連續(xù)光源原子吸收光譜法直接測定礦石中金

朱國忠，喻生潔，徐艷燕，孫 瑞，馬 群，郝鳳梅，吳雪琳

(1.國家鎳鈷新材料工程技術(shù)研究中心； 2.甘肅精普檢測科技有限公司； 3.金川集團(tuán)有限公司檢測中心)

引 言

含金礦石有矽卡巖型礦石、蝕變巖型礦石和石英脈型礦石等，礦石中金量一般在10-6數(shù)量級(jí)。按照GB/T 20899.1—2019 《金礦石化學(xué)分析方法 第1部分：金量的測定》[1]，礦石中金采用火試金富集之后進(jìn)行測定，結(jié)果準(zhǔn)確，但操作比較繁瑣，且需要使用較多的試劑，分析成本較高。礦石中金的其他富集、測定方法也有很多報(bào)道，濕法富集包括活性炭吸附[2]、萃取[3]、泡沫塑料吸附[4-5]、殼聚糖吸附[6]等，測定方法包括分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)、原子吸收光譜法等；采用原子吸收光譜法直接測定礦石中金量的方法也有報(bào)道，但僅限于高含量金的測定[7]，對(duì)共存組分含量也有較高要求，使用范圍有限。

高分辨率連續(xù)光源原子吸收光譜儀波長分辨率很高，可大大降低光譜干擾效應(yīng)，因此允許測定體系中存在相對(duì)較高含量的其他元素，從而使較高共存元素中微量組分的直接測定成為可能，已經(jīng)用于礦石[8-9]、金屬材料[10]、土壤[11]、食品[12]等物料中痕量組分的測定。本文通過大量實(shí)驗(yàn)，確定了連續(xù)光源原子吸收光譜法直接測定礦石中金的分析條件，經(jīng)濕法處理后直接進(jìn)行微量金的測定，可大大縮短分析檢測時(shí)間，降低試劑成本，減少使用鉛等給操作人員和環(huán)境造成的危害，具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

CONTRAA300連續(xù)光源原子吸收光譜儀(德國耶拿分析儀器有限公司)。

鹽酸、硝酸、高氯酸，均為分析純。

金標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液：稱取金粉(w(Au)>99.90 %)0.500 0 g，用15 mL王水溶解，加熱至體積約為2 mL；移入500 mL容量瓶中，加入10 mL王水，定容。該標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液中金質(zhì)量濃度為1.000 mg/mL。

金標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取金標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液10.0 mL于500 mL容量瓶中，加入10 mL王水，定容。該標(biāo)準(zhǔn)溶液中金質(zhì)量濃度為20.00 μg/mL。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

移取金標(biāo)準(zhǔn)溶液0，2.5，5.0，7.5，10.0，15.0，20.0 mL于一系列100 mL容量瓶中，加入2 mL王水，以水定容。在連續(xù)光源原子吸收光譜儀上，以2 %王水溶液調(diào)零，測定吸光度，儀器自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。該標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍0～4 μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)R=0.999 5。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取5～30 g過180目篩網(wǎng)的金礦石樣品，加入20～30 mL鹽酸，加熱溶解約15 min；加入20 mL硝酸、2～5 mL高氯酸，加熱溶解至白煙冒凈；加入20～50 mL王水，加熱溶解，蒸發(fā)至體積不超過5 mL，取下，冷卻；加水至約50 mL，加熱煮沸5～10 min，冷卻至室溫；移入100 mL容量瓶中，定容，干過濾。濾液于連續(xù)光源原子吸收光譜儀上在最佳工作條件下進(jìn)行測定，以2 %王水作為參比溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品處理方式

實(shí)驗(yàn)選用低硫石英脈型金礦石樣品(2.46 g/t)和高硫金礦石樣品(1.60 g/t)，采用不同樣品處理方式進(jìn)行處理，測定結(jié)果見表1。

表1 樣品處理方式實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表1可以看出：不管是低硫石英脈型金礦石還是高硫金礦石，采用焙燒，王水溶解，以及鹽酸+硝酸+高氯酸除硫，王水溶解2種樣品處理方式的測定結(jié)果均符合要求。綜合考慮,實(shí)驗(yàn)選擇全濕法處理，即采用鹽酸+硝酸+高氯酸除硫，王水溶解樣品。

2.2 儀器工作條件

實(shí)驗(yàn)選擇有利于連續(xù)光源原子吸收光譜儀靈敏度提高的測定條件，最終確定的儀器最佳工作條件見表2。

表2 儀器最佳工作條件

2.3 介質(zhì)選擇

實(shí)驗(yàn)采用王水溶解樣品，如遇含硫樣品則先采用鹽酸、硝酸、高氯酸除硫，后采用王水溶解樣品。考察了鹽酸、硝酸、王水3種介質(zhì)對(duì)測定的影響，當(dāng)上述3種介質(zhì)酸度為10 %以上時(shí)，火焰易熄滅；當(dāng)介質(zhì)酸度為5 %～10 %時(shí)，隨著介質(zhì)酸度增大，吸光度略有增大；當(dāng)介質(zhì)酸度為2 %～5 %時(shí)，吸光度基本穩(wěn)定。綜合考慮，選用2 %～5 %王水作為測定介質(zhì)，選用2 % 王水作為參比溶液。

2.4 干擾及消除

2.4.1 共存元素的干擾

由于樣品中金含量低，導(dǎo)致樣品稱樣量較大，共存元素含量較高，這是原子吸收光譜法測定金的主要干擾來源，本文重點(diǎn)考察了共存元素對(duì)金測定的干擾。

譜線干擾，主要來源于樣品中鐵、鈷、鎳、錳、銅等譜線復(fù)雜的共存元素。按照實(shí)驗(yàn)方法，在2.00 μg/mL金標(biāo)準(zhǔn)溶液中，加入10.0 mg/mL鐵、錳、銅的氯化物或硝酸鹽，5.0 mg/mL鎳的氯化物或硝酸鹽，2.0 mg/mL鈷的氯化物或硝酸鹽，考察242.80 nm處譜線吸收情況及吸光度變化情況，結(jié)果見圖1和表3。

圖1 金元素在雜質(zhì)元素中的譜圖

表3 主要雜質(zhì)元素對(duì)測定的干擾

從圖1和表3可以看出：本方法具有良好的波長分辨率，即使譜線復(fù)雜、含有較高含量的鐵、鈷、鎳等元素也沒有產(chǎn)生譜線干擾。

其他元素的干擾，主要考察了金礦石中共存的硅、鋁、鎂、鈣、鉀、鈉、銀、鉛、鋅、磷、硫酸根離子等的干擾。實(shí)驗(yàn)選用2.00 μg/mL金標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入2 %王水，以測定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的±5.0 %為限。結(jié)果表明，各雜質(zhì)元素對(duì)金量測定不產(chǎn)生干擾的量分別為硅5.0 mg/mL、鋁5.0 mg/mL、鎂5.0 mg/mL、鈣 5.0 mg/mL、鉀 1.0 mg/mL、鈉 2.0 mg/mL、銀0.5 mg/mL、鉛 8.0 mg/mL、鋅 8.0 mg/mL、磷1.0 mg/mL、硫酸根離子2.0 mg/mL。

2.4.2 背景吸收及校正

當(dāng)測定體系中鹽類總質(zhì)量濃度達(dá)到50 mg/mL時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的背景吸收值，對(duì)測定結(jié)果造成影響。實(shí)驗(yàn)考察了3種背景模式對(duì)測定的影響，結(jié)果見表4。

表4 背景吸收及校正結(jié)果

從表4可以看出：采用自動(dòng)扣除背景基本能滿足測定要求，但采用建?？鄢尘案咏鼧?biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于大宗樣品，推薦采用建模扣除背景進(jìn)行測定，以得到更加準(zhǔn)確的測定結(jié)果。

2.5 檢測限和測定范圍

采用含有背景基體的金標(biāo)準(zhǔn)溶液，在設(shè)定條件下，平行測定11次，測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.000 9 μg/mL，以10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法檢出下限。實(shí)驗(yàn)稱樣量20 g，測定體積100 mL，本方法測定下限為0.045 g/t，測定范圍0.05～200 g/t，超出范圍可分取后測定。

2.6 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

選取不同含量的2個(gè)金礦石樣品，加入不同量的金標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測定，結(jié)果見表5。

表5 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，本方法加標(biāo)回收率為96.7 %～104.0 %，滿足金礦石樣品的測定要求。

2.7 方法的精密度

實(shí)驗(yàn)選用4個(gè)樣品進(jìn)行方法的精密度實(shí)驗(yàn)，每個(gè)樣品平行測定11次，結(jié)果見表6。

表6 方法的精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表6可以看出，本方法測定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤5.0 %，具有良好的精密度。

2.8 方法對(duì)比

選取5個(gè)不同金含量的樣品進(jìn)行方法的準(zhǔn)確度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其中2個(gè)樣品為標(biāo)準(zhǔn)樣品，3個(gè)樣品采用火試金—分光光度法進(jìn)行測定，結(jié)果見表7。

表7 方法對(duì)比結(jié)果

從表7可以看出，本方法測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值及火試金—分光光度法測定結(jié)果一致，準(zhǔn)確度好。

3 結(jié) 語

采用連續(xù)光源原子吸收光譜法直接測定礦石中的金，通過對(duì)樣品處理方式、儀器工作條件、介質(zhì)選擇、干擾及消除等條件進(jìn)行優(yōu)化獲得了最佳條件。本方法操作簡單，重現(xiàn)性好，測定結(jié)果可靠，可滿足礦山和選礦的檢測要求，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。