金元素化驗(yàn)分析精準(zhǔn)度提升探究

付先榮

（江西省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)）

隨著我國眾多礦業(yè)投資者進(jìn)入非洲，并逐步形成包括地質(zhì)勘探、采礦、選礦和冶煉等功能在內(nèi)的多元化礦山結(jié)構(gòu)?；?yàn)室的分析結(jié)果始終貫穿著礦山的收購、勘探、開采、選冶過程，分析結(jié)果的精準(zhǔn)度直接影響儲(chǔ)量計(jì)算、資源利用、價(jià)值估算、可行性分析及經(jīng)濟(jì)效益考核等［1］。

對(duì)于稀貴金屬金生產(chǎn)企業(yè)來說，其礦石產(chǎn)品分析精度不高就意味著不能準(zhǔn)確指導(dǎo)生產(chǎn)，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此，提升礦石金含量化驗(yàn)分析精準(zhǔn)度，是所有金礦投資及從業(yè)者所關(guān)注的重點(diǎn)問題。目前，礦石金含量的化驗(yàn)室分析，需要基于不同類型的礦石、礦石品位等情況進(jìn)行分析。如何提升分析精度，對(duì)從業(yè)人員來說是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

1 金含量的分析技術(shù)

金的化驗(yàn)分析方法種類繁多，有的程序復(fù)雜、操作不便，有的流程簡單，但適應(yīng)性不強(qiáng)。近年來，應(yīng)用了現(xiàn)代儀器分析和微量分析技術(shù)，使常量金和痕量金的測試技術(shù)獲得了很大發(fā)展［2-8］。筆者化驗(yàn)室采用高溫焙燒去除雜質(zhì)，王水分解金礦試樣，然后利用泡沫塑料的吸附性吸附溶解的金，再利用硫脲溶液水浴加熱解脫泡沫塑料上的金，最后用火焰原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行濃度測定。此方法簡單易行，能夠批量分析樣品，且精準(zhǔn)度高，可以滿足試驗(yàn)及生產(chǎn)需要。

2 主要設(shè)備與試劑

（1）主要設(shè)備。礦石金含量分析主要用到的設(shè)備包括顎式破碎機(jī)（100 mm×100 mm、100 mm×60 mm）、對(duì)輥破碎機(jī)（φ200 mm×75 mm）、制樣粉碎機(jī)（GJ100-4）、馬弗爐、加熱盤、干燥箱、電子秤、自制振蕩器、AAS-2610原子吸收分光光度計(jì)。

（2）主要試劑。金標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（1 000 μg/mL）、金標(biāo)準(zhǔn)溶液（50 μg/mL）、泡沫塑料（將厚度約5 mm 的聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料剪成約寬1.5 cm×長5 cm 的方塊）、硫脲（7 g/L）、王水（3 份鹽酸與1 份硝酸和4 份蒸餾水混合均勻，體積比1∶1，現(xiàn)配現(xiàn)用）、水（蒸餾水），其中硫脲、鹽酸、硝酸為分析純?cè)噭?/p>

3 分析步驟

（1）樣品加工。將礦樣烘干至恒重，然后粉碎、混勻、縮分、細(xì)磨。

（2）樣品稱量。用瓷方舟或坩堝稱取試樣15.00～50.00 g。

（3）高溫焙燒。將馬弗爐從低溫升至650 ℃，并保溫灼燒2 h，中途攪拌2 次，去除試樣中的碳、硫、砷等雜質(zhì)。

（4）樣品溶解。將焙燒完全且冷卻后的樣品移入250 mL 三角燒瓶中，用蒸餾水潤濕，加入80～120 mL（根據(jù)試樣稱取量確定）王水，放置在電熱板上進(jìn)行加熱溶解，微沸30 min 以上，使溶液體積為30～40 mL，取下冷卻，冷卻后用蒸餾水稀釋至120～150 mL。

（5）泡沫塑料富集。在溶解冷卻且稀釋完成的三角燒瓶中放入2塊用水潤濕的泡沫塑料，用橡膠塞塞緊瓶口，在振蕩器上振蕩45 min。

（6）硫脲解脫。從三角燒瓶中取出泡沫塑料，并在自來水下沖洗（洗凈泡沫塑料上未溶解的溶渣），并用蒸餾水潤洗，將用濾紙吸干水分的泡沫塑料放入25 mL 或50 mL 的比色管中（比色管內(nèi)預(yù)先加入并定容好7 g/L硫脲溶液），然后將比色管在沸水浴中加熱30 min，后用玻璃棒反復(fù)擠壓泡沫塑料，并取出泡沫塑料，冷卻至室溫。

（7）原子吸收檢測。首先利用金標(biāo)準(zhǔn)溶液和硫脲溶液配制0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 μg/mL 金標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，然后利用原子吸收分光光度計(jì)測量已知濃度溶液的吸光度，并繪制曲線，再測量未知樣品的吸光度，從而得出未知樣品的濃度，最后推算出未知樣品的品位。

4 化驗(yàn)分析精度的影響因素

大量的研究與生產(chǎn)實(shí)踐表明，影響金化驗(yàn)分析結(jié)果精度的因素主要包括取樣方式、樣品加工、高溫焙燒、樣品溶解以及人員操作等，因此，要保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，需要從這些因素著手，采取有效的優(yōu)化改進(jìn)措施。

4.1 取樣方式

礦石中，貴金屬礦物的分布往往非常不均勻，其中金在自然界的賦存狀態(tài)非常復(fù)雜，相對(duì)含量又非常低，有時(shí)金集中在少數(shù)特定的礦物顆粒中。為了滿足分析準(zhǔn)確度的要求，時(shí)常根據(jù)金在礦物中的均勻程度，合理地提高取樣量。特別是當(dāng)樣品中的金顆粒較大時(shí)，取樣的代表性就更加重要。

取樣前，應(yīng)該對(duì)取樣器具進(jìn)行清潔，以免因外界因素污染到整個(gè)樣品，同時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)探礦或礦山生產(chǎn)等工作需要盡量選擇不同位置、不同層位的礦石，并詳細(xì)記錄取樣編號(hào)、時(shí)間、地點(diǎn)、數(shù)量、巖性等信息，以便后續(xù)進(jìn)行分析和對(duì)比。

為了保證樣品的代表性，在取樣過程中應(yīng)盡量避免有針對(duì)性地挑選礦石，應(yīng)該要在礦石堆中隨機(jī)選取足夠數(shù)量的樣品。并將不同位置、不同層位的礦石樣品混合均勻，確保樣品能夠代表整個(gè)礦石堆的特性。金礦石的取樣應(yīng)充分注意試樣的均勻性和取樣的代表性，避免因取樣而帶來誤差。

4.2 樣品加工

通常金以自然金的形式存在于礦石中，自然金的延展性非常好，且嵌布粒度分布不均勻，從而導(dǎo)致樣品加工的難度增加?；?yàn)室樣品加工工藝改進(jìn)前采用的樣品加工流程，是將樣品破碎、混勻、縮分，再取縮分樣1 kg 左右粉碎至-1 mm，再縮分出正、副樣，再細(xì)磨后進(jìn)行化學(xué)分析。

不過，參照《中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（DZ/T 0130.2—2006），金礦試樣在制備過程中，需要根據(jù)自然金在樣品中的粒度分布，制定明確的碎樣流程。因化驗(yàn)室在實(shí)際生產(chǎn)過程中無法預(yù)知所收到的樣品金顆粒的粒度組成，所以，生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)樣品的加工流程進(jìn)行優(yōu)化改良。改進(jìn)后，化驗(yàn)室采用的樣品加工方式是將樣品粗、中、細(xì)碎至-1 mm，然后再進(jìn)行混勻、縮分，縮分后的樣品分為正樣、副樣和備樣，再對(duì)正樣進(jìn)行細(xì)磨，然后進(jìn)行化學(xué)分析。

在樣品加工過程中，首次縮分的粒度大小至關(guān)重要，如果在樣品縮分時(shí)粒度較粗，則縮分出的樣品不能完全代表原始樣品，化驗(yàn)分析結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)較大程度的偏差。樣品加工流程對(duì)于化驗(yàn)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，利用同一個(gè)樣品，采用不同的樣品加工流程進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

從表1的分析結(jié)果可以得出，改進(jìn)前化驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)較大，RSD相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為28.38，分析結(jié)果重現(xiàn)性差，相對(duì)誤差較大；改進(jìn)后化驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)較小，RSD相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.72，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值較小，分析結(jié)果的重現(xiàn)性較好，相對(duì)誤差較低。

樣品的加工流程和方法決定著樣品的縮分過程和最終樣品的加工粒度。樣品的加工方式作為重要影響因素，直接影響著整體數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。在地質(zhì)探礦、礦山生產(chǎn)過程中，為了確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)避免受到金顆粒大小及金顆粒分布不均等因素導(dǎo)致的分析誤差過大問題。

4.3 高溫焙燒

一般情況下，含金礦物會(huì)與硫化物共生，采集到的部分樣品也會(huì)含有有機(jī)物、炭等成分，而這些物質(zhì)可能會(huì)對(duì)樣品的溶解效果造成影響。在利用王水對(duì)樣品進(jìn)行溶解時(shí)，被上述物質(zhì)包裹的金并不能全部溶解，單質(zhì)硫和游離炭的析出也會(huì)對(duì)金形成吸附，使得分析結(jié)果較實(shí)際結(jié)果更低［3］。

化驗(yàn)室接收到的各種樣品復(fù)雜多樣，所以樣品中的硫、砷和炭等雜質(zhì)的含量以及包裹情況都不確定。所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中，都會(huì)增加樣品焙燒環(huán)節(jié)，以提升溶解效率和消除吸附干擾。為了更好地區(qū)別焙燒與否對(duì)化驗(yàn)結(jié)果的影響，特針對(duì)3 組礦石樣品（樣品A 為硫、砷、炭含量低的樣品，樣品B 為硫、砷、炭含量不高的樣品，樣品C 為硫、砷、炭含量較高的樣品）進(jìn)行焙燒與否的化驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，結(jié)果見表2。

從表2 可以看出，隨著硫、砷、炭含量的提高，化驗(yàn)結(jié)果相差越來越大。說明對(duì)樣品進(jìn)行高溫焙燒能夠較好地消除硫、砷、炭對(duì)分析結(jié)果的影響。所以，為了確保分析結(jié)果的精準(zhǔn)度，所有樣品均應(yīng)進(jìn)行高溫焙燒。

4.4 樣品溶解

為了探索同一樣品用王水溶解的時(shí)間與分析結(jié)果之間的關(guān)系，取3 個(gè)不同品位的標(biāo)準(zhǔn)樣品，對(duì)比不同溶解時(shí)間的分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系。微沸時(shí)間與分析結(jié)果見表3。

從表3可以看出，溶樣微沸時(shí)間的長短與樣品分析結(jié)果呈正相關(guān)關(guān)系，微沸時(shí)間越長，回收率越高，越接近標(biāo)準(zhǔn)值；溶解時(shí)間低于30 min，分析結(jié)果誤差較大，說明樣品中金未完全溶解；微沸時(shí)間達(dá)30 min，3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品的回收率都達(dá)到99%以上，說明樣品中的金溶解較完全；繼續(xù)延長微沸時(shí)間，分析結(jié)果無明顯變化。所以，在金化驗(yàn)分析過程中，為了保證金充分溶解，且不造成能源浪費(fèi)，微沸溶解時(shí)間宜為30 min。

4.5 人員操作

在金礦樣本的分析過程中，操作流程復(fù)雜，耗時(shí)長，涉及步驟較多，任何一步操作不規(guī)范都可能導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差，從而影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在化驗(yàn)室工作過程中，需要不斷地優(yōu)化改進(jìn)，以達(dá)到對(duì)化驗(yàn)分析過程中每個(gè)步驟都實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，從而明確所有的操作步驟，進(jìn)而減少人為失誤問題，才能獲得更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果。人員操作規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的根本就是分析操作過程具有重復(fù)性、簡便性和科學(xué)性。

5 結(jié)語

影響金分析結(jié)果準(zhǔn)確性的因素很多，研究表明，要提高化驗(yàn)室的分析精度，必須做到樣品取樣、加工制備、焙燒過程、溶樣過程規(guī)范合理，人員操作標(biāo)準(zhǔn)化。