地質樣品中金分析方法的不穩(wěn)定因素與干擾消除

瞿步業(yè)

（甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020）

當前地質樣品中金的分析測試精度在地質樣品分析測試技術水平和儀器設備的改進中得到了很大提高，地質樣品范圍較廣，可以構造不同固體，其中含有明金礦石、土壤、巖石以及水系沉積物等地質樣品，對這些樣品進行分析測試，必須通過分離富集制成溶液后才能測定，主要是因為含金地質樣品加工制備代表性和均勻性難以保證[1]。一般地質樣品分析方法主要有樣品分解和分離富集，在過程中如果樣品中碳、硫、銀、銻、鉬、鉍、鎂、鐵、鈷等元素超過一定量，就會對測定造成嚴重干擾，因此必須針對這些分析方法中不穩(wěn)定因素所造成干擾采取有效措施，消除外界因素干擾，以便提高地質樣品中金分析精準度。

1 地質樣品中金分析常用方法

1.1 樣品分解法

樣品分解法主要是通過加工處理、分解試樣，并測定其中組分及其含量過程。在加工環(huán)節(jié)會較大程度影響分析結果準確程度，其原因是在地質礦石內，金通常都以金屬化合物或者自然金形式存在，具有良好延展性，且分布不規(guī)律性[2]，因此在加工試樣環(huán)節(jié)中存在較大難度，并且現(xiàn)階段我國目前的技術，分解效率仍有待提高。

1.2 分離富集法

1.2.1 反向萃取色層法

該類方法需要使用到較多介質，效果非常顯著。在具體應用過程中，固定相是采取吸附在載體上且和水不發(fā)生混合有機溶劑[3]，在此過程中，色層柱子會吸附上金，且吸附率通常接近100%。

1.2.2 泡沫塑料吸附法

該項方法具有操作便捷、成本小、選擇性佳等優(yōu)點，所以得到了較為廣泛應用，并且通常適用于分析數(shù)量較多樣品。

1.2.3 活性炭吸附法

該項方法操作方便，且作用明顯，其吸附率不低于99%，因此使用在大批量分析工作當中。

2 影響地質樣品中金分析結果不穩(wěn)定因素

含金地質樣品常常會伴有干擾元素，如碳、砷、硫、汞、鉈，有機質等，這些會影響地質樣品分解、分離、富集，因此需要采取樣品焙燒、王水溶礦、分離富集、氫醌容量法等方式進行預處理[4]。當這些干擾元素超過一定量時，會對測定造成嚴重干擾，下面對影響地質樣品中金分析結果不穩(wěn)定因素等問題進行分析。

2.1 樣品焙燒溫度

為了去除硫、砷、鉈、碳等元素和有機物質干擾，在針對含砷礦樣預處理中，廣泛應用焙燒法。樣品焙燒主要是通過溫度控制，使地質樣品產生劇烈物理反應和化學反應，以此改變地質樣品中金賦存狀態(tài)。在焙燒過程中要除去硫、碳、砷等干擾元素，根據(jù)實際情況來調整焙燒溫度[5]。一般來說，500℃以下焙燒可以去除砷，而若去除硫、碳等元素必須要將溫度控制在650℃～700℃之間，超過700℃就很容易導致砷化物揮發(fā)，而且焙燒溫度越高物理和化學反應會越劇烈，金損耗也越大，因此若不出現(xiàn)樣品燒結的狀況，在操作過程中也不能使用馬上直接用700℃高溫來焙燒試樣的錯誤手法。

同時對于含硫、鐵礦樣，特別是鐵含量偏高，為杜絕因焙燒受熱不均勻而出現(xiàn)鐵被氧化燒結而部分金被包裹不容易被酸溶出的狀況，必須嚴格控制樣品焙燒溫度，視地質礦物試樣元素含量情況來不斷調節(jié)控制溫度，使溫度控制在600℃～700℃之間。

2.2 富集金后載體灰化灼燒溫度

經(jīng)吸附分離后金呈AuCl4-絡陰離子形態(tài)，容易受到高溫影響，溫度越高，揮發(fā)得越快，金損失也越明顯，一般隨著溫度升速快慢高低保持在10%左右，可以采取有效手段避免在任何情況下使用升溫過快的現(xiàn)象。為了降低金損失量，避免因爐溫升高過快跳過低溫灰化階段，應用低溫對試樣進行灰化，等待灰化充分后再逐漸升溫至650℃進行灼燒。

2.3 載體吸附率

通過利用物理和化學吸附機理來進行金吸附，目前常用于金吸附材料為活性炭和泡沫塑料?；钚蕴孔鳛榻鹞捷d體，需要結合一定設備和裝置，其質量情況會影響金吸附效果，但總體來說效果比較理想，吸附率都可以保持在90%以上。

為提高吸附效果，可以在活性炭吸附過程中加入添加劑如氯化亞錫，或對活性炭進行硝酸改性處理。通過添加氯化亞錫動靜態(tài)結合吸附方式，使金吸附率達到90%，硝酸改性吸附金回收精密度可達96.6%～99.1%。泡沫塑料吸附則多用于野外分析，吸附率受生產質量和不同密度影響，泡沫塑料吸附通過添加溴水可以使吸附率達到97%以上。

3 大量碳質、硫化物、砷及銻、鉍、鎢、鉬干擾消除

3.1 碳質、硫化物、砷及有機物質干擾消除

碳質干擾消除可通過常規(guī)焙燒氧化法來解決，特別是對于非晶活性炭焙燒氧化法效果明顯，對結晶碳石墨效果較差。含硫高的地質樣品可以通過酸分解法來處理，這主要是避免常規(guī)焙燒法，因為焙燒溫度不好控制容易導致試樣出現(xiàn)不良情況，如溫度過高會讓樣品燒結氧化、溫度過低硫消除得不干凈。同時樣品放量多少、堆放厚薄，焙燒操作過程中試樣攪拌以及焙燒爐空氣供給量等都會對試樣中金分析測試數(shù)據(jù)造成不良影響。

目前王水消解法是金和金礦最好溶解劑，王水消解法主要由3份濃鹽酸和1份濃硝酸混合生成，其混合過程中會生成具有極強氧化效果新生態(tài)氯。經(jīng)過處理后試樣加入試劑水后進行加熱分解，該操作是最常用金分析酸分解溶樣方式，地質樣品中金可以得到快速分解。此外，適當氧化劑如溴水、氯酸鉀、過氧化氫等與鹽酸反應，也可以生產新生態(tài)氯使金溶解，如在王水中加入1ml溴水可以使金全部被氧化。

對于高含量硫、鉛礦樣可以通過硝酸+氯酸鉀處理法來處理，添加氯酸鉀可以使?jié)庀跛岢蛐Ч鰪?。此外通過氯化鈉與溴水、鹽酸、硝酸、高錳酸鉀、氟化氫銨等添加劑之間化學反應，提高強氧化性，以去除碳、硫、鉛及有機質。氯化鈉和硝酸可以將碳氧化成二氧化碳，加熱硝酸、硫酸和高氯酸混合液使其冒白煙，氧化性得到進一步加強，碳、硫及有機質消除效果也得到進一步加強。

1克氯酸鉀可以在8分鐘內完全氧化非晶質碳，對于氧化速度慢結晶炭如石墨一類，在分析用量1.5克基礎上需要反復補加氯酸鉀和硝酸，同時要注意液面是否有漂浮黑色碳膜，如有要繼續(xù)補加氯酸鉀和硝酸，并且繼續(xù)加熱氧化，直到碳膜消除干凈為止。

3.2 銻干擾消除

由于消耗氫醌能還原銻、金，因此可采用濃鹽酸來溶解含銻地質礦物，使銻和金分離。用50毫升濃鹽酸溫熱溶解10克含金試樣品，然后加入50毫升檸檬酸和檸檬酸鈉混合液抽氣過濾，再用15%鹽酸洗滌濾渣4次后，還要再用自來水洗滌2次，最后放入瓷方舟中650℃焙燒結塊并碾碎，放電熱板上加熱溶解，處理后銻消除率可達98%以上。為保證98%消除率，對于富銻樣品，特別注意在焙燒試樣時需加入三倍量氯化銨，部分銻在使用泡沫塑料或活性炭富集金后在灰化剩余物中加入氫溴酸來消除。而如果銻含量有增加，先用王水分解灰化剩余物，在此過程中溶液渾濁度會增加，需要再加入磷酸鹽進行溶液緩沖。因此灰化物應先用濃鹽酸來處理，再加入氫溴酸和硫酸來蒸干，如銻殘留過多，可多蒸干幾次，以此來確保銻消除干凈。

3.3 鎢、鉬干擾消除

含鎢、鉬試樣灰化剩余物呈綠黃色，需要添加氫氧化鈉溶液進行處理，具體實驗操作如下：在放置有綠黃色灰化剩余物坩堝中加入20ml近沸15g/L氫氧化鈉溶液，在低溫電熱板上加熱至綠黃色物質消失。然后將剩下溶液轉入離心管中以轉速大于3500轉每分鐘速度在高速離心機內進行時長2分鐘分離。分離后倒出離心管內清液，3次用清水來清洗坩堝，洗液倒入相應離心管再進行離心分離，倒出溶液，重復操作3次，目的是洗除坩堝內氫氧化鈉溶液。傾出后離心管中加入lml王水，振蕩幾分鐘，倒入原坩堝中，再重復此操作3次后，使沉淀移入坩堝中，在坩堝內加入50g/L硫酸鉀三滴，水浴上蒸干，氫醌容量法滴定。

4 結論

綜上所述，地質樣品中金分析測試方法需要根據(jù)地質樣品的種類和相關干擾元素的含量情況來進行分析方法的針對性選擇，才能有效地消除相關不穩(wěn)定因素的干擾，提高樣品中金分析精確度。