含碳金精礦中金的碘量法實驗分析

任向榮

（中金嵩縣嵩原黃金冶煉有限責任公司，河南洛陽 471400）

現(xiàn)階段，金礦石和金精礦中金的國家行業(yè)標準分析方法多采用傳統(tǒng)的火試金重量法和原子吸收光譜法?；鹪嚪y定結果準確可靠，應用廣泛，但分析成本增加，步驟長，環(huán)境污染大；在實踐中，碘量法具有成本低、環(huán)境污染小等優(yōu)點，已廣泛應用于金礦開采、冶煉等領域的檢測。

1 研究背景

金大部分以氫氧化物形式存在于鐵礦石中，常與各種礦物或鐵礦石共生，即使以金為主的礦物也經(jīng)常共生含有銀、銻、砷、鐵、硫、碳等，地層中的平均成分為0.0043g/t。大多數(shù)銅礦與多種礦物相互依存，一些礦物質對金的分析和測量有害[1]。一些揮發(fā)性元素，如硫和硫酸鹽、砷和砷化合物、銻和銻化合物以及碳，特別是有機碳，在金分析測量過程中對樣品的溶解有影響。有一些元素，例如：當硫在王水中沒有完全溶解時，可以將金包裹起來，使金不完全溶解；如果有碳，樣品溶解不完全，使分析結果偏低。

2 碘量法概述

試樣經(jīng)王水溶解，金以氯金酸的形式進入溶液中，用活性炭富集金與干擾元素分離，經(jīng)灰化后提取金，在酸性介質中，用碘化鉀使Au3+還原為Au+，釋放出一定量的碘，以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定，計算得出分析結果。

在實踐中，這種酸分解樣品方法多用于地質樣品和原礦尾礦等，此類樣品的檢測分析合格率可達90%~95%；對于金精礦樣品選擇該方法，在分析金時存在分析結果不穩(wěn)定和分析合格率略低的問題。金精礦是金礦石經(jīng)浮選收集并認可的重點商品，它是黃金冶煉廠分析的重點生產(chǎn)樣品之一[2]。樣品組分比較復雜，硫、碳、砷等含量高，采用傳統(tǒng)的酸溶法，樣品很難溶解完全，導致檢測結果偏低。對于這樣的樣品，采用分段焙燒消除干擾元素，樣品溶解實際效果理想，分析結果準確可靠，重復性再現(xiàn)性較好。

3 碘量法中分段焙燒法國際判斷標準

結合《地質礦產(chǎn)行業(yè)標準》DZ/TO 130—2006，以長春黃金研究院測試中心檢驗樣品中選取三個品位梯度含硫砷碳樣品的檢測結果作為評價值，檢驗改進后的樣品檢測結果是否符合標準。分別對3個樣品，同時進行7平測。根據(jù)檢測結果，計算出樣品的平均值、標準偏差和相對標準偏差，用于判斷檢測結果的合規(guī)狀態(tài)[3]。

4 實驗部分

4.1 儀器與主要設備試劑

蒸餾水器（整個實驗過程用水均為蒸餾水）、控溫碳化硅電熱板、活性炭吸附抽濾裝置、真空抽濾泵、高溫箱式電阻爐、焙燒皿、水浴鍋、滴定管。

鹽酸、硝酸、氟化氫銨、明膠、活性炭、氯化鈉、冰乙酸、碘化鉀、淀粉、硫代硫酸鈉、碳酸鈉，以上均為分析純試劑。

金標準儲備液，硫代硫酸鈉標準溶液。

4.2 樣品分析

（1）樣品焙燒：稱取5.00~20.00g金精礦，取樣量根據(jù)樣品品位的高低增加或減少。將試樣均勻鋪于焙燒皿中，按順序依次置于焙燒架上，放入馬弗爐在整個焙燒過程中，爐門微開，保證氣體進入爐內(nèi)，程序升溫300℃、400℃、500℃各保溫30min，再升溫到650℃，保溫60min。一看火星二看色，三聞氣味，分段焙燒試料不容易結塊，大部分硫生成SO2揮發(fā)、砷生成As2O3揮發(fā)、碳生成CO2揮發(fā)，最后650℃焙燒60min將殘余少量的硫、砷、碳等元素氧化揮發(fā)。如試樣含砷碳含量較高時可適當延長焙燒時間。

（2）溶解：1∶1王水100mL，低溫加熱1h，控制溶液體積不小于50mL，取下，趁熱加入明膠（50g/L）15mL。稀釋至100mL。

（3）抽濾：試料溶液傾入活性炭吸附抽濾裝置 抽濾。

（4）洗滌：鹽酸5%洗滌；氟化氫銨20g/L溶液洗滌；鹽酸5%再洗滌；水洗滌。洗滌溫度均為40~60℃。

（5）灰化：活性炭紙漿塊于瓷坩堝中，烘干，放入馬弗爐中于700 ℃灰化完全，取出冷卻。

（6）浸出：加入氯化鈉200g/L溶液，王水，溶解，蒸至近干，加入鹽酸，重復蒸干。加5mL乙酸，溶解，冷卻。

（7）滴定：加氟化氫銨，EDTA溶液，加入碘化鉀，以淀粉為指示劑，硫代硫酸鈉標液滴定至藍色消失，即為終點。

5 結果與討論

5.1 對樣品細度的要求以及影響分析結果的因素

目前測定金的方法有火法試金、原子吸收光譜法，活性炭吸附–碘量法。主要采用活性炭富吸附-碘量法測定金，其方法較其他方法具有成本低、污染少、方法簡便、分析速度快等優(yōu)點，能提高生產(chǎn)效益。實踐表明，選擇這種方法是一種較理想可靠的方法。

金作為礦物中的自然金存在，它會產(chǎn)生金顆粒、片狀物和各種其他形式的夾雜物，因此，金的分散性極不均勻[4]。此外，增加了該方法中的稱量限制，因此，試件的象征性比一般樣品更難找到平衡點，為了獲得準確的分析結果，樣品必須具有足夠的粒徑以增強其代表性。因此，用這種方法測量金，樣品的細度應在200目以上。①對于含有機碳、高純石墨等礦物，試樣必須在650℃高溫電爐中焙燒，否則結果可能略低。②洗滌要足量足次。③灰化后，要觀察試料是否已經(jīng)完全灰化，如果發(fā)現(xiàn)灰黑色顆粒，則必須重新完全灰化。④用王水水浴溶解金時，要用低溫避免劇烈反應，防止飛濺，使結果略低或相互污染。⑤滴定時應在照明環(huán)境好的條件下以免判斷終點不明顯。

5.2 同一種樣品采用三種方法比較

為了更好地比較結果的準確性，以長春黃金研究院測試中心出具的檢測報告作為評價值，選取三個品位梯度樣品進行7平測，計算方法精密度和準確度。

取相同的未焙燒樣品進行檢測，結果如表1所示。再選取相同的焙燒后的樣品進行檢測，結果如表2 所示。

表1 樣品酸溶處理檢測數(shù)據(jù)

表2 樣品焙燒后檢測數(shù)據(jù)

5.3 檢測結果

（1）原始的碘量法檢測與評價值測定結果相比略低，均超出了我國允許的偏差范圍。說明原有的檢測方法不適用于含硫砷碳高的金精礦等樣品，該方法有待改進。

（2）改進的樣品焙燒法測定結果與評價值結果的比較，均在允差范圍內(nèi)，結果穩(wěn)定。

結果：改進后的樣品焙燒法測定金精礦樣品中的金組分相對穩(wěn)定可靠，檢測結果重復性再現(xiàn)性好，滿足方法檢測精密度、準確度的要求。傳統(tǒng)碘量法分析的含硫砷碳金精礦的檢測結果明顯低于評價值的檢測結果。當然，較低的因素與碳有關。碳含量越高，誤差越大，兩者呈正相關。由于碳在常溫下的化學變異性很小，經(jīng)過多次討論，明確選擇了焙燒方法。在高溫條件下，樣品中的碳和氧被反應，生成二氧化碳去除樣品中的碳。首先，將溫度設置為 650℃。樣品稱重后放入焙燒爐，將箱式電阻爐溫度調(diào)至650℃，燒制1h，然后研磨焙燒后的樣品結塊，檢測結果略低于預期。根據(jù)分析，溫度立即升至650℃。在持續(xù)的高溫下，試樣中的白鐵礦及其殘留物極易產(chǎn)生碳化物的混合物質，產(chǎn)生極強的團聚，影響實驗分析。顯然，直接的高溫不利于實驗。分析后，通過從低溫逐漸加熱去除樣品中的硫、砷、碳等影響元素。根據(jù)對兩種方法分析結果的準確度和精密度的討論，獲得了滿意的結果。不僅解決了金精礦結果不穩(wěn)定的問題，同時可以實現(xiàn)真正實用意義上的黃金質量指標的操控，滿足生產(chǎn)工藝的要求。該方法靈巧、快速、準確、可靠[5]。因此，該方法在黃金生產(chǎn)中具有很大的實際意義，在高碳難溶樣品中具有較高的宣傳和使用價值。

從表中測試結果的對比可以看出，碘量法分析的含碳金精礦的含金量明顯低于火法分析的結果。當然，較低的關鍵因素與碳有關，碳含量越高，誤差越大，兩者直接相關。因為碳在室溫下的化學變異性很小，所以一直在不斷地討論和明確選擇焙燒方法。在高溫條件下，樣品中的碳和氧被反射，通過二氧化碳的方式去除樣品中的碳。首先，將溫度設置為650℃。樣品稱重后放入焙燒爐，將箱式電阻爐溫度調(diào)至650℃，燒制60min，然后燒制后的樣品結塊，檢測結果略低于預期。實際效果。根據(jù)分析，溫度立即升至650℃。在高溫作用下，試樣中的白鐵礦及其殘留物極易產(chǎn)生碳化物的混合物質，導致團聚過強，無法進行下一步分析操作。顯然，立即高溫不利于除碳。通過分析，采用從超低溫逐漸升高溫度的方法去除樣品中的碳。再隨機選取7個金精礦樣品，稱取20g，調(diào)溫控至300℃，焙燒30min；然后調(diào)節(jié)溫度控制到400℃，烘烤30min；將爐溫調(diào)至500℃，烘烤30min；將爐溫調(diào)至650℃，烘烤1h，取出冷卻。并且在整個焙燒過程中，爐口微開，保證氣體進入爐內(nèi)，使樣品中的碳與氧氣充分反射，產(chǎn)生二氧化碳并蒸發(fā)。最后煅燒后的樣品松散，不產(chǎn)生結塊。然后用活性炭過濾碘量法進行金分析：將焙燒過的樣品倒入400mL量杯中，沿杯壁緩慢加入100mL王水，（注意焙燒后樣品較輕薄，必須沿著杯壁。添加以避免樣品飛濺）。放在保溫板上加熱60min。注意不要蒸發(fā)干，蒸發(fā)干的結果偏低。煮至體積達到 50 mL。趁熱加入明膠（50g/L）15mL。加水稀釋至100mL，混合均勻。然后用活性炭過濾，用5%熱鹽酸沖洗杯中的沉淀物和布氏漏斗各4~5次，然后用20g/L氟化氫銨沖洗活性炭柱4~5次，5%熱鹽酸沖洗活性炭柱4~5次，蒸餾水洗活性炭柱4~5次。取出活性炭餅碳化、灰化，加飽和氯化鈉溶液3-5滴，加王水2mL，置于水浴上溶解，蒸干后加2mL鹽酸反復蒸干2次，蒸至無酸味。加5mL 7%冰醋酸溶解，冷卻后加氟化氫銨0.2g，搖勻使鐵絡合，加2mLEDTA溶液，立即加碘酸鉀0.3g，攪拌均勻，用硫代硫酸鈉滴定，以淀粉為指示劑，滴至深藍色消失為終點。

為了更好地比較結果的準確性，取相同的未經(jīng)焙燒的樣品實驗對比。從實驗數(shù)據(jù)說明含碳金精礦的分析是焙燒從低溫到高溫，可以達到很好的除碳效果，且樣品不易結塊，再選用活性炭過濾吸附-碘量法測金，研究結果與長春黃金研究院測定基本一致。同時，從表中可以得出，焙燒法不易造成樣品中的金因其他反應而蒸發(fā)和損壞。

6 結語

從以上對比結果來看，雖然結果有誤差，但并未超出我國標準誤差范圍，可以說明在碘量法測定金品位時，金精礦中含硫砷碳時，通過對樣品逐步焙燒可以達到實際的去除干擾效果，樣品不易結塊。然后用活性炭吸附過濾-碘量法測定金，分析結果與長春黃金研究院測試中心的基本相同。同時，焙燒法不易造成樣品中的金因其他反應而損失。