火法试金中灰吹过程主要影响因素的探讨

2018-03-28欧阳达

山西冶金 2018年1期

欧阳达

（郴州市金贵银业股份有限公司，湖南郴州 423000）

火法试金分析是当前世界分析贵金属的主要方法，作为可靠的方法被长期广泛采用，这是因为火法试金取样量较大，这样既减少了称样误差，又使结果具有较好的代表性。同时火试金的富集倍数很大（105倍以上），能将几十克样品中的贵金属富集于几毫克质量的试金合粒中，而且合粒的成分简单，便于后续测定[1]。

火法试金的整个过程，可以分为配料、熔炼、灰吹、分金等几个步骤，其中灰吹过程尤为重要，直接影响到分析结果的准确度，本文主要对灰吹过程中三种影响因素进行探讨。

1 铅扣质量

在熔炼前要在试样中加入一定量的捕集剂、还原剂和助熔剂等。火法试金一般以氧化铅（黄丹）为捕集剂。在熔炼过程中，氧化铅被还原剂（一般用面粉）还原为金属铅，它能与试样中的贵金属生成合金，一般称“铅扣”，冷却后与熔渣分离。配料是火法试金的一个关键步骤，配料不恰当会使分析失败。配料是根据试样的种类，按一定比例称取捕集剂、还原剂、助熔剂的细粉和试样混合均匀。不同种类的样品，其配料方法和用量比不一样。试样和各种试剂应当混合均匀，使熔炼过程还原出来的金属铅珠能均匀地分布在试样中，更好地起捕集和凝聚作用，从而发挥溶解贵金属的最大效能。升温到1 100～1 110℃，保温10 min左右，取出坩埚，倒入干燥的铁铸型中。熔融体冷却后，从铁铸型中倒出，将铅扣上面的熔渣弃去，观察造渣情况，以便改进配料比。锤击铅扣时，如果发现铅扣脆而硬，这就表示铅扣中含有铜、砷或锑等。遇到这种情况，需要少称样，改用KNO3配料，重新熔炼。所得铅扣重量最好控制在25～40 g之间，以免贵金属残存在熔渣中。如果铅扣过大（大于45g）或过小（小于15g），应当返工。铅扣过大，说明配料时加的还原剂太多，会延长灰吹时间造成贵金属损失；铅扣太小，说明加入的还原剂太少，可能会造成贵金属未能完全被铺集而残存到熔渣中。所以再次重做时应当适当减少或增加还原剂（面粉）的用量。根据还原剂的还原力，计算出应补加或减少还原剂的具体质量。将铅扣质量控制在25～40 g为佳，一般蔗糖的还原力为14.0 g，碳的还原力为34 g，小麦粉（面粉）的还原力为10～12 g，粗酒石酸的还原力为8～12 g。

2 灰吹温度

灰吹的过程是将铅扣中的铅与贵金属分离。铅在灰吹过程中，被氧化为氧化铅，然后被灰皿吸收；而贵金属不被氧化，呈圆球体留在灰皿上，形成光亮的金银合粒，与铅分离。

灰吹前，将清洁干净的灰皿放在900℃左右的高温炉中，预热30 min左右，以驱除灰皿中的水分和气体。加热后，如果发现灰皿有裂缝，应当弃去不用。将铅扣放于灰皿中央，加热至875℃，铅扣熔融显出银一样的光泽，俗称脱模，脱模后稍微打开炉门（注意：不要大开炉门，以防冷空气直接吹到灰皿上，使铅的氧化作用太激烈，发生爆溅现象）。灰吹温度不宜太高，应控制在800～850℃，使铅恰好保持在熔融状态。一般企业中在分析时要注意观察炉膛内温度（有时高温炉使用的时间较长后，热电偶显示温度会与实际温度有偏差），若温度过低，氧化铅与铅扣不易分离。氧化铅将铅扣包住，可使铅立即凝固，这种现象叫做“冻死”。疑固后要进行升温再次脱模，这样会使贵金属损失加大。合适的温度能使氧化铅挥发至灰皿边沿上，出现羽毛状的结晶。灰吹过程微量的杂质比如铜、铁、锌、钴、镍等，部分转变为氧化物被灰皿吸收，还有部分挥发掉。铅大部分成为氧化铅被灰皿吸收，小部分挥发掉。贵金属大都不被氧化，例如金、银、铂、钯等，它们的内聚力较强，凝集成球状，不被灰皿吸收。在铅扣中的铅几乎全部消失后，可以看到球面上覆盖着一个彩虹镜面（或称辉光点）。随后这个彩虹镜面消失，圆球变为银灰色。将炉门关闭2 min，进一步除去微量残余的铅后，再取出灰皿冷却。若不经过两分钟的除铅过程，则在取出灰皿时，因微量的余铅激烈氧化发生闪光，会造成贵金属的损失。灰吹温度过高也会造成贵金属的损失。虽然金、银、铂、钯等挥发甚微，但在高温下，它们会部分地被氧化而随氧化铅渗入灰皿中。灰吹过程温度愈高，金、银、铂、钯的损失愈大，所以应当使温度严格控制在800～850℃，以灰皿边沿上出现大量羽毛状的结晶状为佳[2-3]。

灰吹过程实际上是样品中的贱金属和铅在高温下的氧化过程，因此要求灰皿中熔融的物料与空气有均匀的接触机会，以保证氧化速度的一致，同时应考虑到炉膛内不同位置接触空气的差异和温度差异，以及夏冬等季节因素对炉膛温度的影响，对不同位置区域的样品应使用相应的标准进行补正，其原则是尽量使标准能代表样品。

3 灰皿质量

灰吹用的灰皿是由骨灰和水泥加水捣和在压皿机上压制而成的。含骨灰多的灰皿吸收氧化铅的性能较好，但灰皿成型较困难，在夹的时候比较容易碎。灰皿为多孔性、耐高温、耐腐蚀的浅皿，重约40～50 g，灰皿材料宜使用动物骨灰、水泥或镁砂。使用500号水泥加10%～15%的水压制成水泥皿，自然干燥后使用，由于水泥皿的空隙较粗大，灰吹时的贵金属损失较大，合粒与水泥皿亦易黏结，故分析误差较大，一般只是在骨灰缺乏时用于厂内部周转料的分析。使用动物骨，最好是牛羊骨烧成骨灰，然后碾成0.175 mm以下，加10%～15%的水压制成骨灰皿，自然干燥3个月后使用。

由于在灰吹过程中氧化铅及贱金属氧化物除少量进入空气挥发外，绝大部分要被灰皿吸收。灰皿对金、银也有一些吸收，即所谓金、银损失。因此，灰皿制作时的压力差异必然造成灰皿空隙的差异，从而造成金的灰吹损失的差异，增大了分析误差。这就要求同一批材料来源的骨灰粉要用相同的压力加工；在灰皿将要用完的情况下，应避免在不同盒的灰皿中挑选，以免造成分析误差的扩大。更不能将不同来源的骨灰材料灰皿混批使用。一般在使用不同批次的灰皿时都要同时做下灰皿的回收率，以确保灰皿回收率达标。灰皿质量不好，灰皿底部或者边缘不干净，有镁砂或者水泥残余灰尘，落在合粒上，造成合粒不成形。