活性炭動態吸附-火焰原子吸收法測定金*

方宏樹　葉　江

(青海省第六地質礦產勘查院)

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活性炭動態吸附-火焰原子吸收法測定金*

方宏樹葉江

(青海省第六地質礦產勘查院)

摘要金的快速準確分析是黃金礦山及冶煉企業生產過程中的重要環節，對控制工藝指標和調度生產起著關鍵作用。采用活性炭動態吸附-原子吸收法對某含金樣品進行測定，通過王水分離、吸附柱活性炭富集金，再將得到的金溶解定容，使用火焰原子吸收分光光度計測定金的含量。結果表明，該方法測定結果準確度高、精密度好、加標回收符合要求，排除了干擾離子的影響。與常規測試方法相比，具有成本低、分析速度快、結果滿意可靠等優點，不遜色于火試金法，可用于工業生產中金含量的快速測定分析。

關鍵詞活性炭動態吸附火焰原子吸收金含量

金是重要的貴金屬，在自然界中含量極低，地殼豐度值僅為1.30～1.50 ppb[1]。自然界中金主要以自然金的形式產出，也能和銀、銅及鉑族元素形成天然合金[2]。根據金和含金礦物的伴生關系，可把金分成不同的類型。常見的伴生金的多金屬礦有黃銅礦、毒砂、輝銻礦、硫鐵礦、鉛鋅礦等，金的賦存狀態有間隙金、裂隙金、包體金及膠體吸附金等。隨著我國經濟的發展，高品位易選金礦資源日益開發殆盡，而低品位難選金礦石嵌布粒度細，常呈零星、稀疏的浸染狀構造，加大了其采選冶的難度[3]。

金的快速準確分析作為金生產過程中的重要環節，對控制工藝指標和調度生產起著關鍵作用[4]。金的測定基本分為3個步驟，即金礦的分離過程、金的富集過程和金的測定過程。金礦分離的主要目的是去除大量的雜質，富集主要有活性炭吸附法、泡沫塑料法等[5]。在分離和富集后，對金的測試方法主要有容量法、光譜法、火試金法、濕法測金等[6-8]?；鹪嚱鸱ㄊ怯眉尤蹌┤蹮挼V石或黃金產品的辦法來定量測定其中金的含量，具有取樣代表性好、方法適用性廣、分析結果準確等優點，是我國黃金分析的標準方法[9]。但該方法毒性大，對環境污染嚴重，價格成本高，因而濕法測金更符合實際工業生產的需要。濕法測金是用王水分離金，然后采用泡塑、活性炭等方法進行富集，最后將得到的金進行溶解、定容、測定，得出金的測定分析結果。

活性炭動態吸附-原子吸收法測定金是濕法測金的一種，具有回收率高、成本低、分析速度快等優點，在實際操作中切實可行，測試結果可靠。

1方法原理

金與非氧化性的酸如鹽酸、氫氟酸、稀硫酸、稀高氯酸、磷酸及有機酸都不反應，與濃硫酸、濃硝酸等氧化性的酸作用也較弱。由于只有王水才能夠很好地溶解金，王水分解法成為提取金的重要方法，反應式為：

Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+2H2O+NO↑

金在溶液中多以Au+和Au3+的形式存在。由于Au+很容易發生歧化反應生成Au3+和單質金，因此金在溶液中大多是以Au3+的形式存在。Au3+的絡合傾向很大，常常以4個配體的絡合陰離子形式穩定于水溶液中。

采用活性炭吸附柱吸附王水分解金的溶液中的金，再將活性炭灰化后得到的金用少量王水溶解、定容，用火焰原子吸收分光光度法測定金含量。

2試驗方法

2.1試劑與儀器

試驗用到的試劑：王水(硝酸、鹽酸、水體積比為1∶3∶4)；濃鹽酸；硝酸(分析純)；氯化鉀(分析純)；氟化氫銨(分析純)；聚乙二醇(分子量10 000，分析純)；明膠溶液(質量濃度1%)。

活性炭粉(分析純，-0.074 mm)的制備。活性炭在使用前進行預處理，取-0.074 mm的國產活性炭，分別經氟化氫銨溶液(5 g/L)和體積分數2%的稀鹽酸浸泡兩次，每次浸泡3 d以上，以盡量降低活性炭的灰分，低溫烘干保存。

紙漿的制備。用機械攪拌器將定性濾紙在蒸餾水中攪碎成漿，待用。

金標準儲備溶液(ρ=1.00 mg/mL)的制備。 稱取金標準樣品1.000 0 g，置于50 mL燒杯中，加入20 mL新配置的王水。放入沸水浴中溶解并蒸發至小體積(約5～10 mL)，冷卻至室溫后，移入1 000 mL容量瓶中，再依次加入2 g的KCl和100 mL王水，用蒸餾水定容。

金標準曲線溶液的制備。將金標準儲備溶液稀釋十倍后分別移取0.00,0.50,1.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00 mL于100 mL容量瓶中，分別加入10 mL鹽酸，用蒸餾水定容。

主要儀器：日立Z-2300原子吸收分光光度計及配套空心金空心陰極燈，日本株式會社日立制作所生產。儀器工作條件：測定波長242.8 nm，狹縫寬度1.3 nm，金燈電流7 mA，光電倍增管負高壓300～500 V?；鹧娣N類Air-C2H2，燃氣流量1.8 L/min，空氣壓力160 kPa，燃燒頭標尺高度7.5 mm。

2.2測定方法

稱取制好的-0.074 mm金礦試樣20.0 g，置于瓷皿中，在馬弗爐中焙燒1 h左右，控制爐溫650～700 ℃，以除去碳、硫、砷、銻、汞等雜質。

將焙燒后的試樣取出冷卻至室溫后，轉移到250 mL的燒杯中。加100 mL的王水攪拌均勻，蓋上表面皿。加熱煮沸約1 h，使金分解完全。取下燒杯，趁熱加入1%的聚乙二醇5 mL(或明膠溶液20 mL)，攪拌，使可溶性的硅酸脫水，防止其干擾測定結果。

在抽濾瓶上安裝好玻璃柱，在柱內從下到上依次裝填小孔支撐板、定性濾紙、無炭白紙漿、活性炭濾紙漿、無炭白紙漿、定性濾紙，最后裝上放好定性濾紙的布氏漏斗，制成吸附柱。將溶金溶液加水至200 mL，攪拌均勻后進行減壓抽濾，使澄清濾液穿過吸附柱，使其中的金被活性炭吸附。溶液過濾完全后用5%的王水清洗濾渣2～3次，直到洗出的濾液不再呈黃色為止。取下布氏漏斗，分別用2%的氟化氫銨溶液清洗吸附柱3～5次，2%的稀鹽酸清洗3～5次，溫水6～8次，洗去雜質，以減小灰分和干擾離子對測定結果的影響，洗出液直接棄去。

取出吸附柱中的部分活性炭放入瓷坩堝中，低溫灰化，在650 ℃的馬弗爐中灼燒1 h左右至無黑色碳粒。灰化后取出瓷坩堝，冷卻至室溫，加3～5滴飽和KCl溶液潤濕，再加入2 mL王水溶解。將瓷坩堝經水浴蒸干，以進一步消除汞、銻、鉈等雜質的干擾。往瓷坩堝中加入由濃鹽酸和水按體積比1∶1配制的稀鹽酸2 mL熱溶，重新得到金溶液，取出瓷坩堝，將溶液轉移到比色管(原礦試樣取25 mL比試管，精礦試樣取10 mL比色管)中，加蒸餾水定容到刻度，搖勻，靜置澄清。

打開原子吸收分光光度計，設定好儀器工作條件，將金元素燈點亮預熱至少15 min，點燃Air-C2H2火焰，測定金標準曲線溶液，得到金標準工作曲線。然后測定比色管中的金溶液，得出溶液中金的濃度，比對金標準工作曲線，計算出樣品中金的含量。

3測定結果與分析

3.1準確度

活性炭動態吸附-原子吸收法測定樣品中金的含量結果與參考值、火試金法測定結果見表1。

表1　測定結果的準確度

從表1可以看出，活性炭動態吸附-原子吸收法測金結果準確，與火試金法相比，差值較小，準確度非常接近。活性炭對溶液中金的吸附很完全，吸附柱下濾液顯示其中已基本沒有金，說明該法的吸附柱富集金基本滿足了實驗室的需求，這是一般的濕法測金法無法比擬的優勢。

3.2精密度

采用該方法對樣品2重復測定10次，測定值分別為4.87，4.86，4.83，4.82，4.85，4.86，4.84，4.81，4.85，4.84 g/t，分析結果見表2。

表2　精密度分析結果

表2表明，活性炭動態吸附-原子吸收法測金結果重復性較好，測試結果穩定。

3.3加標回收

分別準確移取25.00，50.00 g金標準儲備溶液10份，進行加標回收試驗?；厥樟科骄捣謩e為25.15，49.92 g，回收率分別為100.60%，99.84%，說明活性炭動態吸附-原子吸收法加標回收結果良好，符合分析測試要求。

3.4干擾離子的排除

由于樣品中含有大量的其他共存離子如鐵離子、銅離子、硫酸根離子等，影響金的測定結果，其中影響最大的是鐵離子。金元素特征光譜中金的靈敏線為242.795 nm，而鐵在242.82 nm也有一條譜線，會干擾測定結果?；钚蕴縿討B吸附-原子吸收法增加了洗滌除雜和蒸干共沸除雜等步驟，降低了鐵離子的干擾作用。因此該方法在金的測量過程中，可忽略樣品中其他金屬離子的干擾作用，適用于尾礦、原礦、金精礦等產品中金含量的測定分析。

4影響因素及排除方法

4.1樣品代表性

金惰性大，化學性質穩定，但在礦石中的分布不穩定，因此金礦樣品的代表性對測定結果影響明顯。為保證金礦樣品有足夠的取樣量和樣品制備的細度，-0.074 mm粒級的樣品含量要在95%以上。

4.2焙燒的影響

雖然金的熔沸點都很高，在焙燒時一般不會造成自身或與其他金屬形成合金揮發損失，但焙燒的溫度也不宜太高，并應保證焙燒時馬弗爐爐膛內的溫度分布均勻。原因是過高的焙燒溫度會使樣品黏結成塊，尤其是輝銻礦含量高的金礦更易結塊，較低的溫度則有利于銻轉變為銻華。為使砷、硫、銻等雜質順利脫出，采用分段焙燒的方法焙燒樣品(即將樣品在低溫焙燒一段時間，排除雜質后，再升到 700 ℃繼續焙燒)。由于金精礦樣品中雜質和金均經過富集，含量大幅升高，更適合分段焙燒。

4.3分離富集影響

在樣品溶解分離過程中要有足夠的王水，保證金溶解分離完全。在吸附柱制作過程中，加入足夠的活性炭保證充分吸附，并在減壓抽濾過程中，不能使負壓太高，保證含金溶液緩慢通過吸附柱過濾，保證金被完全吸附。

4.4水浴蒸干過程金的損失

高溫操作容易造成金化合物的損失。溶于王水中的金在水浴蒸干過程中，容易轉變為氯氫金酸(HAuCl4)晶體。該晶體在100～200 ℃時易分解成單質金，甚至水浴蒸發也會使該晶體分解。所以在水浴蒸干除雜的過程中，嚴禁蒸干水浴鍋以免溫度過高造成金的損失。氯金酸鉀比較穩定，加入少許飽和氯化鉀將氯氫金酸全部轉化為氯金酸鉀，防止金的損失，保證測定結果的準確性。

4.5工作曲線彎曲

金濃度偏低或偏高均會使標準曲線偏離比爾定律產生彎曲。金溶液濃度在0.10～30.00 ppm時，金測定結果具有很好的線性關系，相關系數在0.999 5以上，標準曲線符合比爾定律，且測定范圍較大，能夠滿足大部分生產中金含量的測定需要。為保證待測樣品金含量在合理范圍內，提高測量結果的準確度，對于金含量較低的樣品，需要加大稱樣質量或減小定容體積；對于金含量較高的樣品，在保證樣品代表性的前提下，應適當減少稱樣質量或稀釋定容后的樣品溶液。

4.6儀器穩定性

原子吸收分光光度計是該方法的重要儀器，其工作穩定性是保證測定結果準確度的關鍵。因此要定期對儀器進行保養維護，使儀器的原子化效率、分光系統、檢測系統等處于良好、穩定的運行狀態。

5結論

活性炭動態吸附-原子吸收法測定金含量的準確度、精密度、加標回收率都比較高，不遜色于國家標準的火試金法。該法具有結果準確可靠、消耗成本低、分析速度快等優點，在實際操作中切實可行，能夠滿足地質勘探、礦石開采、選礦冶金等生產中金含量的測定。

參考文獻

[1]曹大華，張志英.關于地殼中金的豐度值探討[J].黑龍江地質情報，1989(2)：12-20.

[2]尹明，李家熙，何紅蓼，等.有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析[M].北京：地質出版社，2011.

[3]李麗君，易巒，盧央澤.某低品位難選金礦浮選試驗研究[J].金屬材料與冶金工程，2012，40(3)：22-23.

[4]趙振峰.活性炭吸附-原子吸收法測定金[J].黃金，1996，17(9)：54-55.

[5]馬龍，胡蘭基.泡塑快速富集法測定化探樣品中微量金[J].青?？萍?，2010(2)：81-82.

[6]黃仁忠.碘量法測定金的工作實踐[J].福建分析測試，2008，17(2)：34-35.

[7]石建.活性炭吸附氫醌滴定法測金[J].中國礦業，2000(9)：368-369.

[8]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國標準化管理委員會.GB/T 7739.1—2007金量和銀量的測定[S].北京：中國標準出版社.

[9]蘆晶，李海明，王麗，等.金礦中金元素標準測試方法的對比及分析[J]，科技創新與應用，2013(34)：18.

(收稿日期2015-12-03)

*青海省科技支撐計劃(編號：2015-SF-122)。

方宏樹(1985—)，男，助理工程師，816000 青海省格爾木市宇宙巷1-10號。