火试金富集—重量法测定锌阳极泥中银含量的方法

龙海珍，王景凤，王茂盛，孔会民

（1.西部矿业集团科技发展有限公司，西宁 810006；2.青海西部矿业工程技术研究有限公司，西宁 810006；3.青海省高原矿物加工工程与综合利用重点实验室，西宁810006；4.青海省有色矿产资源工程技术研究中心，西宁810006）

目前，我国是世界上锌生产和消费的大国，从1996年至今，锌产量稳居世界第一.锌冶炼工艺，大体可分为火法和湿法2种.火法炼锌即锌精矿经过焙烧-浸出-净液-电积，湿法炼锌即锌精矿直接浸出-净液-电积.无论是火法炼锌还是湿法炼锌，锌精矿是原料，查阅相关资料[1]证明金和锌不是伴生元素不共存，实际生产过程锌精矿中含有微量银，不含金，而锌阳极泥是锌冶炼过程的中间产品，锌阳极泥中含有低质量分数的银不含金，根据锌阳极泥的样品特性，以及随着锌冶炼技术的发展，锌产量的日益增加，锌阳极泥产量也在不断增加，如何对其中的贵金属银元素进行快速、准确的测定尤为重要.基于此，开展试验，建立适宜于锌阳极泥中银质量分数的检测方法.

目前关于锌阳极泥中银质量分数的测定没有标准方法，在参照铅阳极泥化学分析方法YS/T 775.5—2011[2]分析锌阳极泥中银质量分数时，存在以下缺陷：第一，分析成本高，尤其是物料成本和电耗成本；第二，分析过程耗时长，劳动强度大，难以满足企业的现代化生产要求；第三，由于铅阳极泥和锌阳极泥的化学成分及其质量分数差异，需确定适合于锌阳极泥的配料硅酸度，难度较大.文中要解决的技术问题是针对现有技术的缺点，提供一种操作简单、成本较低、耗时较短的锌阳极泥中银质量分数的测定方法，以提高企业的经济效益.

随着科学技术的发展，分析银的新技术、新仪器越来越多，银的分析测试技术经过几十年的发展，已扩展出火试金重量法[3-6]、原子吸收光谱法[7-11]、电感耦合等离子体原子发射光谱法[12-14]等诸多方法.相较于其他方法，火试金法具有取样代表性好、适应性广、富集效率高、分析结果可靠且准确度高等优点，已广泛应用于铅精矿[15]、铜精矿[16]、锌精矿[17]及冶炼中间产品中贵金属的分析检测[18-20].受到待测物料多样性的影响，火试金法针对性强，基于锌阳极泥样品的物理化学性质，进行试验研究，研究并确定了样品的较优试验条件，测定结果与参考值相比，没有显著性差异，在允许误差范围内，不但解决了实际工作中遇到的难题，而且在有色金属行业有很好的应用价值和推广意义.

1 实 验

1.1 主要仪器

电子天平 （型号：MSA6.6S-000-DM，感量：0.001 mg）；马弗炉（型号：RX2-14-13／1232 型，最高加热温度1 350℃）；电子天平(型号：PL4002，感量0.01 g）.

1.2 主要材料

黏土坩埚；镁砂灰皿；硼砂（工业纯）；二氧化硅（工业纯）；无水碳酸钠（工业纯）；红丹粉；面粉（分析纯）；滤纸；冰乙酸（分析纯）.

实验室内控样品：样品名称：锌阳极泥；样品编号：XYJNKY-01～05；样品来源：锌业股份有限公司；参考值来源：青海省高原矿物加工工程与综合利用重点实验室；检测方法：铅阳极泥化学分析方法YS/T 775.5—2011.

1.3 实验方法

1）表1所列为物料用量.按表1称取一定质量的物料于同一黏土坩埚中，充分搅拌，使其混合均匀.

表1 物料用量Table 1 Reagent dosage单位：/g

2）将上述盛有物料的坩埚，放入880℃的马弗炉中，使其40 min左右升温到1 050℃，恒温15 min，取出，倾入铸铁模中，冷却，分离熔渣，保留铅扣.

3）将所得铅扣放入已在840℃预热30 min的镁砂灰皿中，关闭炉门进行灰吹，待出现银粒的闪光点后灰吹结束，取出灰皿，冷却，将银粒移入30 mL瓷坩埚中.

4）于盛有银粒的瓷坩埚中，加入冰乙酸（体积百分比：30%）20 mL，于低温电热板上微沸，洗涤银粒，待银粒表面不再有污浊物，用水洗净、保留银粒在瓷坩埚中，电热板上低温烤干，取下冷却，于感量为0.001 mg的电子天平上称重得m1.

每批次红丹粉需要做空白试验得到m0.

1.4 结果计算

采用称量法得到银的质量分数.为避免物料红丹粉中可能含有的微量银影响测定结果的准确度，每批次红丹粉需要做空白试验得到红丹粉中银的质量分数，由于锌阳极泥中不含贵金属金，故银粒质量减去试验消耗的红丹粉空白中对应的银的质量，即得试样中银的质量，从而得到试样中银的质量分数.

式中：m为试验过程称取试样的质量，g；m1为试验过程所得银粒质量，mg；m0为试验消耗的红丹粉空白中银粒的质量，mg.

2 结果与讨论

2.1 试样组分分析

火试金分析过程中红丹粉是主要的捕集剂，红丹粉的主要成分是氧化铅，试样中铅质量分数对分析结果没有影响；二氧化硅的量主要影响硅酸度和渣的流动性，需要确定其质量分数范围；试验中银质量分数较低，如果试样太少，代表性不够，增加试样质量，锌的质量相应增加，而锌元素对于火试金富集银的过程属于有害元素，所以如何调整试剂用量，在保证样品代表性的基础上保证分析结果的准确度至关重要.为了明确锌阳极泥样品中杂质元素含量，设计实验方案，对样品进行组分分析，试验结果见表2.

表2 样品组分分析结果Table 2 Determination results of samples

2.2 配料的选择

试验将各组分熔剂按表3质量混合均匀，于1 050℃进行熔融，为了得到流动性好的熔渣，通过二氧化硅和硼砂的量调整硅酸度；为了得到质量好的铅扣（25～40 g），通过调整淀粉的量调整铅扣大小，进行试验方案设计，试验结果显示方案3铅扣质量适宜，形成的熔渣流动性好，熔渣易碎，铅扣和熔渣容易分离而且铅扣光亮无黏连.故优选配料的试剂用量为：碳酸钠35.0 g，二氧化硅13.0 g，硼砂15.0 g，氧化铅90.0 g，淀粉6.0 g，试样10.00 g.试验结果见表3.

表3 优选配料试验结果Table 3 Determination results

2.3 熔融温度的选择

银的熔点是961.78℃，红丹粉在高温条件下捕捉贵金属形成铅扣，通过调整熔融温度进行试验.提高熔融温度，可增强渣的流动性，但是高温条件下会增加银的损失，降低熔融温度，贵金属不能完全有效的被捕集到铅扣中，为了保证测定结果的准确度，降低成本，选择降低熔融温度，延长熔融保温时间.试验结果证明，在优选配料的基础上，优选熔融温度为1 050℃，满足试验要求.

配料和熔融环环相扣，成功的依据为：首先，如图1所示试验过程得到的熔渣流动性好，冷却后易碎，熔渣和铅扣完全自然分离；其次，如图2所示铅扣外观光亮，表层没有熔渣黏连，外观像一个铅制的扣子一样，质量控制在25～40 g为宜.

图1 熔渣和铅扣分离完全Fig.1 The slag and the lead buckle separated completely

图2 铅扣质量Fig.2 Weight of lead clasp

2.4 灰吹温度的选择

灰吹温度对于分析结果的准确度起着至关重要的作用，温度太高银容易挥发造成损失，使分析结果偏低；温度太低，样品不能熔解，灰吹不能正常进行，或者即使样品熔解了，在灰吹过程中由于温度低，熔液容易冻结，灰吹不能正常进行，解冻也需要升高温度容易造成银损失，使分析结果偏低.选择实验室内控样品，编号为XYJNKY-02，通过调整灰吹温度进行试验，优选灰吹温度为840℃，满足试验要求，试验结果见表4.

表4 灰吹温度试验结果Table 4 Determination results

灰吹成功的依据：铅扣在一定的温度下能够保持熔融状态以保证灰吹的正常进行，保证分析结果的准确度，灰吹完毕得到外观适宜的银粒，如图3所示，银粒表面光滑，无明显的贱金属附着在表面，显示银的正常光泽，肉眼见不到灰皿壁有银粒的迸溅，整体呈现出一个“小馒头”的外观.

图3 银粒外观Fig.3 Appearance of Silver

2.5 试样质量的选择

试样质量太少，代表性不好，误差较大.试样太多，一方面，在熔融过程容易造成熔渣的外溢，从而造成损失；另外一方面，固定的熔剂质量不能够完全富集样品中的贵金属，使贵金属造成损失.试样质量越多，引入有害元素的质量分数越多，在熔融和灰吹过程中不容易去除，给试验带来困难.选择实验室内控样品，编号：XYJNKY-02，进行试验，试验结果见表5.试验结果证明试样的优选质量为10.00 g.

3 验证试验

3.1 准确度试验

为了验证锌阳极泥中银质量分数测定结果的准确度，选择实验室内控样品，样品编号分别为XYJNKY-01～05进行试验，将试验结果与参考结果进行比对，方法的准确度满足要求.方法适用于锌阳极泥中50～1 000 g/t银量的测定，试验结果见表6.

3.2 精密度试验

为了验证锌阳极泥中银质量分数测定结果的精密度，选择样品编号分别为XYJNKY-01～05的内部控制样品进行平行试验，检测结果的相对标准偏差为1.58%～4.38%，方法的精密度满足精密度要求，试验结果见表7.

3.3 回收率试验

选择在控制样品XYJNKY-01中分别加入一定量的纯银 （99.99%）进行分析，银的回收率在99.84%～99.93%之间，满足锌阳极泥中银量的测定要求，试验结果见表8.

表5 试样质量试验结果Table 5 Determination results

表6 准确度试验结果Table 6 The accurate results

表7 精密度试验结果Table 7 The results of precision test

表8 加标回收试验结果Table 8 The results of recovery tests

4 结 论

通过试验建立了锌阳极泥中银质量分数的分析方法，能够较好地分离干扰元素，有效富集样品中的银，不用进行二次试金，环境友好，工作程序简单、容易掌握、分析成本低.该方法的银回收率在99.84%～99.93%范围内，相对标准偏差在1.30%～3.50%范围内，满足锌阳极泥中银的检测要求，能够快速、准确指导生产，值得推广应用.