火試金富集原子吸收法測(cè)地質(zhì)樣品中的常量金

徐春秀(廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì),廣東 肇慶 526020)

火試金是一種古老的富集金銀手段，也是地質(zhì)樣品中金銀元素檢測(cè)的經(jīng)典方法，目前在地質(zhì)行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的金銀分析方法。火試金法根據(jù)捕集劑種類的不同可分為鉛試金、鉍試金、錫試金、銻試金、鎳試金和硫化鎳試金等，其中以鉛試金應(yīng)用得最為廣泛[1][2]。鉛試金的主要原理是利用各種配料在高溫下將地質(zhì)樣品中的金屬元素溶解成離子狀態(tài)，依據(jù)不同金屬間的比重不同將重金屬和輕金屬分離開來，然后利用灰吹技術(shù)，使樣品中的貴金屬富集到毫克級(jí)的金屬合金中。相比較于其它分析方法，火試金具有取樣量大、代表性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、富集效率高、分析結(jié)果可靠和準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，許多國家均把火試法作為本國的金分析的仲裁方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)主要設(shè)備和試劑

1.1.1 主要設(shè)備

試金爐和灰吹爐：試金爐和灰吹爐就是我們常用的馬弗爐，它的最高溫度要求達(dá)到1200℃，并要求爐內(nèi)的溫度均勻。

電子天平：XS 125A高精密電子天平（瑞士）。

試金坩堝：材質(zhì)為耐火粘土，要求有很高的耐高溫能力，在高溫條件下不易變型和塌倒。有很強(qiáng)的耐腐蝕能力，能在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下不易溶解和穿漏。

灰皿：灰皿是一種灰吹鉛扣時(shí)能吸收氧化鉛的多孔性耐火器皿。主要種類有水泥灰皿、骨灰-水泥灰皿和鎂砂灰皿，本文主要使用的是鎂砂灰皿。

原子吸收分光光度計(jì)：北京海光GGX一610原子吸收分光光度計(jì)

1.1.2 主要試劑

無水碳酸鈉、硼酸、氧化鉛、二氧化硅、淀粉、氯化鈉、鹽酸、硝酸（光譜純）

1.2 試驗(yàn)步驟

在確定了樣品種類的配料比和還原能力后，準(zhǔn)確稱取試樣所需的各種配料倒入事先準(zhǔn)備好的容器中，再加入30g 待測(cè)樣品，搖晃2 min使配料完全混勻，將混勻后的配料全部倒于試金坩堝中。再稱取30g 的氯化鈉固體用于清洗容器，并均勻覆蓋在試金坩堝中的試樣表層，最后加入毫克級(jí)的硝酸銀溶液。將處理好的坩堝置于爐溫為800℃的馬弗爐內(nèi)熔融，并在800℃條件下保持恒溫1 小時(shí)，在升溫至1100℃，保溫10 min 后出爐，取出試金坩堝冷卻至室溫。整個(gè)熔礦過程中要求熔礦時(shí)間不超過2個(gè)小時(shí)，以防止時(shí)間過長導(dǎo)致配料中的氧化鉛發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象而影響捕集效率。將上述冷卻好的試金坩堝錘碎，取出沉降在底部的鉛扣，用鐵錘將鉛扣錘成適合灰皿大小的正方形。將錘好的鉛扣放入已在990℃預(yù)熱30min 的灰皿中，關(guān)閉爐門，使灰皿中的鉛扣在990℃條件下進(jìn)行灰吹。待熔鉛脫模后半開爐門并保持恒溫室鉛扣灰吹至形成閃亮的金屬合金，取出冷卻。用鑷子將合金顆粒從灰皿中夾出放入事先準(zhǔn)備好的聚四氟乙烯坩堝中。在裝有合金顆粒的坩堝中加入2.0ml（v/v=1:4）硝酸，蓋上坩鍋蓋,在電熱板上加熱煮沸10 分鐘，此步驟目的是溶解合粒中的銀；再加入6.0ml（v/v=1:4）鹽酸，蓋緊坩堝蓋，放在100℃的電熱板上恒溫加熱3小時(shí)，待合金顆粒完全溶解后定容至25ml 比色管中待測(cè)。最后將定容好的溶液在原子吸收分光光度儀上準(zhǔn)確檢測(cè)金元素含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 條件優(yōu)化試驗(yàn)

2.1.1 配料比的選擇優(yōu)化

配料比的恰當(dāng)選擇是實(shí)驗(yàn)成敗非常關(guān)鍵的一個(gè)步驟，根據(jù)不同的礦物選擇好不同的配料比，一可以使熔融物熔點(diǎn)降低，避免熔融溫度過高、熔渣過粘致使金無法下降至鉛扣中，最終導(dǎo)致結(jié)果偏低；二是通過配料比來控制好硅酸度。硅酸度是熔融礦渣中酸組分氧（二氧化硅）與堿組份(堿金屬氧化物)氧的比值，硅酸度高，熔融物流動(dòng)性差，鉛扣易殘留在礦渣中；硅酸度過低會(huì)融蝕坩堝[2]。

選取硅酸鹽為例，進(jìn)行配料優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，見表1-1(單位為g)。

表1-1 配料優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

用兩種配料比對(duì)同一批樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1-2(單位為μg/g)。

表1-2 兩種配料比對(duì)

由表可以看出，用優(yōu)化后的配料比得出的結(jié)果整體比優(yōu)化前的結(jié)果要高，數(shù)據(jù)離散程度也要更好。優(yōu)化前的配料比硅酸度大，熔渣粘稠，流動(dòng)性性差，金沒有完成沉降到底部的鉛扣中，有少量粒狀鉛粘在熔渣上，形成粒狀鉛粒。

2.1.2 熔融溫度影響實(shí)驗(yàn)

通過改變不同的熔融溫度，對(duì)已測(cè)定過的樣品的副樣進(jìn)行吸附測(cè)定，并且對(duì)試金渣進(jìn)行殘余金量回收，計(jì)算出金量損失率，繪制出金量損失率與溫度曲線圖。見圖1-1。由圖可以看出，在1100℃附近，金的損失率最低，富集效率最大，表明此熔融溫度為最佳溫度。

圖1-1 熔融溫度與金量損失率關(guān)系圖

圖1-2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖

2.2 分析性能

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

由于火試金得出來的金銀合粒比較純凈，標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立直接用金標(biāo)液經(jīng)逐級(jí)稀釋即可，將1000μg/ml 金標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋成10μg/ml,用刻度移液管分別移取金標(biāo)準(zhǔn)工作液2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL、20 mL至100 mL容量瓶中，每個(gè)補(bǔ)加10 mL王水溶液，定容搖勻，于GGX-610原子吸收分光光度計(jì)上測(cè)定其吸光度，結(jié)果見圖1-2，二次曲線線性方程：Ab s=-0.003×C2+0.122×C，相關(guān)系數(shù)R為1.000。

2.2.2 檢出限

在實(shí)驗(yàn)研究出的最佳條件下進(jìn)行12次試樣空白重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，標(biāo)準(zhǔn)偏差的三倍即為檢出限，結(jié)果為0.009μg/g。

2.2.3 精密度與準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確稱取30g國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)國家金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 07244a、GBW 07245a、GBW 07246、GBW 07247、GBW 07248、GBW(E)070023，按實(shí)驗(yàn)所建立的方法進(jìn)行12 次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果如表1-3。平均值與測(cè)定值吻合，準(zhǔn)確度較好；檢出限三倍以內(nèi)RSD%≤40，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在合格范圍內(nèi)。

表1-3 精密度與準(zhǔn)確度表1-4加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

2.2.4 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

選取某礦區(qū)已有測(cè)定結(jié)果的樣品（結(jié)果是多次分析求平均值的結(jié)果），并在已知結(jié)果的樣品中加入不同量的金，結(jié)果見表1-4。

本文主要考察了火焰原子吸收光譜法對(duì)金進(jìn)行檢測(cè)，減少了在分金過程中金元素的損耗帶來結(jié)果偏差。整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的方法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，精確度高，測(cè)定線性范圍更廣，可應(yīng)用于地質(zhì)樣品中低中高含量金的檢測(cè)。

[1]Gros M,Lorand J,Luguet A.Analysis of platinum group elements and gold in geological materials using NiS fire assay and Tecoprecipitation;the NiS dissolution step revisited[J].2002,185(3-4):179-190.

[2]巖礦分析手冊(cè)（第四版），尹明，李家熙等.

[3]徐存生.火試金分析工作實(shí)踐[J].黃金,1997,(9).