直接灰吹法测定金泥中金和银

2019-01-14

中国无机分析化学 2018年4期

(山东黄金冶炼有限公司，山东莱州 261441)

前言

氰化金泥是含金矿石经过浮选、氰化浸出、锌粉置换后得到的初级产品，因矿石性质不同，金泥成分变化很大。金泥中铁、硫、二氧化硅等主要来自矿石，这些成分含量多少取决于置换前贵金属溶液净化的程度[1]。根据金矿石性质的不同，将浸出系统分为低硫、高硫和高铜浸出，分别得到不同金银含量的金泥。

氰化金泥中金和银含量的检测方法，因为金泥中杂质元素的组分复杂，目前没有形成的统一的行业标准。现有的检验方法主要是火试金重量法[2-5]，通过两次火试金配料，将金银富集，测定结果准确，但分析流程长，检测成本高，劳动强度大及不易掌握；碘量法[6]只能富集金泥中金，富集效率低于火试金；混合试剂灰吹[7]方法中采用混合试剂(氧化铅∶淀粉=10∶1)作用生成铅，对金银进行富集，方法灰吹时间长，能耗高，且存在金银合粒黏在灰皿边缘，造成富集不完全。本研究在传统工艺的基础上，运用铅对贵金属的捕集能力[8-9]，以铅包裹灰吹，铅覆盖再次富集，使试样中的金银与杂质元素分离，以硝酸溶解金银合粒，使银溶解，实现金银的分离；并对灰吹参数进行实验，得出高品位金泥的直接灰吹、重量法测定金、银含量的最佳灰吹条件，测定结果与经典火试金重量法结果相吻合。克服了直接灰吹富集不完全的弊端，简化检验流程，降低劳动强度和能耗。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

箱式高温炉(最高温度1 350 ℃)；精密天平(可读性0.001 mg)；铅箔[纯铅(质量分数不小于99. 99%)]；纯银(质量分数不小于99. 99%)；灰皿(镁砂灰皿)；硝酸(分析)；乙酸(分析纯)。

1.2 实验步骤

1.2.1称样

用分析天平准确称取一定质量的试样，记为m，精确到0.000 01 g；将试样包裹在一定重量的铅箔中，以备灰吹。

1.2.2灰吹

将灰皿放入升温至950 ℃的高温炉中，预热25 min，将包好的试样依次投入灰皿中，关闭炉门3～5 min，炉门稍开，控制温度，铅吹尽后关闭高温炉，待温度降到700 ℃时取出灰皿，将合粒放入乙酸中煮去底部附着物，用蒸馏水洗净、烘干、称量得到金银合粒质量m1，以火试金测定得到的金银含量作为准确值，计算灰吹对金银的回收率。

1.2.3补银

若金泥样品金、银比例大于或等于1∶3时，可直接进行分金操作；若金、银比例小于1∶3，应将金银合粒和需补进银量用10 g铅箔包裹好，再次进行灰吹，取出金、银合粒，以备分金。

1.2.4分金

在铁垫子上用钢锤敲打合粒两侧，将其锤成扁圆并刷去底部附着物，然后将其放入瓷舟中在700 ℃下退火3～5 min，将磁舟取出冷却，将合粒碾成厚度为0.1 mm薄片，于690～710 ℃下退火3～5 min，取出冷却卷成空心卷放入试管中；将15 mL硝酸(1+7)加入试管中，并把试管放入水浴中煮沸40～45 min，倾出酸液；再加入15 mL 80～100 ℃硝酸(1+1)，水浴中继续煮沸40～45 min，倾出酸液，加入温蒸馏水洗金卷5～6次，将金片倾倒在瓷坩埚中，烘干，在700 ℃的电炉中退火2～3 min，取出冷却后称量，得金卷的质量m2。

1.2.5称量及结果计算

用电子天平称取金粒质量，计算金、银含量。

2 结果与讨论

为确定灰吹工艺参数，以回收率为指标，对金银富集效果的灰吹工作参数进行实验研究。

2.1 铅用量对回收率的影响

选取高、低品位金泥样品，金泥成分见表1。平行称取试样各5份(以200 mg含金量计)，分别包铅箔10、15、20、25、30 g于950 ℃下进行灰吹，计算回收率，结果见图1。

表1 高、低品位金泥的成分

图1 不同铅量的回收率结果Figure 1 Recovery results of different amount of lead.

从图1中可以看出，低品位金泥回收率在80%～97%，高品位金泥回收率在94%～99%，高品位金泥的回收率明显高于低品位金泥。低品位金泥灰吹铅箔用量少时，因称样量大，杂质含量高，铅箔不足以富集金泥中的金银，使得回收率低，且平行样品之间回收率结果波动大；铅用量在30 g时，回收率为97.29%，铅箔用量>40 g时，铅熔化时间短，少量样品黏附在灰皿边缘，没有得到有效富集，导致回收率降低，灰吹后的灰皿边缘上有明显金银合粒，很好地证明了这一判断；高品位金泥因杂质含量低，回收率高，其中铅箔用量在20 g时，回收率达99.12%，通过调整灰吹参数，可进一步提高高品位金泥的金银回收率。因此实验选择20 g铅进行灰吹。

2.2 称样重量对回收率的影响

对高、低品位金泥试样，分别按含金量100、200、300、400 mg各称取试样4份，包铅箔20 g于950 ℃下进行灰吹，计算回收率，结果见图2。

图2 不同称样重量的回收率结果Figure 2 Recovery results of different sampling weight.

从图2可以看出，以含金量100 mg称取的试样，回收率高，随着称样重量的增加，高品位金泥回收率从99.38%降至96.13%，低品位金泥回收率从95.65%降至79.55%；其中当以含金量400 mg称样时，因为称样量大，杂质含量增加，高品位金泥回收率略微下降，低品位金泥回收率显著下降，这是因为此时铅箔的用量已明显不足以富集试样中的金银，致使回收率下降。为保证样品代表性及检测结果的准确性，实验中称样量以200 mg含金量计。

2.3 灰吹温度对回收率的影响

对高、低品位金泥试样，分别按含金量200 mg各称取试样4份，包铅箔20 g，控制不同的温度进行灰吹，计算回收率，测定结果见图3。

图3 不同温度下的回收率结果Figure 3 Recovery results of different temperature.

从图3可以看出，回收率随灰吹温度的升高，呈现先升高后降低的趋势，这是由于温度过低时，可能产生冻结，导致灰吹不完全；随着温度的升高，使铅箔熔融及氧化的速度加快，有利于铅对杂质元素和金银的分离，有利于铅对金银的富集；但是温度高于960 ℃时，低品位金泥的金银回收率显著下降，因为此时的温度下，铅箔熔融的时间短，铅氧化速度过快，表层样品中的金银来不及与熔铅形成共熔体，并且部分样品附着在灰皿边缘得不到有效富集，回收率降低，同时温度太高会导致金银在灰吹过程中的损失增加。在实验的过程中发现，温度在935 ℃时，高品位金泥的金银含量与火试金的金银含量相吻合。故实验灰吹温度选择935 ℃。

2.4 铅箔灰吹-覆盖对回收率的影响

为消除因黏附造成的富集不完全问题，采用铅箔包覆及铅覆盖的方式进行实验，准确称取试样4份(以200 mg含金量计)，分别采用5+10、5+15、10+10、10+15、5+10+10的搭配方式在935 ℃进行灰吹(前值为包覆铅箔的重量，后值为一次覆盖铅帽的重量及两次覆盖铅的重量，单位为g)，计算回收率，测定结果见图4。

图4 不同搭配方式的回收率结果Figure 4 Recovery results of different collocation mode.

从图4的回收率数据可以看出，铅覆盖时金泥的回收率比无铅覆盖时有明显的提高，这是由于覆盖的铅熔化时，可以将黏附在灰皿边缘的样品再一次共熔、富集；同等重量的铅皮用量，包覆的少，黏附的样品更靠近灰皿的最低端，有利于铅的再次富集；两次铅覆盖的试样回收率低于一次铅覆盖的回收率，这是由于两次铅覆盖，开炉门及加盖时，增加了炉膛内氧气的含量，使铅箔快速氧化，降低了铅与黏附样品的接触时间，但高于无铅覆盖时的回收率，因无铅覆盖的样品熔化后的液位高，并且没有铅箔覆盖的再富集，使得回收率低。因此选择5 g铅灰吹，15 g铅覆盖的方式进行实验。