ℃時開始失去結晶水，并迅速膨脹。因此在配料中使用過量的硼砂容易引起熔煉時物料溢出[4]，造成坩堝內試樣的損失。從表3中可以看出硼砂用量在7.0 g～10.0 g時形成的鉛扣比較好，渣型較好，分析結果較好。

4.2 加入氧化鉛量對分析結果的影響

氧化鉛是一種很強的堿性熔劑，同時又是氧化劑、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：其一是排除試樣中多余的雜質(Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Al等)，其二是脫硫防止冰銅的生成，其三是調節(jié)渣的熔點防止生成“粒狀鉛”。取實驗樣按照分析步驟進行，加入不同氧化鉛含量下的分析結果見表4。

表4 氧化鉛不同用量實驗

從表4可知，當氧化鉛加入量多于100 g時，實驗結果沒有明顯變化(高銅樣品除外)，氧化鉛加入量少于100 g時，實驗結果偏低。

4.3 樣品熔融升溫時間對分析結果的影響

將配好料的黏土坩堝置于900 ℃的試金爐中保溫10分鐘，升溫至1100 ℃，然后保溫10分鐘，取實驗樣品按照步驟進行，在不同升溫時間下的分析結果見表5。

表5 不同升溫時間下的實驗

從表5可知，當試金爐升溫時間為20 min～30 min時，實驗結果沒有明顯變化，升溫時間少于20分鐘時，實驗結果偏低，金、銀未能完全富集。這是因為在造渣期間升溫過快，使得鉛沉降得太快，影響捕集效果。

4.4 樣品灰吹溫度對分析結果的影響

灰吹溫度是銀損失的主要因素，在灰吹過程中，鉛通過氧化放熱，使灰皿的溫度高于爐溫達到氧化鉛熔點，取實驗樣品按步驟進行，在不同灰吹溫度下的分析結果見表6。

表6 不同灰吹溫度下的實驗

從表6可知灰吹溫度在860 ℃以下時，鉛扣融不開，不能進行灰吹操作，當在880 ℃到900℃時，實驗結果沒有明顯變化，在灰皿上方出現(xiàn)羽狀結晶。高于900 ℃時實驗結果明顯偏低。(不同灰吹爐之間爐況、溫度存在差異，應以灰皿上方出現(xiàn)羽狀結晶為最佳溫度)

4.5 鉛扣大小對分析結果的影響

在火試金分析過程中，鉛扣的大小對分析結果的影響是非常大的，通過控制硝酸鉀和面粉的加入量控制鉛扣大小[5]，按步驟進行，不同重量下的鉛扣分析結果見表7。

表7 不同大小的鉛扣下的實驗

從表7可知，鉛扣控制在30 g到40 g之間，分析結果沒有明顯變化，當鉛扣小于30 g時金銀開始富集不完全，導致結果偏低，而大于40 g時鉛扣灰吹時間過長，導致少部分銀損失。

5 結論

通過實驗研究可以得出火試金富集銅精礦中金、銀分析方法中，用傳統(tǒng)的配料、進爐、灰吹會造成一定的資源浪費、本文通過對其配料比、氧化鉛用量、熔融升溫時間、灰吹溫度、鉛扣大小等因素的探討，得出了有效的方法。隨著化驗室試金分析試樣的不斷增多，采用此方法具有節(jié)約材料，縮短分析時間的效果，每年可以節(jié)約大量的分析成本，而且分析結果和及時率報出將明顯提高，也響應了貴冶“降本爭效”的號召。