称重分液–火焰原子吸收光谱法测定高品位金矿石中金

2020-11-24程相恩朱尧伟班俊生王风

化学分析计量 2020年6期

程相恩，朱尧伟，班俊生，王风

(河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南省有色金属地质矿产局联合实验室，郑州 450016)

关健词称重分液；泡沫塑料；吸附；金矿石；火焰原子吸收光谱法

地质样品中金的测定方法主要有火试金重量法［1–2］、氢醌滴定法［3–4］、火焰原子吸收法［1，5］和等离子体发射光谱法［6］等，其中泡沫塑料吸附硫脲解脱火焰原子吸收法测定地质样品中的金［7–8］因操作过程简单、分析速度快而被广泛运用。然而对于高品位金矿石中金的测定，由于泡沫塑料对高含量金吸附率不高，目前主要还是以火试金重量法［9–10］和氢醌滴定容量法［11–12］等分析方法为主，但这些方法操作繁琐、干扰因素多，导致其发展较为缓慢。为了将泡沫塑料吸附火焰原子吸收法应用于高品位金矿石中金的测定，付文慧等［13］将20.0～100.0 g 高品位金矿石样品分成若干份进行焙烧、分解，样品完全分解后分离滤渣，将所得滤液汇集在一起，然后分取适量滤液通过泡沫塑料分离–富集，将富集金的泡沫塑料灰化后用王水复溶，采用火焰原子吸收法测定，此方法耗时较长，操作繁琐。葛艳梅［14］建立了一种高品位金的快速分析方法，样品用王水溶解，分离残渣，滤液定容后无需分离富集直接采用火焰原子吸收法测定，但在取样量不小于20.0 g，且共存元素多的情况下，难以获得可靠的结果。黄登丽［15］采用多次吸附法和分液法对高含量金进行测定，但在采用分液法时，为减小不溶残渣对容量的影响，只能采取减少称样量和使用较大容量瓶的方法，不仅降低了样品的代表性，也使操作变得繁琐，且要消耗较多的试剂。笔者在泡沫塑料吸附火焰原子吸收光谱法测定地质样品中金的基础上，对王水溶解浸取后的消解液采用称重分液方法进行分液，然后采用泡沫塑料富集、硫脲解脱，建立了称重分液–火焰原子吸收光谱法测定高品位金矿石中金的分析方法。该方法准确可靠，操作简便，适用于高品位金矿石中金的测定。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

原子吸收分光光度计：TAS–990 型，北京普析通用仪器责任有限公司，

金空心阴极灯：AS–1 型，北京元素灯总厂；

电子天平：HZF–A500 型，感量为0.1 mg，福州华志科学仪器有限公司；

消解回流装置：橡胶塞打孔后，插入外径为8 mm、内径为5 mm、长15 cm 的玻璃管；

硝酸、盐酸：分析纯，洛阳市化学试剂厂；

硫脲：分析纯，天津易创成医药技术有限公司；六水三氯化铁：分析纯，洛阳市化学试剂厂；

聚氨酯泡沫塑料：市售，使用时裁成长度为3.5 cm、宽度和高度均为1.5 cm 的小块(约0.3 g)，用水冲洗后，再用盐酸溶液(1+9)浸泡1～2 h，用水洗净，晾干备用；

金矿石金分析标准物质：编号分别为GBW 07298，GBW 07299，GBW 07810，地球物理地球化学勘查研究所；

金粉：纯度为99.999%，上海化学试剂分装厂；

高品位金矿石样品：河南省栾川县潭峪沟矿区；

实验用水为蒸馏水。

1.2 仪器工作条件

分析波长：242.79 nm；灯电流：5.0 mA；狭逢宽度：0.4 nm；燃烧器高度：7.0 mm；空气压力：0.25 MPa；乙炔气流量：1 000 mL／min。

1.3 溶液配制

盐酸溶液(1+1)：1 体积盐酸与1 体积蒸馏水混合均匀。

盐酸溶液(1+9)：1 体积盐酸与9 体积蒸馏水混合均匀。

王水溶液(1+1)：1体积硝酸与3体积盐酸混合，再加入4 体积蒸馏水混匀，现用现配。

王水溶液(1+7)：1体积硝酸与3体积盐酸混合，再加入28 体积蒸馏水混匀，现用现配。

硫脲溶液：10 g／L，称取200 g 硫脲，溶于20 L蒸馏水中，混匀。

三氯化铁溶液：150 g／L，称取250 g 六水三氯化铁，用蒸馏水溶解，加入10 mL 盐酸溶液(1+1)，再加入蒸馏水至1 L，搅匀。

金标准储备溶液：500.0 μg／mL，称取0.500 0 g 金粉于250 mL 烧杯中，加入50 mL 王水，盖上表面皿，用水浴加热溶解，待金粉全部溶解后转入1 000 mL 容量瓶中，加入200 mL 王水溶液(1+1)，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。

金标准工作溶液：10.0 μg／mL，移取10 mL 金标准储备液于500 mL 容量瓶中，加入100 mL 王水溶液(1+1)，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。

系列金标准工作溶液：分别移取金标准工作溶液0，1.0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0 mL，置于7 只250 mL 磨口锥形瓶中，各加入0.5 mL 三氯化铁溶液，25 mL 王水溶液(1+1)，用蒸馏水稀释至l00 mL，混匀，配制成质量浓度分别为0，0.20，0.40，0.80，1.2，1.6，2.0 μg／mL 的系列金标准工作溶液。

1.4 实验方法

称取20.00 g 试样于50 mL 瓷坩埚中，置于高温炉中，逐步升温至650℃，灼烧2 h，取出冷却后，转入250 mL磨口锥形瓶中(预先称取锥形瓶质量)，用少量水润湿试样，加入50 mL 新配制的王水溶液(1+1)，摇匀，加上回流装置，放置于电热板上加热至微沸，在此温度下消解90 min，每30 min 摇动一次。取下冷却后，取下回流装置，加入蒸馏水至150 mL，称取锥形瓶和消解液的总质量，计算出消解液的总质量(m0)。另取一只磨口锥形瓶，放置在电子天平上，去皮后，按表1 分取试液质量(m1)。分取试液质量时，要摇动均匀后立即进行分取，分取后的试液加入王水溶液(1+7)至100 mL，放入一块泡沫塑料(约0.3 g)，塞上橡胶塞，放置在振荡机上震荡30 min，取出泡沫塑料，立即用水洗净，挤净水分，放入预先装有50 mL 硫脲溶液的50 mL 比色管中，在1.2 仪器工作条件下进行测定。

表1 称重分液质量

1.5 结果计算

金含量按式(1)计算：

式中：ω——金含量，g／t；

c1——从标准工作曲线上查得的样品中金的浓度，μg／mL；

c0——从标准工作曲线上查得的空白溶液中金的浓度，μg／mL；

V——试液的体积，mL；

m1——分液的质量，g；

m0——消解液的质量，g。

2 结果与讨论

2.1 静置时间对分取试液的影响

称取20.00 g 样品，按照1.4 方法对样品进行消解，消解完成后，用蒸馏水将消解液的总质量调整到180.00 g，摇匀后立即或静置一段时间后分取试液16～18 g，然后将分取的试液和剩余的试液过滤，测定其固含量。实验数据见表2。

表2 不同静置时间下的测定结果

由表2 可以看出，摇匀后立即分取试液，所分取试液的固含量与总消解液的固含量基本一致。

2.2 分取试液量对分取试液的影响

分别称取4 份同一样品各20.00 g，置于4 只磨口锥形瓶中，按照实验方法对样品进行消解，用蒸馏水将消解液的总质量均调整至180.00 g，摇匀后立即分取试液4.0～4.5 g，8.0～9.0 g，16～18 g 和80～90 g，然后将分取的试液和剩余的试液过滤，测定其固含量。结果见表3。

表3 不同分取试液量时的测定结果

由表3 可以看出，摇匀后立即分取试液，分取试液的质量对分取试液的固含量基本无影响。

2.3 称样量对称重分液法和传统分液法的影响

取同一个样品，分别称取20.00，40.00 g，按照1.4 方法对样品进行消解，用蒸馏水将消解液的总质量均调整至200 .00 g，摇匀后立即分取18～20 g 试液，然后将分取的试液和剩余的试液过滤，测定其固体含量。结果见表4。由表4 可以看出，称取样品质量对称重分液法基本无影响。

表4 不同称样量时称重分液法的测定结果

按照传统分液方法［15］，不对消解液进行过滤，直接将消解液转入250 mL 容量瓶中，澄清后，吸取上清液进行分液，并进行理论计算，结果见表5。

表5 不同称样量时传统分液法的测定结果

对比表4 和表5 的试验数据可以看出，采用称重分液法要比传统分液方法所产生的相对误差小，并且随着称取样品量的增加传统分液法的相对误差增大，从而限制了样品的称取量，降低了样品的代表性。

2.4 线性方程与检出限

分别在系列金标准工作溶液中加一块泡沫塑料(约0.3 g)，按1.4 方法进行吸附富集和解脱，在1.2 仪器工作条件下进行测定。以金的质量浓度（X）为横坐标，以吸光度（Y）为纵坐标，绘制标准工作曲线，计算得线性方程为Y=0.062 3X+0.000 4，相关系数为0.999 7，线性范围为0～2.00 μg／mL。

在1.2 仪器工作条件下，对空白溶液连续测定11 次，以3 倍标准偏差计算方法检出限，检出限为0.063 μg／mL。