火試金-重量法測定硫鐵礦中的金和銀

王國棟，陳 健

（江蘇北礦金屬循環(huán)利用科技有限公司，江蘇 徐州 221000）

硫鐵礦作為一種重要的化學(xué)礦物原料，當(dāng)前主要用于制造硫酸，但其含有金（Au）和銀（Ag）元素。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們對金和銀的需求增大，研究硫鐵礦中金銀含量測定具有非常重要的意義。火試金法是金屬分析的傳統(tǒng)方法之一，一直是貴金屬檢測的首選方法?；鹪嚱?重量法操作簡單，準(zhǔn)確率高，硫鐵礦樣品經(jīng)過熔融、灰吹、分金處理，得到分金液中雜質(zhì)質(zhì)量和金質(zhì)量，并利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-AES）去除雜質(zhì)干擾，得到準(zhǔn)確的金銀含量。

1 試驗部分

1.1 試劑及規(guī)格

一是無水碳酸鈉，為粉狀，工業(yè)純；二是氧化鉛，為粉狀，工業(yè)純；三是硼砂，為粉狀，工業(yè)純；四是二氧化硅，為粉狀，工業(yè)純；五是硝酸鉀，分析純；六是硝酸，優(yōu)級純；七是乙酸，優(yōu)級純。

1.2 儀器和設(shè)備

一是試金爐，溫度最高為1 200 ℃；二是灰吹爐，溫度最高為1 050 ℃；三是黏土坩堝，容積約為320 mL； 四是分析天平，精度為1 mg；五是超微量天平，精度為1 μg；六是電爐，最高溫度為600 ℃；七是電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP－AES）；八是鎂砂灰皿，深度約為16 mm；九是瓷坩堝。

1.3 試驗步驟

1.3.1 配料

在黏土坩堝中加入無水碳酸鈉35 g、氧化鉛100 g、 硼砂17 g、二氧化硅10 g 和適量的硝酸鉀，用分析天平稱取15 g 硫鐵礦樣品（精確到0.01 g），用工具攪拌均勻，在表面覆蓋6 mm 的覆蓋劑。

1.3.2 熔融

試金爐中放入混勻的硫鐵礦樣品，進爐溫度控制在865 ℃左右。爐溫在45 min 左右升到1 150 ℃，再保溫15 min 后出爐。提前將鑄鐵模預(yù)熱，然后將熔融物倒入鑄鐵模中，待冷卻到室溫后，將鉛扣取出，干凈去除鉛扣表面熔渣。

1.3.3 灰吹

提前將灰皿放入960 ℃的灰吹爐中預(yù)熱30 min，預(yù)熱完成后將鉛扣放入灰皿中，待鉛液表面的黑膜消失后，打開爐門，將爐溫降到850 ℃進行灰吹。當(dāng)合粒出現(xiàn)閃光點后，夾出灰皿，冷卻。

1.3.4 合粒稱重

將灰吹得到的合粒取至瓷坩堝中，用提前配好的冰乙酸（1+3）清洗合粒。清洗干凈后，將瓷坩堝放在電爐上烘干，冷卻后，在超微量天平上稱取合粒質(zhì)量。

1.3.5 分金和稱重

為方便分金，應(yīng)將合粒錘成薄片（厚度0.3 ～ 0.4 mm），然后將其置于瓷坩堝中，加入熱硝酸（1+7）進行分金反應(yīng)，待合粒完全溶解后，將分金液移至50 mL 的燒杯中待用。瓷坩堝中再加入濃硝酸（1+1）繼續(xù)進行分金反應(yīng)，30 min 后取下，倒出硝酸銀溶液，用純水將金清洗干凈，然后將瓷坩堝放在500 ℃左右的電爐上烘干，5 min 后取下，冷卻至室溫，用超微量天平稱得金的質(zhì)量。

1.4 分金液的處理

在分金得到的分金液中加入10 mL 鹽酸，蓋上表面皿，將混合液放在電爐上加熱至近沸，然后取下燒杯冷卻，將燒杯中的溶液與沉淀物移至25 mL 比色管中，用純水稀釋至刻度，搖勻后靜置，澄清后待測。

1.5 繪制工作曲線

在100 mL 容量瓶中分別加入0.00 mL、1.50 mL、 3.00 mL、5.00 mL、10.00 mL 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別加入15 mL 鹽酸，用純水稀釋至刻度后搖勻，在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的最佳條件下，測定鉛、鉍、鉑、鈀、金的發(fā)射強度，并根據(jù)各元素的發(fā)射強度，繪制工作曲線。

1.6 分析結(jié)果計算

通過工作曲線可以得到各元素的濃度，根據(jù)各元素的濃度計算出分金液中雜質(zhì)質(zhì)量、金質(zhì)量，單位均為mg。其計算公式分別為：

式中：為雜質(zhì)中鉛的濃度，mg/L；為雜質(zhì)中鉍的濃度，mg/L；為雜質(zhì)中鉑的濃度，mg/L；為雜質(zhì)中鈀的濃度，mg/L；為雜質(zhì)中金的濃度，mg/L；為雜質(zhì)的定容體積，mL。

按式（3）、式（4）分別計算硫鐵礦樣品的金銀含量，其中金含量以表示，銀含量以表示，單位均為g/t。

式中：為硫鐵礦樣品質(zhì)量，g；為雜質(zhì)中金質(zhì)量，mg；為所用氧化鉛中金質(zhì)量，mg；為合粒質(zhì)量，mg；為所用氧化鉛中銀質(zhì)量，mg。

2 結(jié)果與討論

2.1 硝酸鉀加入量試驗

對于硫含量較高的硫鐵礦，硝石法適用性好，可調(diào)節(jié)性強，造渣清脆，鉛扣表面光潔。但試樣硫含量過高，不易控制鉛扣的大小。取不同硫含量的試樣，添加適量硝酸鉀，進行還原力測定，結(jié)果如表1 所示。硝酸鉀加入量與試樣硫含量存在密切聯(lián)系，用公式可以表示為：

表1 硝酸鉀加入量試驗結(jié)果

式中：為硝酸鉀加入量，g；為稱樣量，g；為硫鐵礦樣品的硫含量，%；35 為鉛扣質(zhì)量，g；4 為硝酸鉀的氧化力。

2.2 配料比試驗

硅酸度是火試金配料的重要參考依據(jù)，試驗采用不同的硅酸度來比較樣品中金、銀的含量變化，用來確定合適的配料比例，結(jié)果如表2 所示。由表2 可以看出，當(dāng)硅酸度小于0.8 時，熔渣流動性較好，但富集金銀的能力較差，導(dǎo)致金銀的測定結(jié)果偏低；硅酸度大于1.3 時，熔渣黏度大，流動性差，出現(xiàn)掛鉛現(xiàn)象，測定結(jié)果偏低；硅酸度介于0.8 ～1.3 時，熔渣流動性好，金銀測定結(jié)果穩(wěn)定。經(jīng)綜合分析，配料的硅酸度應(yīng)該取1.1。

表2 不同硅酸度下配料對金銀測定結(jié)果的影響

2.3 灰吹溫度試驗

火試金-重量法中，灰吹溫度對金銀的測定結(jié)果有較大影響。針對灰吹溫度進行試驗，結(jié)果如表3所示。

表3 灰吹溫度試驗結(jié)果

由表3 可知，灰吹溫度在830 ℃以下時，鉛扣凍結(jié)，灰吹無法正常進行。溫度超過850 ℃時，鉛扣不會凍結(jié)，可正?；掖?。但隨著溫度的升高，金、銀損失加大，導(dǎo)致測定結(jié)果偏低。經(jīng)綜合分析，當(dāng)灰吹溫度為850 ℃時，金、銀測定結(jié)果穩(wěn)定。因此，選擇850 ℃進行灰吹。

2.4 加標(biāo)回收試驗

按照火試金標(biāo)準(zhǔn)方法做加標(biāo)回收試驗，稱取定量的金、銀加入硫鐵礦樣品中，通過分析得到金銀質(zhì)量，再計算出金、銀的加標(biāo)回收率。試驗結(jié)果如表4 所示。由表4 可知，金加標(biāo)回收率為98.7%～100.4%，銀加標(biāo)回收率為98.4%～99.9%，金、銀的加標(biāo)回收率較高，此方法適用于硫鐵礦金銀檢測的要求。

表4 金、銀加標(biāo)回收試驗結(jié)果

2.5 精密度試驗

根據(jù)火試金精密度測定方法，選取3 個硫鐵礦標(biāo)準(zhǔn)樣品（A、B、C），每個樣品平行測定7 次，測定結(jié)果如表5 所示。由表5 可知，火試金-重量法測定硫鐵礦中金銀含量時，金的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（）為1.15%～1.98%，銀的為0.69%～1.10%，測定結(jié)果穩(wěn)定，精密度高。

表5 精密度試驗結(jié)果

3 結(jié)論

本文通過開展試驗，利用火試金-重量法測定硫鐵礦樣品的金銀含量。試驗結(jié)果表明，金加標(biāo)回收率 為98.7% ～100.4%，為1.15% ～1.98%；銀加標(biāo)回收率為98.4%～99.9%，為0.69%～1.10%。此方法操作簡單，代表性強，準(zhǔn)確率高，適用于硫鐵礦中金、銀含量的測定，可以快速準(zhǔn)確地測定硫鐵礦的金銀含量。