連續光源原子吸收光譜法直接測定礦石中金

朱國忠，喻生潔，徐艷燕，孫 瑞，馬 群，郝鳳梅，吳雪琳

(1.國家鎳鈷新材料工程技術研究中心； 2.甘肅精普檢測科技有限公司； 3.金川集團有限公司檢測中心)

引 言

含金礦石有矽卡巖型礦石、蝕變巖型礦石和石英脈型礦石等，礦石中金量一般在10-6數量級。按照GB/T 20899.1—2019 《金礦石化學分析方法 第1部分：金量的測定》[1]，礦石中金采用火試金富集之后進行測定，結果準確，但操作比較繁瑣，且需要使用較多的試劑，分析成本較高。礦石中金的其他富集、測定方法也有很多報道，濕法富集包括活性炭吸附[2]、萃取[3]、泡沫塑料吸附[4-5]、殼聚糖吸附[6]等，測定方法包括分光光度法、電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)、原子吸收光譜法等；采用原子吸收光譜法直接測定礦石中金量的方法也有報道，但僅限于高含量金的測定[7]，對共存組分含量也有較高要求，使用范圍有限。

高分辨率連續光源原子吸收光譜儀波長分辨率很高，可大大降低光譜干擾效應，因此允許測定體系中存在相對較高含量的其他元素，從而使較高共存元素中微量組分的直接測定成為可能，已經用于礦石[8-9]、金屬材料[10]、土壤[11]、食品[12]等物料中痕量組分的測定。本文通過大量實驗，確定了連續光源原子吸收光譜法直接測定礦石中金的分析條件，經濕法處理后直接進行微量金的測定，可大大縮短分析檢測時間，降低試劑成本，減少使用鉛等給操作人員和環境造成的危害，具有顯著的應用價值。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

CONTRAA300連續光源原子吸收光譜儀(德國耶拿分析儀器有限公司)。

鹽酸、硝酸、高氯酸，均為分析純。

金標準貯存溶液：稱取金粉(w(Au)>99.90 %)0.500 0 g，用15 mL王水溶解，加熱至體積約為2 mL；移入500 mL容量瓶中，加入10 mL王水，定容。該標準貯存溶液中金質量濃度為1.000 mg/mL。

金標準溶液：移取金標準貯存溶液10.0 mL于500 mL容量瓶中，加入10 mL王水，定容。該標準溶液中金質量濃度為20.00 μg/mL。

1.2 標準曲線繪制

移取金標準溶液0，2.5，5.0，7.5，10.0，15.0，20.0 mL于一系列100 mL容量瓶中，加入2 mL王水，以水定容。在連續光源原子吸收光譜儀上，以2 %王水溶液調零，測定吸光度，儀器自動繪制標準曲線。該標準曲線線性范圍0～4 μg/mL，線性相關系數R=0.999 5。

1.3 實驗方法

準確稱取5～30 g過180目篩網的金礦石樣品，加入20～30 mL鹽酸，加熱溶解約15 min；加入20 mL硝酸、2～5 mL高氯酸，加熱溶解至白煙冒凈；加入20～50 mL王水，加熱溶解，蒸發至體積不超過5 mL，取下，冷卻；加水至約50 mL，加熱煮沸5～10 min，冷卻至室溫；移入100 mL容量瓶中，定容，干過濾。濾液于連續光源原子吸收光譜儀上在最佳工作條件下進行測定，以2 %王水作為參比溶液。

2 結果與討論

2.1 樣品處理方式

實驗選用低硫石英脈型金礦石樣品(2.46 g/t)和高硫金礦石樣品(1.60 g/t)，采用不同樣品處理方式進行處理，測定結果見表1。

表1 樣品處理方式實驗結果

從表1可以看出：不管是低硫石英脈型金礦石還是高硫金礦石，采用焙燒，王水溶解，以及鹽酸+硝酸+高氯酸除硫，王水溶解2種樣品處理方式的測定結果均符合要求。綜合考慮,實驗選擇全濕法處理，即采用鹽酸+硝酸+高氯酸除硫，王水溶解樣品。

2.2 儀器工作條件

實驗選擇有利于連續光源原子吸收光譜儀靈敏度提高的測定條件，最終確定的儀器最佳工作條件見表2。

表2 儀器最佳工作條件

2.3 介質選擇

實驗采用王水溶解樣品，如遇含硫樣品則先采用鹽酸、硝酸、高氯酸除硫，后采用王水溶解樣品。考察了鹽酸、硝酸、王水3種介質對測定的影響，當上述3種介質酸度為10 %以上時，火焰易熄滅；當介質酸度為5 %～10 %時，隨著介質酸度增大，吸光度略有增大；當介質酸度為2 %～5 %時，吸光度基本穩定。綜合考慮，選用2 %～5 %王水作為測定介質，選用2 % 王水作為參比溶液。

2.4 干擾及消除

2.4.1 共存元素的干擾

由于樣品中金含量低，導致樣品稱樣量較大，共存元素含量較高，這是原子吸收光譜法測定金的主要干擾來源，本文重點考察了共存元素對金測定的干擾。

譜線干擾，主要來源于樣品中鐵、鈷、鎳、錳、銅等譜線復雜的共存元素。按照實驗方法，在2.00 μg/mL金標準溶液中，加入10.0 mg/mL鐵、錳、銅的氯化物或硝酸鹽，5.0 mg/mL鎳的氯化物或硝酸鹽，2.0 mg/mL鈷的氯化物或硝酸鹽，考察242.80 nm處譜線吸收情況及吸光度變化情況，結果見圖1和表3。

圖1 金元素在雜質元素中的譜圖

表3 主要雜質元素對測定的干擾

從圖1和表3可以看出：本方法具有良好的波長分辨率，即使譜線復雜、含有較高含量的鐵、鈷、鎳等元素也沒有產生譜線干擾。

其他元素的干擾，主要考察了金礦石中共存的硅、鋁、鎂、鈣、鉀、鈉、銀、鉛、鋅、磷、硫酸根離子等的干擾。實驗選用2.00 μg/mL金標準溶液，加入2 %王水，以測定結果相對標準偏差的±5.0 %為限。結果表明，各雜質元素對金量測定不產生干擾的量分別為硅5.0 mg/mL、鋁5.0 mg/mL、鎂5.0 mg/mL、鈣 5.0 mg/mL、鉀 1.0 mg/mL、鈉 2.0 mg/mL、銀0.5 mg/mL、鉛 8.0 mg/mL、鋅 8.0 mg/mL、磷1.0 mg/mL、硫酸根離子2.0 mg/mL。

2.4.2 背景吸收及校正

當測定體系中鹽類總質量濃度達到50 mg/mL時，會產生一定的背景吸收值，對測定結果造成影響。實驗考察了3種背景模式對測定的影響，結果見表4。

表4 背景吸收及校正結果

從表4可以看出：采用自動扣除背景基本能滿足測定要求，但采用建模扣除背景更接近標準值。對于大宗樣品，推薦采用建模扣除背景進行測定，以得到更加準確的測定結果。

2.5 檢測限和測定范圍

采用含有背景基體的金標準溶液，在設定條件下，平行測定11次，測定結果的標準偏差為0.000 9 μg/mL，以10倍標準偏差計算方法檢出下限。實驗稱樣量20 g，測定體積100 mL，本方法測定下限為0.045 g/t，測定范圍0.05～200 g/t，超出范圍可分取后測定。

2.6 加標回收率實驗

選取不同含量的2個金礦石樣品，加入不同量的金標準溶液，按照實驗方法進行測定，結果見表5。

表5 加標回收率實驗結果

從表5可以看出，本方法加標回收率為96.7 %～104.0 %，滿足金礦石樣品的測定要求。

2.7 方法的精密度

實驗選用4個樣品進行方法的精密度實驗，每個樣品平行測定11次，結果見表6。

表6 方法的精密度實驗結果

從表6可以看出，本方法測定結果的相對標準偏差≤5.0 %，具有良好的精密度。

2.8 方法對比

選取5個不同金含量的樣品進行方法的準確度驗證實驗，其中2個樣品為標準樣品，3個樣品采用火試金—分光光度法進行測定，結果見表7。

表7 方法對比結果

從表7可以看出，本方法測定結果與標準值及火試金—分光光度法測定結果一致，準確度好。

3 結 語

采用連續光源原子吸收光譜法直接測定礦石中的金，通過對樣品處理方式、儀器工作條件、介質選擇、干擾及消除等條件進行優化獲得了最佳條件。本方法操作簡單，重現性好，測定結果可靠，可滿足礦山和選礦的檢測要求，具有較好的推廣應用價值。