火焰原子吸收光譜法測定低品位金礦石中金

楊德明 申寧 王倩

摘要：采用火焰原子吸收光譜法測定低品位金礦石中金，從加工粒度、焙燒條件、活性炭吸附回收率和原子吸收分光光度計期間核查等4個方面進行最優(yōu)測定條件的探究，分析了低品位金礦石測試分析過程中的相關誤差來源，并進一步優(yōu)化了實驗測試方法和流程，提高了測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。本方法測定結(jié)果的相對標準偏差（n=10）小于1 %，準確度和精密度較高，且簡單、實用，滿足礦山生產(chǎn)技術指標測定需求。

關鍵詞：金礦石；低品位；火焰原子吸收光譜法；加工粒度；活性炭吸附

中圖分類號：O653.7文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2023）06-0098-04doi：10.11792/hj20230620

開展低品位金礦石中金量最優(yōu)測定條件的探究，逐步優(yōu)化改進實驗方法，從而提供準確、可靠的分析測試數(shù)據(jù)，對科研、生產(chǎn)等相關領域具有較大的影響，對實驗室質(zhì)量管理具有重要意義［1］。 青海省五龍溝金礦位于柴達木盆地南緣東昆侖中段，是青海省最具資源潛力的金成礦集中區(qū)之一，已探明金資源量58 t。該金礦礦石為微細粒蝕變巖型低品位難選冶礦石［2-3］。經(jīng)過多年的開采，礦山易采、易選及高品位金礦資源日趨減少，金礦石品位逐年變低［4］。為了保障不同品位金礦石相關測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性，加強測試數(shù)據(jù)對采礦和選礦生產(chǎn)工藝的技術支撐，從樣品加工粒度、焙燒條件、活性炭吸附回收率和原子吸收分光光度計期間核查等4個方面進行了火焰原子吸收光譜法最優(yōu)測定條件的探究。該方法測定結(jié)果的準確度和精密度較高，測試結(jié)果準確、可靠。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

RK/PEF100×150型和RK/PEF100×250型顎式破碎機；ZN型金礦制樣多功能棒磨機；UX4200H型電子天平。

Z-2000型原子吸收分光光度計，附Au空心陰極燈，具體工作條件見表1。

1.2 試劑與材料

金標準貯備溶液：ρ（Au）=1.00 mg/mL。

GSB 04-1715-2004金標準溶液：ρ（Au）=1 000 mg/mL。

金礦石分析標準物質(zhì)： GBW（E） 070138、GBW 07298a、GBW 07300、GBW（E） 070069。

金礦石金銀成分國家標準物質(zhì)：GBW 07802、GBW 07803、GBW 07804。

HCl、HNO3，均為分析純；碳酸鈣（含C12.00 %）；實驗用水為去離子水。

1.3 實驗方法

準確稱取20.0 g礦石樣品（200目）置于瓷方舟中，瓷方舟放入馬弗爐，由低溫升至730 ℃后繼續(xù)焙燒60 min。將焙燒后的試樣取出冷卻，轉(zhuǎn)移到250 mL燒杯中，加入100 mL（1+1）王水，攪拌均勻后，蓋上表面皿，于電熱板上加熱煮沸約1 h，取下，并趁熱加入1 %聚乙二醇5 mL，攪拌，使可溶性硅酸脫水。之后加水至200 mL，攪拌均勻，在減壓抽濾的情況下，將溶液倒入布氏漏斗中過濾，利用吸附柱中的活性炭吸附溶液中的金化合物。過濾完成后，用5 %王水清洗布氏漏斗中礦渣2～3次，直到濾液變成無色為止。隨后取下布氏漏斗，分別用2 %氟化氫銨溶液沖洗吸附柱3～5次，2 %稀鹽酸沖洗3～5次，溫水沖洗6～8次。將吸附柱中的活性炭部分取下放入瓷坩堝中，在馬弗爐中由低溫升至650 ℃進行灰化，直至無黑色碳粒為止。將瓷坩堝取出冷卻，加入1～2滴5 %KCl潤濕，然后再加入2 mL王水溶解，置于水浴上加熱蒸干，滴加HCl，蒸至無酸味［5］，取下冷卻后將溶液定容到適當體積的比色管中，搖勻，靜置澄清。在原子吸收分光光度計最佳條件下進行測試。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 加工粒度

五龍溝金礦礦石主要脈石礦物有石英、長石、絹云母等，而石英等礦物的硬度較大［6］，礦石不易磨細。試樣粒度是樣品加工的重要指標，粒度越細，其均勻性越好，取樣誤差越小。但是，粒度粗細與樣品棒磨時間直接相關，因此找到最佳棒磨時間不僅有利于樣品粒度達標，而且節(jié)能。將樣品1在ZN型金礦制樣多功能棒磨機上加工不同時間，得到粒度各不相同的6組樣品。使用200目篩網(wǎng)分別測量過篩率，再各稱取6個平行樣，按照活性炭動態(tài)吸附—火焰原子吸收光譜法測試樣品的金品位，結(jié)果見表2。

由表2可知：增加樣品加工時間有利于提高樣品過篩率，但當加工時間增加到4 h以上時，過篩率提高有限，此時過篩率已超過95 %。樣品過篩率在95 %以下時，測得的金品位相對標準偏差遠大于期望值，只有在過篩率超過95 %時才能保證測試結(jié)果的穩(wěn)定性，相對標準偏差降至1 %以下。綜合考慮，確定樣品加工時間為4 h。

2.2 焙燒條件

礦石樣品在焙燒氧化除雜過程中，馬弗爐內(nèi)部空氣流動性差，置于爐膛深處的樣品接觸氧氣較少，導致樣品的焙燒時間需延長0.5～1 h，實驗的時效性較差。為了提高檢測效率，開展了礦石焙燒條件的探究實驗，采用國家標準物質(zhì)GBW 07804（w（Au）=2.5 g/t±0.2 g/t），在焙燒時，當馬弗爐升溫至730 ℃后繼續(xù)焙燒10 min，然后打開爐門通風5 min，再關閉爐門繼續(xù)焙燒不同時間。不同焙燒時間下的金品位測定結(jié)果見表3。由表3可知，控制焙燒時間為60 min時，金品位重現(xiàn)性與穩(wěn)定性最好。

2.3 活性炭吸附回收率

活性炭是一種多孔性含碳物質(zhì)，具有發(fā)達的微孔構造和巨大的比表面積，尤其對金具有極強的吸附能力［7］。由于部分礦石樣品富含碳酸鹽，經(jīng)（1+1）王水煮沸后，樣品中的大量固體組分溶解，在吸附過程中，布氏漏斗中礦漿厚度過薄，過濾速度過快，導致活性炭對金的吸附效率降低，使測定結(jié)果偏低。同時，吸附柱上層填充物較薄，使得灰化后坩堝中的灰分較多，影響回收率的穩(wěn)定性。為了提高活性炭吸附效率，保障回收率的穩(wěn)定性，對吸附柱中的填充物進行了改良，最終形成了“小孔板-濾紙-白紙漿-活性炭漿-白紙漿-濾紙-小孔板-濾紙-白紙漿-濾紙”吸附充填物。

采用質(zhì)量濃度為100 μg/mL的金標準液，開展改良后吸附柱充填物吸附測試和充填物灰化后灰分雜質(zhì)對金回收率的影響研究。改良前后金吸附率及金回收率測定結(jié)果見表4。

根據(jù)測定結(jié)果：改良后的吸附柱填充物，活性炭對金的吸附率提升明顯，同時灰化所得灰分減少，有效提高了金回收率的穩(wěn)定性和測定結(jié)果的重現(xiàn)性。

2.4 原子吸收分光光度計期間核查

原子吸收分光光度計對特定濃度樣品的測定結(jié)果符合朗伯-比爾定律，其為一條過坐標原點的直線，但當樣品濃度超出范圍后，測定結(jié)果將不滿足標準的朗伯-比爾定律［8］，因此對2臺日立Z-2000型原子吸收分光光度計（儀器編號SB-02和SB-03）標準曲線中空白點、各濃度標點的相對標準偏差進行了探究，從而找到適合實驗室使用的特征濃度范圍。主要核查指標：檢出限CL、相對標準偏差RSD和線性誤差Δxi，判定依據(jù)DZ/T 0130.3—2006 《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范 第3部分：巖石礦物樣品化學成分分析》［9］中對測試質(zhì)量參數(shù)FQ的評估。原子吸收分光光度計期間核查結(jié)果見表5。

由原子吸收分光光度計期間核查結(jié)果可知：以0.5 g/t、1.0 g/t、2.0 g/t、4.0 g/t、6.0 g/t、8.0 g/t和10.0 g/t標準溶液對SB-02和SB-03 2臺設備進行重復核查檢測，測定結(jié)果的相對標準偏差均小于判定值，儀器導致的方法不確定度較小。

2.5 方法的準確度

為了驗證本方法的準確度，采用該方法的最優(yōu)條件，測定了金礦石分析標準物質(zhì)中金量。每個樣品進行5次平行實驗，計算平均值和相對誤差，結(jié)果見表6。

結(jié)果表明：測定結(jié)果與標準值吻合較好，相對誤差滿足DZ/T 0130.3—2006 《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范 第3部分：巖石礦物樣品化學成分分析》［9］要求，測定結(jié)果準確度高。

2.6 方法的精密度

選用金礦石金銀成分國家標準物質(zhì)GBW 07804和金礦石分析標準物質(zhì)GBW 07298a，采用本方法，在最佳條件下測定金量。每個樣品平行測定10次，計算相對標準偏差，結(jié)果見表7。

由表7可知：本方法測定結(jié)果的相對標準偏差均小于1 %，符合DZ/T 0130.3—2006 《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范 第3部分：巖石礦物樣品化學成分分析》［9］要求，測定結(jié)果的精密度較高，且結(jié)果穩(wěn)定、可靠。

3 結(jié) 論

1）該低品位金礦石樣品棒磨最佳加工時間為4 h，此時樣品的過篩率超過95 %。

2）焙燒過程中，通過打開馬弗爐爐門，增加樣品與空氣的接觸，使樣品焙燒效率大幅提高，同時起到節(jié)能效果。因此，最佳焙燒條件為馬弗爐升溫至730 ℃后焙燒10 min，然后打開爐門通風5 min，再關閉爐門繼續(xù)焙燒60 min。

3）低品位金礦石在金富集過程中，采用改良后的“小孔板-濾紙-白紙漿-活性炭漿-白紙漿-濾紙-小孔板-濾紙-白紙漿-濾紙”吸附充填物，活性炭動態(tài)吸附金回收率提高了8～9百分點，測定結(jié)果更準確。

4）采用本方法測定低品位金礦石中金，進一步優(yōu)化了現(xiàn)有火焰原子吸收光譜法中的不利因素，測定結(jié)果的準確度和精密度良好，滿足實際生產(chǎn)需求，為采礦、選礦生產(chǎn)工藝的優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)基礎和技術支撐。

［參 考 文 獻］

［1］ 吳庚林，修迪，李仲夏，等.原子吸收光譜法測定金礦石中金的不確定度［J］.光譜實驗室，2013，30（6）：2 988-2 992.

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Abstract：Flame atomic absorption spectrometry was used to determine gold in low-grade gold ore.The optimal measurement conditions were explored from 4 aspects：processing particle size，roasting conditions，activated carbon adsorption recovery rate，and atomic absorption spectrophotometer verification during experiments.The sources of relevant errors in the analysis process of low-grade gold ore were analyzed，and the experimental testing method and process were further optimized to improve the stability of the testing data.The method has high accuracy and precision，with a relative standard deviation （n=10） of less than 1 %，and is simple，practical，and suitable for the measurement requirements of mining production technical indicators.

Keywords：gold ore;low grade;flame atomic absorption spectrometry;processing particle size;activated carbon adsorption