ICP-AES法测定金矿石中伴生金属元素含量

黄 斌

(浙江省遂昌金矿有限公司)

自然界中金主要以单质金的形式存在于岩石层或砂矿中，多伴生其他金属元素。遂昌金矿是伴生银、铜、铅、锌、铁等金属元素的黄金矿山，以往多采用分次称样、单独测定的方法测定该金矿石中Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe等金属元素的含量，既费时，成本又高，而一次称样连续测定Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe等金属元素的方法尚未见报道。为适应生产过程大量样品金属元素含量测定的需要，在原分析方法的基础上，对遂昌金矿石样品进行一次称样连续测定试验，以满足矿石中Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe等金属元素的测定需求。

1 主要仪器与试剂

1.1 主要试剂

盐酸(ρ=1.19 g/mL)、硝酸(ρ=1.42 g/mL)、高氯酸(ρ=1.67 g/mL)、氢氟酸(ρ=1.15 g/mL)、王水、氟化氢铵(分析纯，配置成2%溶液待用)。

活性炭(分析纯)粒度-0.074 mm，需在氟化氢铵溶液(2%)中浸泡3 d后抽滤，用2%的盐酸及水洗净。

纸浆用定性滤纸在水中浸泡，捣碎备用。

标准溶液为购置的各待测元素浓度1 000，100 μg/mL的有证标准溶液。

金标准溶液的配制。分别吸取0，1.0，2.5，5.0，7.5，10.0 mL浓度为100 μg /mL的金标准溶液于1组100 mL容量瓶中，对应的浓度依次为0，1.0，2.5，5.0，7.5，10.0 μg /mL。

混合标准溶液的配制。从浓度为100 μg /mL的铜、铅、锌、银标准溶液中分别取0，1.0，5.0，10.0，15.0，20.0 mL(铁从浓度为1 000 μg/mL标准溶液中分别取0、0.5、2.5、5.0、7.5、10.0 mL)放置于6个100 mL棕色容量瓶中，用10%的盐酸定容，则混合标准溶液铜、铅、锌、银浓度分别为0，1.0，5.0，10.0，15.0，20.0 μg/mL，铁浓度分别为0，5.0，25.0，50.0，75.0，100.0 μg/mL。

1.2 仪器设备

电子天平(精度0.01 g)，ICAP 6000电感耦合等离子体发射光谱仪(美国 Themo Fisher)。

2 试验方法

(1)Ag、Cu、Pb、Zn、Fe金属元素含量的测定。用电子天平称取10.00 g试样于400 mL烧杯中，用少量水湿润，盖上表面皿，加入王水100 mL。硫化矿为主的矿样在650～700 ℃马弗炉中灼烧1 h，转至聚四氟乙稀烧杯，再以王水溶解，加5 mL氢氟酸溶解半小时，再加入10 mL高氯酸加热至冒白烟；氧化矿为主的矿样则先加30 mL盐酸溶解，再加10 mL硝酸，加热溶解并蒸至近干。然后再加50 mL盐酸，摇动搅起不溶残渣，加热微沸至盐类溶解，冷却，转移至200 mL容量瓶中，定容，摇匀静置澄清，直接于光谱仪中测定Ag、Cu、Pb、Zn、Fe金属元素含量。

(2)Au元素含量的测定。安装好抽滤吸附装置，将带活动滤板的吸附柱装于抽滤筒上，吸附柱内加滤纸浆抽干约为2～3 mm厚，再加混有活性炭的纸浆，待测溶液(Ag、Cu、Pb、Zn、Fe金属元素含量测定后的溶液)中含金5 μg以下时活性炭用量0.5～0.8 g，活性炭纸浆层厚5～7 mm；含金5～30 μg时活性炭用量为1 g左右，活性炭纸浆层厚为10 mm左右；含金30～60 μg时活性炭用量1.2～1.5 g，活性炭纸浆层厚12～14 mm。将柱内吸附层仔细压平并与柱壁贴紧，用水吹洗下柱壁活性炭，再将布氏漏斗装于吸附柱上铺大小相同的中速定量滤纸1张，调整抽滤速度至出现水柱，再从上述澄清后的溶液中取25 mL倒入布氏漏斗过滤吸附金。漏斗内溶液滤干后，用温热水洗涤烧杯2～4次，洗涤残渣7～8次，取下布氏漏斗，用热水洗去漏斗颈上的活性炭，吸附柱内洗2～3次，再用温热的氟化氢铵溶液(20 g/L)洗3～4次，盐酸(由ρ=1.19 g/mL的盐酸配置成2%)洗7～8次，最后用温热的水洗7～8次，抽干。取下吸附柱，将活性炭与纸浆移入预先用王水处理的50 mL瓷坩埚中，在电炉上低温烘干并升温灰化，再移入700～800 ℃的箱形电炉中灼烧至不见红火点即灰化完全，再灼烧2～3 min取出冷却至室温。坩埚冷却后加入王水2 mL，氯化钠溶液(250 g/L)3滴，摇动后置水浴上低温溶解完全，用盐酸(由ρ=1.19 g/mL的盐酸配置成15%)定容于25 mL容量瓶中，摇匀，澄清后测定金含量。

3 试验结果与讨论

3.1 元素分析线的选择

金属元素分析线的选择见表1。

表1 金属元素分析线

3.2 王水浓度试验

于1组50 mL容量瓶中各加入含金250 μg的金标准溶液，再依次加入0，2.5，5.0，7.5，10.0，12.5 mL王水，氯化钠溶液(250 g/L)3滴，用15%盐酸定容后用光谱仪测定Au含量，结果见表2。

表2 王水浓度对金含量测定的影响

由表2可知，不同王水浓度下测定的金含量差别很小，说明王水浓度对金含量测定结果基本没有影响。

3.3 高氯酸浓度对吸附金的影响

对以硫化矿为主的矿样进行金含量的测定时，为分析高氯酸浓度对吸附金的影响，在1组50 mL容量瓶中各加入含金250 μg的金标准溶液，再依次加入0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 mL高氯酸，然后加入7.5 mL盐酸，定容。溶液经活性碳吸附、过滤、灼烧，以王水溶解，加氯化钠溶液(250 g/L)3滴，转移至50 mL容量瓶中，定容，测定金含量，结果见表3。

表3 高氯酸浓度对活性碳吸附金的影响

由表3可知，高氯酸浓度对活性碳吸附金基本无影响，Au浓度测定值与真实值偏差很小，金回收率较高。

3.4 盐酸浓度对测定银的影响

在1组50 mL容量瓶中加入含银500 μg的银标准溶液，再依次加入2.5，5.0，7.5，10.0，12.5，15.0 mL盐酸，定容，用光谱仪测定银含量，结果见表4。

表4 盐酸浓度对银含量测定的影响

由表4可知，盐酸浓度为10%～20%时对银测定基本无影响，盐酸浓度为5.0%时测定值显著偏低。

3.5 高氯酸浓度对测定银的影响

于1组50 mL容量瓶中分别加入含银250，1 250 μg的银标准溶液(测定结果分别为测定值1、测定值2)，再分别依次加入0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 mL高氯酸，再加入7.5 mL盐酸，定容，测定银含量，结果见表5。

表5 高氯酸浓度对银含量测定的影响

由表5可知，高氯酸浓度为1%～5%时，对测定银含量基本无影响。

3.6 铜、铅、锌浓度对测定银的影响

在1组50 mL容量瓶中各加入含银250 μg的银标准溶液，再依次加入含0，5.0，10.0，15.0，20.0，25.0 mg的铜、铅、锌标准溶液，再加入7.5 mL盐酸，定容，测定银含量，结果见表6。

表6 铜、铅、锌浓度对银含量测定结果的影响

由表6可知，铜、铅、锌浓度为0～500 μg/mL时对银含量测定结果基本无影响。

3.7 铁浓度对测定银的影响

于1组50 mL容量瓶中各加入含银1 250 μg的银标准溶液，再依次加入含铁0，50，100，150，200，250 mg的铁标准溶液，再加入7.5 mL盐酸，定容，测定银含量，结果见表7。

表7 铁浓度对银含量测定结果的影响

由表7可知，铁浓度为0～5 mg/mL时，对银测定结果无影响很小。

3.8 线性拟合

根据金标准溶液和混合标准溶液浓度进行4组工作曲线线性拟合，结果见表8。

表8 工作曲线线性拟合结果

从表8可以看出，各元素工作曲线线性相关系数R2值均在0.999以上，线性较好，拟合程度高，符合检测要求。

4 测定结果与讨论

以采用ICP-AES法对遂昌金矿样品Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe等元素含量进行连续测定。其中Ag、Cu、Au含量测定结果的准确度见表9，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe测定结果精密度(选择3个试样，按本方法测定11次取平均值)见表10。

从表9、表10可以看出，ICP-AES法测定结果精密度和准确度均较好，完全能满足检测要求。

表9 Ag、Cu、Au含量测定结果准确度分析

表10Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe测定结果精密度分析%

注：Au、Ag的含量单位为g/t。

5 结 论

ICP-AES法适用于测定以硫化矿或氧化矿为主的大批量金矿石中Au、Ag、Cu、Fe、Pb、Zn等金属元素的含量，具有一次性称样、连续测定的优点，能同时测定Au、Ag、Cu、Fe、Pb、Zn等金属元素含量。相比传统测定方法，该方法称样量少、操作简单、分析速度快、分析成本低、线性好、分析准确度高、精密度好、检出限低，具有一定的推广应用价值。