直接灰吹法測(cè)定金泥中金和銀

(山東黃金冶煉有限公司，山東 萊州 261441)

前言

氰化金泥是含金礦石經(jīng)過浮選、氰化浸出、鋅粉置換后得到的初級(jí)產(chǎn)品，因礦石性質(zhì)不同，金泥成分變化很大。金泥中鐵、硫、二氧化硅等主要來自礦石，這些成分含量多少取決于置換前貴金屬溶液凈化的程度[1]。根據(jù)金礦石性質(zhì)的不同，將浸出系統(tǒng)分為低硫、高硫和高銅浸出，分別得到不同金銀含量的金泥。

氰化金泥中金和銀含量的檢測(cè)方法，因?yàn)榻鹉嘀须s質(zhì)元素的組分復(fù)雜，目前沒有形成的統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有的檢驗(yàn)方法主要是火試金重量法[2-5]，通過兩次火試金配料，將金銀富集，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，但分析流程長，檢測(cè)成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大及不易掌握；碘量法[6]只能富集金泥中金，富集效率低于火試金；混合試劑灰吹[7]方法中采用混合試劑(氧化鉛∶淀粉=10∶1)作用生成鉛，對(duì)金銀進(jìn)行富集，方法灰吹時(shí)間長，能耗高，且存在金銀合粒黏在灰皿邊緣，造成富集不完全。本研究在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，運(yùn)用鉛對(duì)貴金屬的捕集能力[8-9]，以鉛包裹灰吹，鉛覆蓋再次富集，使試樣中的金銀與雜質(zhì)元素分離，以硝酸溶解金銀合粒，使銀溶解，實(shí)現(xiàn)金銀的分離；并對(duì)灰吹參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出高品位金泥的直接灰吹、重量法測(cè)定金、銀含量的最佳灰吹條件，測(cè)定結(jié)果與經(jīng)典火試金重量法結(jié)果相吻合?？朔酥苯踊掖蹈患煌耆谋锥?，簡化檢驗(yàn)流程，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和能耗。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

箱式高溫爐(最高溫度1 350 ℃)；精密天平(可讀性0.001 mg)；鉛箔[純鉛(質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99. 99%)]；純銀(質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99. 99%)；灰皿(鎂砂灰皿)；硝酸(分析)；乙酸(分析純)。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1稱樣

用分析天平準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的試樣，記為m，精確到0.000 01 g；將試樣包裹在一定重量的鉛箔中，以備灰吹。

1.2.2灰吹

將灰皿放入升溫至950 ℃的高溫爐中，預(yù)熱25 min，將包好的試樣依次投入灰皿中，關(guān)閉爐門3～5 min，爐門稍開，控制溫度，鉛吹盡后關(guān)閉高溫爐，待溫度降到700 ℃時(shí)取出灰皿，將合粒放入乙酸中煮去底部附著物，用蒸餾水洗凈、烘干、稱量得到金銀合粒質(zhì)量m1，以火試金測(cè)定得到的金銀含量作為準(zhǔn)確值，計(jì)算灰吹對(duì)金銀的回收率。

1.2.3補(bǔ)銀

若金泥樣品金、銀比例大于或等于1∶3時(shí)，可直接進(jìn)行分金操作；若金、銀比例小于1∶3，應(yīng)將金銀合粒和需補(bǔ)進(jìn)銀量用10 g鉛箔包裹好，再次進(jìn)行灰吹，取出金、銀合粒，以備分金。

1.2.4分金

在鐵墊子上用鋼錘敲打合粒兩側(cè)，將其錘成扁圓并刷去底部附著物，然后將其放入瓷舟中在700 ℃下退火3～5 min，將磁舟取出冷卻，將合粒碾成厚度為0.1 mm薄片，于690～710 ℃下退火3～5 min，取出冷卻卷成空心卷放入試管中；將15 mL硝酸(1+7)加入試管中，并把試管放入水浴中煮沸40～45 min，傾出酸液；再加入15 mL 80～100 ℃硝酸(1+1)，水浴中繼續(xù)煮沸40～45 min，傾出酸液，加入溫蒸餾水洗金卷5～6次，將金片傾倒在瓷坩堝中，烘干，在700 ℃的電爐中退火2～3 min，取出冷卻后稱量，得金卷的質(zhì)量m2。

1.2.5稱量及結(jié)果計(jì)算

用電子天平稱取金粒質(zhì)量，計(jì)算金、銀含量。

2 結(jié)果與討論

為確定灰吹工藝參數(shù)，以回收率為指標(biāo)，對(duì)金銀富集效果的灰吹工作參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

2.1 鉛用量對(duì)回收率的影響

選取高、低品位金泥樣品，金泥成分見表1。平行稱取試樣各5份(以200 mg含金量計(jì))，分別包鉛箔10、15、20、25、30 g于950 ℃下進(jìn)行灰吹，計(jì)算回收率，結(jié)果見圖1。

表1 高、低品位金泥的成分

圖1 不同鉛量的回收率結(jié)果Figure 1 Recovery results of different amount of lead.

從圖1中可以看出，低品位金泥回收率在80%～97%，高品位金泥回收率在94%～99%，高品位金泥的回收率明顯高于低品位金泥。低品位金泥灰吹鉛箔用量少時(shí)，因稱樣量大，雜質(zhì)含量高，鉛箔不足以富集金泥中的金銀，使得回收率低，且平行樣品之間回收率結(jié)果波動(dòng)大；鉛用量在30 g時(shí)，回收率為97.29%，鉛箔用量>40 g時(shí)，鉛熔化時(shí)間短，少量樣品黏附在灰皿邊緣，沒有得到有效富集，導(dǎo)致回收率降低，灰吹后的灰皿邊緣上有明顯金銀合粒，很好地證明了這一判斷；高品位金泥因雜質(zhì)含量低，回收率高，其中鉛箔用量在20 g時(shí)，回收率達(dá)99.12%，通過調(diào)整灰吹參數(shù)，可進(jìn)一步提高高品位金泥的金銀回收率。因此實(shí)驗(yàn)選擇20 g鉛進(jìn)行灰吹。

2.2 稱樣重量對(duì)回收率的影響

對(duì)高、低品位金泥試樣，分別按含金量100、200、300、400 mg各稱取試樣4份，包鉛箔20 g于950 ℃下進(jìn)行灰吹，計(jì)算回收率，結(jié)果見圖2。

圖2 不同稱樣重量的回收率結(jié)果Figure 2 Recovery results of different sampling weight.

從圖2可以看出，以含金量100 mg稱取的試樣，回收率高，隨著稱樣重量的增加，高品位金泥回收率從99.38%降至96.13%，低品位金泥回收率從95.65%降至79.55%；其中當(dāng)以含金量400 mg稱樣時(shí)，因?yàn)榉Q樣量大，雜質(zhì)含量增加，高品位金泥回收率略微下降，低品位金泥回收率顯著下降，這是因?yàn)榇藭r(shí)鉛箔的用量已明顯不足以富集試樣中的金銀，致使回收率下降。為保證樣品代表性及檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)中稱樣量以200 mg含金量計(jì)。

2.3 灰吹溫度對(duì)回收率的影響

對(duì)高、低品位金泥試樣，分別按含金量200 mg各稱取試樣4份，包鉛箔20 g，控制不同的溫度進(jìn)行灰吹，計(jì)算回收率，測(cè)定結(jié)果見圖3。

圖3 不同溫度下的回收率結(jié)果Figure 3 Recovery results of different temperature.

從圖3可以看出，回收率隨灰吹溫度的升高，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，這是由于溫度過低時(shí)，可能產(chǎn)生凍結(jié)，導(dǎo)致灰吹不完全；隨著溫度的升高，使鉛箔熔融及氧化的速度加快，有利于鉛對(duì)雜質(zhì)元素和金銀的分離，有利于鉛對(duì)金銀的富集；但是溫度高于960 ℃時(shí)，低品位金泥的金銀回收率顯著下降，因?yàn)榇藭r(shí)的溫度下，鉛箔熔融的時(shí)間短，鉛氧化速度過快，表層樣品中的金銀來不及與熔鉛形成共熔體，并且部分樣品附著在灰皿邊緣得不到有效富集，回收率降低，同時(shí)溫度太高會(huì)導(dǎo)致金銀在灰吹過程中的損失增加。在實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)，溫度在935 ℃時(shí)，高品位金泥的金銀含量與火試金的金銀含量相吻合。故實(shí)驗(yàn)灰吹溫度選擇935 ℃。

2.4 鉛箔灰吹-覆蓋對(duì)回收率的影響

為消除因黏附造成的富集不完全問題，采用鉛箔包覆及鉛覆蓋的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確稱取試樣4份(以200 mg含金量計(jì))，分別采用5+10、5+15、10+10、10+15、5+10+10的搭配方式在935 ℃進(jìn)行灰吹(前值為包覆鉛箔的重量，后值為一次覆蓋鉛帽的重量及兩次覆蓋鉛的重量，單位為g)，計(jì)算回收率，測(cè)定結(jié)果見圖4。

圖4 不同搭配方式的回收率結(jié)果Figure 4 Recovery results of different collocation mode.

從圖4的回收率數(shù)據(jù)可以看出，鉛覆蓋時(shí)金泥的回收率比無鉛覆蓋時(shí)有明顯的提高，這是由于覆蓋的鉛熔化時(shí)，可以將黏附在灰皿邊緣的樣品再一次共熔、富集；同等重量的鉛皮用量，包覆的少，黏附的樣品更靠近灰皿的最低端，有利于鉛的再次富集；兩次鉛覆蓋的試樣回收率低于一次鉛覆蓋的回收率，這是由于兩次鉛覆蓋，開爐門及加蓋時(shí)，增加了爐膛內(nèi)氧氣的含量，使鉛箔快速氧化，降低了鉛與黏附樣品的接觸時(shí)間，但高于無鉛覆蓋時(shí)的回收率，因無鉛覆蓋的樣品熔化后的液位高，并且沒有鉛箔覆蓋的再富集，使得回收率低。因此選擇5 g鉛灰吹，15 g鉛覆蓋的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.5 銀灰吹損失補(bǔ)正[10]

稱取相當(dāng)于試樣含量的金屬銀(99.99%)5份，按實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行灰吹，將合粒放入乙酸中煮去底部附著物，用蒸餾水洗凈、烘干、稱量得到灰吹后銀的質(zhì)量m2，灰吹結(jié)果見表2。

表2 銀灰吹損失補(bǔ)正試驗(yàn)結(jié)果

通過表2中的數(shù)據(jù)看出，銀在灰吹過程中是有損失的，通過標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)對(duì)銀進(jìn)行補(bǔ)正，有效消除系統(tǒng)誤差。

2.6 高品位金泥的灰吹實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證直接灰吹法測(cè)定高品位金泥中金和銀分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，選取兩份高品位金泥，先對(duì)樣品進(jìn)行火試金檢測(cè)，以得到的金銀含量作為準(zhǔn)確值；再稱取試樣(以200 mg含金量計(jì))，5 g鉛箔包覆，15 g鉛箔覆蓋，于935 ℃進(jìn)行灰吹，按實(shí)驗(yàn)步驟得出金泥中金和銀的含量，檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 高品位金泥灰吹試驗(yàn)結(jié)果

從表3數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)高品位金泥直接灰吹過程中金基本無損失，銀含量經(jīng)補(bǔ)正系數(shù)調(diào)整后，檢驗(yàn)結(jié)果與火試金結(jié)果相吻合。

2.7 精密度實(shí)驗(yàn)

為確定實(shí)驗(yàn)方法分析結(jié)果的重現(xiàn)性，在上述相同實(shí)驗(yàn)條件下，利用直接灰吹法對(duì)上述兩種高品位金泥樣品進(jìn)行6次平行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表4。

從表4數(shù)據(jù)可以看出，直接灰吹法對(duì)高品位金泥測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性良好，精密度良好。

表4 方法精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

對(duì)高、低品位金泥進(jìn)行了直接灰吹法富集金、銀的研究，得出了不同條件下直接灰吹對(duì)金銀的回收率，低品位金泥直接灰吹法對(duì)金銀的富集不完全，可作為金泥品位預(yù)測(cè)參考；高品位金泥直接灰吹對(duì)金銀的富集完全，實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性良好。

確定了高品位金泥直接灰吹的工藝參數(shù)，對(duì)銀的損失進(jìn)行補(bǔ)正；選取冶煉公司高品位金泥試樣，用直接灰吹和火試金方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取得滿意的結(jié)果。表明本方法對(duì)高品位金泥的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，可替代現(xiàn)有的火試金方法，具有很好的應(yīng)用前景。