活性炭吸附-原子吸收法測金在塔吉克斯坦金礦的應用

多昊偉

(特變電工股份有限公司，新疆 昌吉 831100)

塔吉克斯坦礦產資源豐富，但總體開發利用程度低[1]。庫馬爾克金礦位于塔吉克斯坦中部的澤拉夫尚-吉薩爾稀有金屬礦帶，金礦物在礦石中呈膠態分散狀、粒狀與硫化物共生或呈游離金賦存于脈石礦物中[2]。由于金在礦石中的含量低，據統計中亞五國的金礦石品位僅3～6 g/t[3]，并且金礦石中含有豐富的硫、砷和碳等元素，對金形成包裹而不易提取，不同的富集方法對金含量的測定結果影響較大，因此要根據礦樣的性質采用不同的預處理和測定方法。礦石中金的測定方法有活性炭富集碘量法、活性炭富集-原子吸收法、泡塑富集、原子吸收光譜法、重量法、火試金法、熒光光譜法等[4-5]。其中火試金法通常與重量法聯用，設備投資大，流程長，污染嚴重；碘量法在滴定過程中人為誤差較大，而采用活性炭吸附-原子吸收法測定金，具有設備投資小、勞動強度低、速度快、污染小等特點。前期通過金浸出方法試驗確定該礦樣品在王水介質中浸出率較高，適用于活性炭吸附-原子吸收法測定金含量。在過去五年的勘探過程中，通過對礦區的普查-詳查工作，認為該礦床屬微細粒浸染型金礦[6]，實驗室通過不斷探索和改進，形成了適合本礦山的既完善又高效的測金方法。該方法簡便、易操作，更適用于野外礦山實驗室對金礦樣品的快速測定，結果可靠，能更好地指導生產工作。筆者重點闡述該方法在塔吉克斯坦上庫馬爾克金礦化驗室金含量測定中的應用。

1 試驗部分

1.1 儀器和測量條件

儀器：北京海光儀器GGX-600原子吸收儀；金空心陰極燈(AS-1)，北京有色金屬研究總院。

測量條件：波長，242.79 mm；工作燈電流，5.0 mA；負高壓，315 V；狹縫，0.2 mm；空氣流量，6 L/min；乙炔流量，1 L/min；火焰高度，8～10 mm；火焰類型，氧化性藍色焰；積分時間，1.0 s。

1.2 試劑和材料

試劑：金標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；金礦石標準物質，GAu-16b/GAu-17b。

材料：鹽酸、硝酸、氫氟酸、氯化鉀、氟化氫銨，分析純，西安化學試劑廠；活性炭，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；明膠，生化試劑BR，成都市科龍化工試劑廠；蒸餾水，不銹鋼電熱蒸餾水器(HS.Z68.10)自制蒸餾水；紙漿，用定性濾紙在水中浸泡后攪拌，無片狀。

1.3 主要試驗設備

主要試驗設備：馬弗爐，SX-4-10，北京市永光明醫療儀器有限公司；電熱鼓風干燥箱，101-1-ES，北京市永光明醫療儀器有限公司；數顯式控溫電熱板，XMTD-9000,北京市永光明醫療儀器有限公司；旋片式真空泵，2X-4，博山凱岳真空泵制造廠。

1.4 試驗裝置

據文獻[7]，吸附柱內裝入活性炭紙漿的厚度和活性炭量及金吸附量的關系見表1。

表1 金的吸附量與活性炭量及活性炭紙漿厚度取值關系表

若活性炭炭餅太薄，會導致吸附不完全，炭餅太厚，又會使抽濾速度變慢，增加成本。通過大量試驗，碳與紙漿的干量之比1∶2為宜，吸附效果最好，既不會有明顯的白色紙漿，也不會造成浪費。選擇約10 mm的活性炭紙漿厚度，礦石品位較高的樣品，在做復查時相應的增加活性炭紙漿厚度。活性炭吸附柱的制作步驟：在吸附柱內加入濾紙后加厚度約2 mm的紙漿，保證無空隙，抽干后加入混有活性炭的紙漿約10 mm(含金量較高時，適度增加厚度)，壓實后用水沖洗柱壁所粘附的活性炭，抽干后加入濾紙，再加約2 mm的紙漿，用水沖洗柱壁，將布氏漏斗裝在吸附柱上，在布氏漏斗內鋪上大小合適的定性濾紙一張，再次加入紙漿，使濾紙邊緣與布氏漏斗壁沒有縫隙存在，抽干后待過濾用。抽濾裝置示意圖見圖1。

圖1 抽濾裝置圖

1.5 試驗方法

1.5.1 稱樣與灼燒

用百分位(0.01 g)電子天平準確稱取(30.00±0.10) g在105 ℃烘干的樣品于100 mL坩堝中，要求樣品粒度小于0.074 mm，置于馬弗爐中。由于礦樣富含碳、砷和硫等有害因素[8]，因此焙燒必須采用分段焙燒，從低溫逐漸升溫到450 ℃,并保持2 h，攪拌后再升溫至730 ℃灼燒2 h，完全除去碳、硫、砷、銻等雜質，否則易形成低沸點的砷金合金揮發,而導致測定結果偏低，馬弗爐門應留有小縫，使分解的氣體排出[9]。

1.5.2 王水溶解

灼燒好的樣品倒入250 mL的燒杯中，加入50 mL蒸餾水，再緩慢加入50 mL王水(鹽酸與硝酸體積比3∶1)，蓋上表面皿，在溫控電熱板上180 ℃加熱微沸1 h，取下后加入約15 mL明膠熱飽和液，攪拌。對于含碳酸鹽試樣(焙燒后呈白色)，因溶礦時反應劇烈，加酸時應緩慢加入，并不斷攪拌使碳酸鹽分解，防止反應劇烈溶液外溢。

1.5.3 活性炭吸附

因為以上方面考慮的是三個完全沒有重疊的方面，Eggleston把它們放在一個“三維”的立體圖上，如圖1所示。

打開真空泵，將融好的試樣溶液全部倒入布氏漏斗中，用溫熱的10%的鹽酸洗滌燒杯3次，繼續用溫熱的10%的鹽酸(碳酸鹽樣品用3%熱鹽酸溶液)洗滌殘渣,直至吸附柱內的積液呈無色，取下布氏漏斗，用30%的氟化氫銨飽和溶液洗滌活性炭層除去Fe元素，再用熱的鹽酸溶液洗滌除去殘留的氟，最后用溫熱的蒸餾水洗滌，抽干后取下吸附柱，將活性炭炭餅放入50 mL的瓷坩堝中。

1.5.4 灰化

灰化時,馬弗爐初始溫度不宜過高，將瓷坩堝在室溫條件下放入馬弗爐中，開始通電升溫，使紙餅的灰化從室溫開始慢慢升溫達730 ℃，一定要注意不能有火焰產生，以免因火焰的燃燒帶走活性炭的微粒,使測定結果偏低。整個灰化過程中，馬弗爐爐門開個小縫，使供氧充分，3 h左右查看如無炭的黑色殘渣或無明火星則認為灰化徹底[10]。

1.5.5 提取

冷卻后,向瓷坩堝中加入10%氯化鉀溶液3～5滴，王水5 mL，水浴條件下蒸至澄清后，用蒸餾水沖入25 mL的比色管中并定容至刻度線，搖勻后靜置，待懸浮物沉淀后，用原子吸收分光光度計測定金含量。提取時嚴禁水浴蒸干或時間過長，高溫條件下，王水中的金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，造成金的損失[5]。其化學反應式見式(1)～(3)。

(1)

初始步驟：打開電源→啟動軟件→完成初始化→選擇待測元素和燈位→定峰→輸入標準濃度及樣品號→預熱30 min→檢測。

1) 工作曲線繪制。提前配置0 μg/mL、0.2 μg/mL、0.6 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、4.0 μg/mL、6.0 μg/mL的5%鹽酸介質金標準溶液于100 mL的棕色容量瓶中，定容搖勻。打開空氣壓縮機，開啟乙炔閥門并點火，依次取以上7個點做標準曲線，保證相關系數在0.9999以上，6.0 μg/mL的吸光度在4 000～4 200時，原子吸收儀的穩定性較高。

2) 試樣檢測。修改融樣系數，開始測樣，當試樣含量超過5 g/t時，需要稀釋后再次測量，完成后保存,并打印原始數據。

2 結果分析

1) 標準物質檢測結果。標準物質多次檢測結果見表2。對比分析可知，檢測結果略低于推薦值，是由于樣品在焙燒攪拌和坩堝與玻璃杯之間轉移時有一定損失，同時也是王水對樣品中金的未完全浸出導致。但測定結果均在允許誤差范圍之內，平均值偏低屬于正常現象。

2) 試樣檢測結果。試樣測定結果與內檢及外檢比較見表3。表3中的樣品均為山東地質局第六地質大隊所采的巖芯鉆孔樣，由化驗室破碎至0.074 mm的干燥樣品。檢測數據由杜尚別礦業有限公司化驗室采用活性炭吸附-原子吸收法測定，檢測依據為DZG93-09；外檢數據由新疆中合地礦測試研究有限公司采用泡沫塑料法富集金，使用WFX-120B原子吸收光譜儀測定，檢測依據為YD2.3.11—1991。

表2 標準物質多次檢測結果

表3 試樣測定結果與內檢數據及外檢數據比較

結果表明，活性炭動態吸附法富集金結果準確，與泡塑富集法相比，差值較小，準確度非常接近，兩者之間并無顯著性差異，說明活性炭吸附柱富集金可以滿足地礦實驗室需求。

3 結 論

塔吉克斯坦地質總局專家受蘇聯工業影響，實驗室建立初期他們對活性炭吸附-原子吸收法表示質疑， 要求用火試金-重量法法進行試驗。由于塔吉

克斯坦條件有限，火試金法成本過高、污染大，實驗室經過不斷探索和改進，通過大量的對比試驗，表明活性炭吸附-原子吸收法測定礦石中的金含量，方法簡便準確，重現性好，可以對生產過程進行實時檢測，能更好的指導和服務生產工作，對突發情況準確快速的反應。每年送回國內地礦實驗室的外檢合格率均在95%以上，同時也得到了塔吉克斯坦地質總局和塔吉克斯坦國家中心化驗室的認可。

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