氧化焙燒—火試金法測定高硫碳銅精礦中金含量

婁宗文 宋斌 蔡學文

楚雄滇中有色金屬有限責任公司，中國·云南 楚雄 675000

1 引言

銅精礦中硫、碳具有較強的還原力。目前，化驗室只有硫含量檢測，未開展碳含量檢測，當銅精礦中含有大量的硫、碳等還原性物質(zhì)時，在進行火試金法測定銅精礦中的金含量僅根據(jù)硫含量難以控制鉛扣量，按照常規(guī)方法加大四氧化三鉛用量，增加氧化性試劑控制鉛扣量，既增加了成本又降低了硅酸度，論文通過試驗，把樣品先置于400℃～600馬弗爐中氧化焙燒，樣品中的硫、碳等還原性物質(zhì)被氧化后再進行常規(guī)的火試金法測定，取得了一定效果，測定結(jié)果精密度好、準確度高。

2 試驗部分

2.1 試劑

四氧化三鉛：工業(yè)純，粉狀（Au＜0.01g/t，Ag＜0.5g/t）。

碳酸鈉：工業(yè)純，粉狀。

硼砂：工業(yè)純，粉狀。

二氧化硅：工業(yè)純，粉狀。

面粉：粉狀。

覆蓋劑：碳酸鈉與硼砂質(zhì)量比為3∶1，混合。

硝酸（1+7）（1+1）：優(yōu)級純，不含氯離子。

硝酸鎂：分析純，Au＜0.01g/t。

2.2 儀器

試金坩堝：材質(zhì)為耐火黏土，高130mm，頂部外徑90mm，底部外徑50mm，容積約300mL。

灰皿：頂部內(nèi)徑約30mm，底部外徑約40mm，高約30mm，深約17mm。

分析天平：感量0.01g。

分析天平：型號MX5感量0.001mg，梅特勒—托列多。

試金電爐：型號SX2-40-17，最高加熱溫度為1350℃。

箱式電爐：最高加熱溫度為1200℃。

馬弗爐：最高加熱溫度為1000℃。

焙燒皿：耐火陶瓷。

2.3 試樣

試驗樣來自進廠銅精礦，通過熒光光譜儀（XRF）對該批銅精礦進行分析，主要含有銅、硫、鐵，其余為砷、鉛、鋅、銻、鉍、硅；該批試樣在采用GB/T 3884.1—2012銅含量測定時，發(fā)現(xiàn)加酸溶解過程中有大量黑渣，判斷為碳含量較高，通過送外檢對碳含量進行測定，測定結(jié)果見表1。

表1 銅精礦成分（%）

該批次銅精礦中，硫碳等元素含量較高。

2.4 實驗內(nèi)容

2.4.1 氧化焙燒

在焙燒皿底部均勻鋪上2～3g二氧化硅，稱取高硫碳銅精礦15g（精確至0.01g）與稱取1/10試樣量的硝酸鎂混合后置于焙燒皿中，放入事先升溫至400℃的馬弗爐中焙燒1h，逐步緩慢將馬弗爐溫度升至600℃后保持1h，在焙燒過程中每30min攪拌一次，焙燒后的銅精礦硫含量為6%～8%。焙燒結(jié)束后從馬弗爐中小心取出焙燒皿，冷至室溫，隨同做空白[1]。

2.4.2 火試金法測定

把冷至室溫的焙燒皿中的試樣小心轉(zhuǎn)移至黏土坩堝中，根據(jù)焙燒后銅精礦中的還原力加入3.0g淀粉，按照GB/T 3884.2—2012銅精礦化學分析方法第2部分：金和銀量的測定進行檢測。

3 結(jié)果與討論

3.1 焙燒溫度的控制

銅精礦中的硫焙燒溫度采用梯度升溫，從400℃逐步緩慢升至600℃，通過采用本方法對ST-1至ST-5五個試樣從300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃六個溫度段進行焙燒后分析，統(tǒng)計鉛扣重量，結(jié)果見表2。

表2 不同焙燒溫度鉛扣重量

正常鉛扣重量應控制在30～45g。從表2可以看出，焙燒溫度在600℃～700℃時，鉛扣重量符合要求；在焙燒溫度低于600℃時，鉛扣重量整體偏大；而焙燒溫度高于600℃時，鉛扣重量降低。焙燒溫度低于600℃時，試樣中硫、砷、碳、銻部分開始氧化，試樣中仍然具有很強還原性，按照本方法配料加入3g面粉分析時，試樣中的還原能力更強，導致鉛扣偏大；當焙燒溫度高于600℃時，雖然鉛扣重量正常，但試樣結(jié)塊嚴重，在配料時，試樣不均勻，富集不完全，導致結(jié)果偏低；在600℃時，試樣中的硫、碳已經(jīng)充分形成氧化物，同時部分砷、銻也揮發(fā)除去，試樣中的還原能力下降，通過外部添加還原劑達到控制鉛扣重量，因此焙燒溫度控制在600℃為宜[2]。

3.2 焙燒時間的控制

按照本方法對ST-1至ST-5五個試驗樣在600℃時進行不同焙燒時間試驗，統(tǒng)計鉛扣重量，結(jié)果見表3。

表3 不同焙燒時間鉛扣重量

銅精礦中硫、碳等含量不同、理化性質(zhì)不一樣，在焙燒時不可能同時一起除去，從表3可以看出，在600℃焙燒時間控制在50min以上鉛扣重量符合要求，同時隨著時間的推移，鉛扣重量變化不大，說明銅精礦中的硫、碳等已除去。但從分析效率和成本考慮，焙燒時間控制在60min，既可以控制鉛扣重量，又能提高分析效率。

3.3 硝酸鎂和二氧化硅的控制

選用編號為GY的高硫碳管理樣按照本方法加入不同硝酸鎂的量進行試驗，測定金含量見表4。

表4 金含量（g/t）

從表4金含量測定結(jié)果分析，硝酸鎂加入量為1.5g，即為試樣量的十分之一效果最好，此時金測定結(jié)果與定值差距最小。焙燒時，在試樣中需要加入硝酸鎂，硝酸鎂分解生成的氧氣能加速氧化試樣中的硫化物，同時硝酸鎂分解后的產(chǎn)物氧化鎂在高溫作用下可以使試樣疏松，不易結(jié)塊。反應式為Mg(NO3)2—MgO+N2O+O2；若硝酸鎂量加入過少，提供的氧量減少，試驗在焙燒過程中結(jié)塊，火試金法配料時試樣混樣不均勻，高溫熔融富集不完全，導致基金損失；硝酸鎂加入量過多，氧量增加，試樣在焙燒過程中容易噴濺，影響分析結(jié)果，同時生成的氧化鎂會增加整體銅精礦熔樣時的熔點。

在焙燒皿底部鋪上2～3g二氧化硅，可以避免試樣與焙燒皿底部粘連，減少在焙燒結(jié)束后轉(zhuǎn)移時的損失。

3.4 方法精密度與準確度的考察

3.4.1 精密度試驗

選擇ST-5試樣，在相同的試驗條件下，分別獨立進行11次測定，進行精密度考察，計算相對標準偏差，試驗結(jié)果見表5。

表5 精密度試驗

由表5金含量的測定結(jié)果顯示，采用先焙燒后再進行火試金法分析得出的值精密度高，相對標準偏差為2.5%，重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。

3.4.2 準確度試驗

選擇編號為ST-1至11的11個試樣分別采用本方法和火焰原子吸收光譜法進行測定比對，測定結(jié)果見表6，同時從這11個試樣中隨機選出4個試樣進行加標回收率試驗，結(jié)果見表7。

表6 準確度試驗

續(xù)表

表7 回收率試驗

表6、表7的試驗數(shù)據(jù)表明：此分析方法測定高硫碳銅精礦中的金含量準確度均較好，加標回收率為98.5%～103%，可以滿足分析要求[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，測定高硫碳銅精礦中金含量時采用氧化焙燒—火試金法，焙燒溫度控制在600℃，焙燒時間控制在60min，硝酸鎂加入量為試樣量的十分之一，試驗結(jié)果精密度RSD為2.5%，回收率在98.5%～103%之間，該方法準確、可靠。焙燒過程有以下優(yōu)點：

第一，不需要測定樣品中還原性物質(zhì)（如硫、碳）的含量，焙燒后直接加入固定還原劑。

第二，在氧化硫碳的同時，有效地除去砷、銻雜質(zhì)元素含量，減少砷、銻對后續(xù)分析過程的干擾。