活性炭吸附原子吸收光谱法测定矿石中金量

路红霞，张玲玲，景 慧，白 鸽

（内蒙古自治区冶金研究院（内蒙古自治区冶金产品质量检验所），内蒙古呼和浩特 010010）

活性炭吸附原子吸收光谱法测定矿石中金量

路红霞，张玲玲，景 慧，白 鸽

（内蒙古自治区冶金研究院（内蒙古自治区冶金产品质量检验所），内蒙古呼和浩特 010010）

活性炭吸附原子吸收光谱法因为操作简便、成本低、分离效果好等优点在国内许多实验室金的分析测定上得到广泛应用。矿样经焙烧后，用王水和氟化物分解，活性炭动态吸附分离金，分离物经灼烧后再用王水溶解金。在5%盐酸溶液中用火焰原子吸收光谱法测定金量。最后测定国家一级标准物质和课题选矿样品，准确度和精密度都满足相关要求。

活性炭吸附；原子吸收光谱法；矿石

金属矿产资源是人类赖以生存和发展的基础。我国金矿行业市场规模增长迅速，越来越多的金矿被发掘出来，其中多金属矿石中金的测试对于矿山的开采工艺有着重要的作用。多金属矿石中金的测定影响到金矿生产工艺水平。随着我国地质科学技术的发展，活性炭原子吸收光谱法已广泛地应用于矿石中金的测定。

金在矿石、岩石、土壤、水系沉积物中主要以自然金、固溶体类矿物、化合物类矿物三种形态产出。其中自然金所占比率最大。自然金中常常含有银、铂族、铜、铁、铋、锑、汞等金属元素，并与这些金属形成固溶体，当这些金属达到一定含量时，便形成一些变种矿物。通常将含金量大于80%的称为自然金，小于80%的称为固溶体类金矿物［1］。金矿石大多与许多矿物共生，这些共生的矿物和元素对测定金有一定影响，部分挥发性元素如硫和碳，尤其是活性炭存在，则会吸附金，使金的分析结果偏低。因此，在分析过程中必须除去这些元素。

基于金在矿石中含量较低且分布不均匀，所以在金的分析测试中无论选用哪种方法对其进行检测，都必须经过分解、分离－富集和测试这三个必要的环节。

目前，火焰原子吸收法测定矿石中金含量的方法已很成熟［1］，由于操作简便、稳定性好、分析速度快等优点在分析行业中得到了广大分析测试工作者的认可和青睐，在测定矿石中0.2～100μg／g金的分析测试上已很稳定。本文在总结前人工作方法的基础上，结合多年的分析研究，将活性炭动态吸附火焰原子吸收法测定金的方法加以改进和完善，初步确定了金的分析测试中各个环节的最佳条件。活性炭吸附法具有简易、快速、吸附率高、经济成本低等优点。采用内蒙古自治区冶金研究院自行设计的动态多孔漏斗－吸附柱抽滤装置，能一次完成溶渣分离和金的分离富集，形成了具有独特风格的动态分离富集方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器与装置

1.AA－6880原子吸收光谱仪（岛津）。2.活性炭吸附抽滤装置（自制）。

1.1.2 标准溶液和主要试剂

试验所需主要的原料如下，试验中所用的水均为二级蒸馏水。

1.金标准贮备溶液：称取纯金1.000 0 g于150 mL烧杯中，加入20 mL王水，盖表皿，加热溶解。移入1 000 mL容量瓶中，再加入160 mL王水，冷却至室温，加水定容。此溶液金的质量浓度ρ（Au）＝1 000μg／mL。

2.金标准溶液：吸取 10 mLρ（Au）＝1 000 μg／mL金标准贮备溶液于100 mL容量瓶中，以5%盐酸溶液定容。此溶液金的质量浓度ρ（Au）＝100 μg／mL。

3.王水溶液（1＋1）：3体积盐酸、1体积硝酸与4体积水混匀，现用现配。

4.氟化氢铵。

5.盐酸溶液：5%。

6.氯化钾溶液：200 g／L。

7.活性炭：用前需处理，粒度小于95μm，用含有30 g／L氟化氢铵和5%盐酸的溶液于塑料桶中浸泡7 d左右。以5%盐酸溶液充分洗涤，最后用水洗至中性。低温干燥或风干。

1.2 试验方法

1.2.1 试验原理

矿样经焙烧后，用王水和氟化物分解，活性炭动态吸附分离金，分离物经灼烧后再用王水溶解金。在5%盐酸溶液中用火焰原子吸收光谱法测定金量。主要反应：

1.2.2 标准曲线的绘制

标准系列配制：分取 0.00 mL、0.30 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.50 mL、5.00 mLρ（Au）＝100μg／mL金标准溶液分别置于一组100 mL容量瓶中，以5%盐酸溶液定容。此标准系列金的质量浓度ρ（Au）分别为 0μg／mL、0.3μg／mL、0.5μg／mL、1.0μg／mL、2.5μg／mL、5.0μg／mL。

1.2.3 试验步骤

1.称取10～40 g矿样于50 mL或100 mL瓷坩埚中（精确至0.01 g），置高温炉中，由低温升至500℃时搅拌试样，并在650℃焙烧试样1～2 h，焙烧过程稍开启炉门，以保证炉内氧气充足。硫化矿应增加焙烧时间，含砷量高的矿样应在400℃焙烧2 h后再升至650℃焙烧。

2.待样品冷却后，将试样扫入烧杯中，用少量水润湿，加现配王水（1＋1）80 mL，1～2 g氟化氢铵，盖上表面皿在低温电热板上保持微沸状态，溶解40～60 min左右，当体积蒸发至50 mL左右时，取下，再对表面皿及杯壁进行冲洗，加水至刻度100 mL。

3.将溶液注入连接在装有活性炭纸浆吸附柱的布氏漏斗中，待试液流净后，用5%盐酸溶液洗净烧杯，并洗涤残渣7～8次。移去布氏漏斗，用5%盐酸溶液洗涤吸附柱内活性炭纸浆层5～6次。最后用温水洗涤5～6次，抽干。

4.取出活性炭纸浆吸附滤饼，移入50 mL瓷坩埚中，先在电热板上低温蒸干水份后，置于650℃箱式电炉中，关闭炉门，待灼烧至不能发生明火时，稍开启炉门继续灼烧至完全灰化。

5.取出坩埚，冷却至室温。加入3～4滴200 g／L氯化钾溶液使残渣润湿、沿坩埚壁加入3 mL新配制的王水，置于水浴上蒸发至湿盐状，取下，冷却至室温。视金量以5%盐酸溶液移入适当容积的容量瓶中，并以5%盐酸溶液定容。

6.用原子吸收分光光度计选择在波长242.795 nm处测定标准系列溶液吸光度，并在相同条件下测定样品的吸光度。

1.2.4 测定结果计算

矿样中金含量按式（1）计算：

式中：ω（Au）为金的质量分数／10－6；ρ（Au）为测得试液金的质量浓度／μg·mL－1；V为试液总体积／mL；m为称样量／g。

2 结果与分析

2.1 样品的均匀性

金在地壳中的丰度值很低，分布极不均匀。具有工业价值的矿物多以自然金的状态存在，其延展性极强。自然金不能与伴生岩石、矿物同步破碎，样品加工困难。众多试验分析证明，在影响金分析结果的因素中，分析样品的代表性和均匀程度影响最大。而样品的代表性由产品的性质、均匀程度、数量来决定。我国黄金分析工作者提出的以圆盘粉碎机中碎，棒磨机细碎的金矿制样规程，能够充分破碎自然金和金矿物，最终可得到均匀性合格的金矿分析样品，从而解决了金矿制样这一世界性难题［1］。

2.2 样品的焙烧

在矿样溶解之前，需要进行焙烧，这是金与大多数元素分析测定程序的主要区别之一。金矿样品中常常含有单质碳、有机物、硫化物。单质碳和一些有机物在王水溶液中能够吸附金；硫化物在分解样品过程不能被完全氧化为硫酸，常有单质硫析出，单质硫对金也有吸附和包裹作用。当单质碳、有机物、单质硫与溶渣一起被分离时它们吸附的金也被分离除去，造成分析结果偏低。样品经过焙烧后即可消除上述组分的有害影响。焙烧的实质，是在高温条件下的氧化反应。

试验总结：样品焙烧一定在室温条件下放入高温炉中，然后逐步升温到适宜温度600～700℃，焙烧时间为1 h左右。一般样品焙烧0.5 h左右取出搅拌一次。对于硫化物、砷化物、氯化物含量较高的样品，要根据实际情况调整焙烧时间和焙烧温度，直至焙烧到易挥发杂质除去，使结果在可控误差范围之内［2］。

2.3 样品的溶解

在试样分解中，为了使试样分解完全又尽量避免溶矿挥发造成的损失，需要把握溶剂的选择、溶矿的时间和溶矿的温度三个主要因素。盐酸和硝酸混合溶液溶解金和金矿物的能力最强，而王水是分解含金矿样品的常用试剂。用王水分解含金岩矿样品特别应当注意的是石英或硅酸盐对金的包裹现象。尽管样品粒度通常都小于0.074 mm，但也有少量更细小的自然金或金矿物被包裹在石英或硅酸盐颗粒中。而王水不能溶解石英，不能或不能完全分解硅酸盐。为了分解被包裹的金，应在分解矿样时加入适量氟化物或氢氟酸，此时包裹金的石英或硅酸盐被分解，释出的金即可被王水溶解。溶矿过程应在电热板上进行，控制温度并保持溶液微沸，如果溶矿温度过高，可造成溶矿不完全或HAuCl4挥发，从而使结果偏低。整个溶解过程的时间控制在1 h左右。

试验得出结论：溶剂选用王水（1＋1），温度在200～300℃溶矿1 h为宜。

2.4 共存元素的干扰及消除

经过活性炭吸附，矿样中的金得到有效的分离与富集。试液中常见共存离子（Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、Zn2＋、Cu2＋、Pb2＋）在酸溶液中不被吸附，对金的测定无干扰，从而减少了由共存元素带来的化学干扰和谱线的背景干扰［3］，大大提高了方法的灵敏度。当Fe3＋含量高时被部分吸附，但易被盐酸溶液洗脱。铅含量高时，PbCl2易被吸附，但易被热水和热稀盐酸溶液洗脱。

试验结论：吸附和洗涤温度应保持在60℃以下，用5%盐酸溶液和热水洗涤。

2.5 标准曲线图

以标准溶液的浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线如图1所示。由图1可知，金的浓度在0～5μg／mL之间，线性关系良好。

图1 金标准曲线图

2.6 方法准确度

采用国家金矿石一级标准物质 GBW07117、GBW070121和GBW07803进行准确度试验，测定结果见表1，测量值与标准值的相对误差全部符合DZ／T0130.3－2006中结果相对误差YB要求。

表1 准确度试验

2.7 方法精密度

采用国家金矿石一级标准物质GBW07803和内蒙古自治区冶金研究院选矿室课题金矿石样品Au－K1分别进行多次测定，并计算方法的精密度，测定结果见表2。

表2 精密度试验

2.8 加标回收试验

准确称取5份GBW07803试样10 g，分别加入100μg／mL的金标准溶液0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL，用本方法进行加标回收试验，测定结果见表3。从表3可知，该方法的金回收率在99%以上。

表3 加标回收试验

3 结 语

活性炭吸附原子吸收光谱法对金矿石中金含量的测定方法，操作简便，稳定性好，经济成本低和可行性强。通过多个国家一级标准物质和课题样品验证，该方法的准确度及精密度均优于规范要求。活性炭吸附法的主要缺点是至今尚没有能用于实际工作的洗脱方法，在分析实验室通常只能用灼烧法解脱金。其次，活性炭灰份含量较高，用前必须提纯。诸多问题有待进一步深入研究。

［1］ 李占江.金银及有色金属地勘矿冶分析手册［M］.北京：地质出版社，2013.

［2］ 邓勃.原子吸收分光光度法［M］.北京：清华大学出版社，1981.248－268.

［3］ 张秀丽.影响活性炭吸附原子吸收光谱法测定金的因素［J］.新疆有色金属，2009，（5）：36－37.

Determine the Gold Content in Ore by Activated Carbon Adsorption of Atomic Absorption Spectrometry Method

LU Hong-xia，ZHANG Ling-ling，JING Hui，BAI Ge
（Inner Mongolia Autonomous Region Metallurgical Research Institute Quality Inspection Institute of Tallurgical Products of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot 010010，China）

Activated carbon adsorption of atomic absorption spectrometry because of easy operation，low cost，and good separation effect in the domestic many is widely used on the experimental analysis of gold determination.After roasting ore samples，and fluoride is decomposed with aqua regia，activated carbon adsorption dynamic separation of gold，isolate after calcination with aqua regia dissolving gold again.Hydrochloric acid in 5%（V／V）solution of gold was measured using flame atomic absorption spectrometry.Finally determine national standard substance and task processing samples，accuracy and precision meet the relevant requirements.

activated carbon adsorption；atomic absorption spectrometry；mineral

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）05－0074－04

路红霞（1979－），女，工程师，主要从事纳米材料和矿物分析工作。

2017－08－15