火试金-重量法测定阳极铜中的金和银

刘秋波 康 羽

(1 北矿检测技术有限公司，北京 102628；2 金属矿产资源评价与分析检测北京市重点实验室，北京 102628；3 北京矿冶研究总院，北京 102628)

火试金-重量法测定阳极铜中的金和银

刘秋波1,2康 羽3

(1 北矿检测技术有限公司，北京 102628；2 金属矿产资源评价与分析检测北京市重点实验室，北京 102628；3 北京矿冶研究总院，北京 102628)

阳极铜是铜电解过程的重要产品，其中含有一定量的金、银等贵金属，快速准确地测定阳极铜中的贵金属含量，具有重要的现实意义。采用火试金重量法可以同时且快速地测定出样品中的金量和银量，试样与适量的熔剂经高温熔融，铅将金、银富集起来形成铅扣，灰吹得到金、银合粒，用硝酸分金，重量法测得金量；用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定分金液中的杂质量和金量，合粒质量减去金量及杂质量即为银量。此方法精密度好，准确度高。金、银的加标回收率在97.6%～102%，可以很好地满足阳极铜中金、银含量的测定。

火试金；阳极铜；金；银

前言

阳极铜，又叫铜阳极板，是铜在电解冶炼过程中重要的产品。阳极铜是通过杂铜的熔炼而得到的，一般是将分类过的黄杂铜或紫杂铜直接加入反射炉精炼成阳极铜。阳极铜是从铜阳极泥中综合回收金、银等有价组分的过程，为现代铜电解精炼流程的重要组成部分[1]。准确测定阳极铜中的金、银含量，对于阳极铜的交易具有重要的意义。

利用铅试金法测定样品中金、银含量，是一种常见且操作简单的方法，该方法干扰小，准确度高，灵敏度好。试样与适量的熔剂经高温熔融，铅将金、银富集起来形成铅扣。大部分铜和其它金属与熔剂生成易熔性熔渣，铅扣与熔渣分离，将得到的铅扣灰吹，形成金银合粒，称量合粒质量。利用硝酸分金，将金银分离，称取金粒质量。用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定分金液中的杂质量和金量，用合粒质量减去金粒质量及杂质量即为样品的银量，金粒质量加上分金液中的金量即为样品的金量。讨论了氧化铅用量、配料比、灰吹温度、杂质测定等因素对金、银含量测定的影响。

1 实验部分

1.1仪器与试剂

超微量电子天平，Agilent ICP-OES 725电感耦合等离子体发射光谱仪(美国安捷伦科技公司)。各元素推荐的分析谱线见表1。

表1 分析谱线波长Table 1 Analytical wavelengths

除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和二级水。

无水碳酸钠、氧化铅、硼砂、二氧化硅、淀粉、氯化钠均为工业纯；硝酸为优级纯。

铅、铋、金、铂、钯、铜元素的标准溶液(1 mg/L，钢研纳克检测技术有限公司)，铅、铋、金、铂、钯、铜元素的混合标准溶液(0.1 mg/L，钢研纳克检测技术有限公司)。

1.2实验方法

按筛分后的质量比合称5.0 g(精确至0.001 g)样品，按照火试金的基本方法配料、熔炼、灰吹、分金、二次试金及对照空白实验。分金的过程将两次的分金液收集在50 mL烧杯中，以待测样品中的杂质含量。将金粒置于天平上称量，得金粒质量。

1.3分金溶液的处理

将盛有分金液的烧杯置于电热板上，加热至体积剩余约5～8 mL，取下稍冷，加入3 mL盐酸，盖上表面皿，加热至微沸，取下冷却至室温后，将溶液与沉淀转移至25 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀、静置澄清。

1.4工作曲线的绘制

分别移取0、1.00、2.00、5.00、10.00 mL混合标准溶液于一组100 mL的容量瓶中，加入10 mL盐酸，用水稀释至刻度，混匀。

在选定的最佳仪器条件下，按选定的各元素的波长，测定铅、铋、铜、金、铂、钯的发射强度，减去标准溶液中“零”浓度溶液的强度，以铅、铋、铜、金、铂、钯的浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制工作曲线。

1.5分析结果的计算

在与工作曲线相同的条件下，用ICP-OES测定分金溶液中铅、铋、铜、金、铂、钯的发射强度。以工作曲线法计算出各元素浓度。根据测定的各元素浓度可计算出分金液中杂质量m3和分金液中的金量m4。

m3=(c1+c2+c3+c5+c6)×V1×10-3

(1)

m4=c4×V1×10-3

(2)

式(1)、式(2)中：

c1——分金液中铅的浓度， mg/L；

c2——分金液中铋的浓度， mg/L；

c3——分金液中铜的浓度， mg/L；

c4——分金液中金的浓度， mg/L；

c5——分金液中铂的浓度， mg/L；

c6——分金液中钯的浓度， mg/L；

V1——分金液定容体积， mL；

m3——分金液中的杂质量， mg；

m4——分金液中的金量， mg。

按式(3)、式(4)计算金、银的含量，其中金的含量以wAu表示，银的含量以wAg表示，单位以g/t表示：

(3)

(4)

式中：m0——试料的质量， g；

m1——金银合粒质量， mg；

m2——金粒质量， mg；

m3——分金液中杂质的质量， mg；

m4——分金液中金的质量， mg；

m5——分析所用总氧化铅量中含金质量， mg；

m6——分析所用总氧化铅量中含银质量， mg。

金的测定结果表示至小数点后1位；银的测定结果表示至小数点后1位。

2 结果与讨论

2.1氧化铅用量的确定

由于阳极铜中铜的含量大约都在99%以上，为了将大部分铜和熔剂形成熔渣，需加入较大量的氧化铅。一般情况下，排1 g铜需要30～50 g氧化铅。以4#样为例，加入不同量的氧化铅，得出的结果如表2所示。

当加入100 g氧化铅时，有可能会出现在铅扣中残余较高量的铜，在灰吹快结束时，大量的铜残留造成无法形成合粒的现象。当氧化铅的加入量大于200 g时，实验结果比较稳定。但是如果氧化铅的用量过多，给操作带来困难，所以实验选择氧化铅的用量为200 g。

表2 氧化铅用量选择实验Table 2 Selection of lead oxide dosage

2.2配料比的确定

火试金的配料是以硅酸度来表示的，采用在不同硅酸度下的配料来分析样品的金银含量，从而确定硅酸度对分析结果的影响，其结果见表3。

表3 不同硅酸度实验Table 3 The test of different silicate degree

从表3可知，硅酸度从0.50～1.25之间对结果基本不造成影响，因此实验选择熔渣流动性较好的0.75硅酸度。

2.3熔样温度对分析结果的影响

试样进炉温度以950 ℃为宜，温度过高，突然反应产生的气体会使物料溅出。一般35 min升至1 100 ℃，保温20 min出炉，如果出炉温度过低，造渣不好，试金失败。

2.4灰吹条件实验

灰吹温度过高时，会造成银的损失较大，使结果偏低。温度过低，容易使铅溶液冻在灰皿里，俗称的“冻死”。灰吹温度在灰吹结束后，在灰皿内侧上出现羽毛状铅片为最佳温度，约为880 ℃。

2.5影响重量法测定结果的元素

样品经火试金富集形成铅扣[2-3]，在铅扣中除含有金、银等贵金属外，还会包含微量的铋、铜、锡、碲等金属。其中在灰吹过程中微量的铜、锡被灰皿吸收，铋、硒、碲等与金、银有很强的亲和力，可能会与金银一同形成合粒。另外，会有少量铅由于灰吹不完全残留在合粒中。以给定的样品为例，研究其可能存在的杂质元素，合粒经分金后，留取分金液，采用ICP-OES测定可能存在元素的含量[4]，结果见表4。

由表4可以看出，分金液中除有少量的金外，还有大量的铅、铋，这也与火试金的基本原理相吻合。由于大量铅、铋的存在使金粒分散，导致微量的金流入了分金溶液中。钙和铜含量极其微量，不会对银的分析结果造成影响。

2.6ICP-OES仪测定条件

2.6.1仪器参数的选择

对实验中所用仪器的几个重要参数进行正交实验，综合分析电感耦合等离子体发射光谱仪的优化程序，考察了射频发生器功率、雾化气流量、辅助气流量、等离子气流量、进液泵速、观测高度对被测元素谱线发射强度的影响，选择的最佳仪器参数如表5。

表4 阳极铜的分金液中各元素质量Table 4 The quality of each element in the parting solution /μg

表5 仪器测定参数Table 5 Instrument operation parameters

2.6.2波长的选择

分金液中的主要基体为银离子，加入盐酸后，会形成氯化银沉淀，溶液中残留少量的银和铅、铋、金，元素间光谱干扰只需考虑铅、铋、金之间是否有干扰。由仪器测定软件的数据可以看出，在表1推荐测定波长下，铅、铋、金和银之间无明显元素干扰。

2.6.3测定介质及酸度

分别配制浓度为10.00 mg/L的铅、铋、铜、金、铂、钯标准溶液，改变其介质及其酸度，测定其浓度的变化，考察溶液介质及酸浓度对待测元素测定结果的影响(表6)。

表6 测定介质及酸度影响Table 6 The effect of the determination media and acidity /(mg·L-1)

从表6的数据可以看出，在10%～20%的盐酸介质及10%～20%的混合酸介质中对测定结果均没有明显影响。

2.6.4测定基体的影响

分金溶液中主要基体为银离子，加入盐酸后，形成氯化银沉淀，形成的沉淀是否对待测结果有影响，可通过加标回收实验加以验证。称取两组质量为0、5 、15 mg的纯银。采用样品分金方法溶解后，加入一定量的铅、铋、铜、金、铂、钯标准溶液，按照实验方法对其进行氯化银沉淀，定容于50 mL容量瓶中，静置沉淀后，测定各元素的浓度。

由表7可知，铋随着氯化银沉淀的增加，浓度基本不发生变化，杂质元素回收率都在99%以上。金、铅、铜、铂、钯随着氯化银沉淀增多，浓度有稍微下降的趋势，回收率也随之稍有下降，但回收率仍在97%以上，对杂质含量的测定结果不会造成影响。

2.7加标回收实验

称取一定量的样品，加入与样品等量的金银标准，按照分析步骤进行测定，计算金、银量和加标回收率，结果见表8。

由表8可以看出，金的加标回收率在97.6%～102%，银的加标回收率在98.2%～100%，金、银的加标回收率都较高。由此可以得出，本方法适用于阳极铜中金量和银量准确测定的要求。

2.8精密度实验

对行业标准规定的阳极铜样品，按照相同方法对同一样品平行测定7次，结果如表9所示，方法的相对标准偏差为1.7%，表明方法的稳定性良好。

表7 氯化银沉淀对其测定的影响Table 7 The effect of silver chloride precipitation on the determination /(mg·L-1)

表8 加标回收实验结果Table 8 Recovery of the method

表9 精密度实验结果Table 9 Precisions of the method(n=7)

3 结论

利用火试金-重量法测定阳极铜中金量和银量，通过铅试金使金银富集于铅扣中与基体分离，铅扣经灰吹形成金银合粒，用硝酸分金得金量。采用电感耦合等离子体发射光谱法测定分金液中杂质量，用合粒质量减去金粒质量和合粒中的杂质量可得银量。方法的加标回收率分别是金97.6%～102%，银98.2%～100%，方法精确度好，准确度高，可快速准确地测定阳极铜中金、银含量。

[1] 秦运辉.提高再生铜阳极板外观质量的生产实践[J].中国有色冶金(ChinaNonferrousMetallurgy),2015(5):18-21.

[2] 王皓莹.火试金-原子吸收光谱法测定锡阳极泥中金、银含量[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),20155(2):59-61.

[3] 韩晓.电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定铅精矿中9种元素[J]. 中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2016,6(4):33-37.

[4] 马丽君.火试金-重量法测定铜硫矿中的金和银[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(3):55-58.

DeterminationofGoldandSilverinCopperAnodebyFireAssay-gravimetricMethod

LIU Qiubo1,2, KANG Yu3

(1.BGRIMMMTCTechnologyCo.Ltd.,Beijing102628;2.BeijingkeyLabofMineralResourcesEvaluationandAnalysis,Beijing102628,China;3.BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628,China)

Gold and silver content in a copper anode sample were simultaneously determined by a fast fire assay-gravimetric method. The sample was melted at high temperature with the appropriate amount of flux, and lead enriched gold and silver to form a lead buckle. The gold-silver beads were obtained by cupellation of the lead buckle. Gold was separated from the silver-gold alloy bead by treatment with nitric acid. Gold and other impurity elements in the dissolved solution were determined by ICP-OES. The mass of silver was equal to the mass of bead minus the mass of gold and impurity elements. This method showed good precision and high accuracy. The recovery rate of the gold and silver was between 97.6% and 102%.

fire assay; anode copper; gold; silver

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.03.018

O655.1

A

2095-1035(2017)03-0068-05

2017-02-13

2017-04-16

刘秋波，男，工程师，主要从事矿产品分析研究。E-mail: liuqiubo001@126.com

本文引用格式：刘秋波,康羽,等.火试金-重量法测定阳极铜中的金和银[J].中国无机分析化学,2017,7(3):68-72. LIUQiubo, KANG Yu. Determination of Gold and Silver in Copper Anode by Fire Assay-gravimetric Method[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2017,7(3):68-72.