离子交换树脂分离富集-分光光度法测定铜尾矿中金含量

昝敏娇

(北方铜业股份有限公司计量检验部，山西 运城 043700)

引 言

铜矿峪铜矿系大型矽卡岩型铜铁共生矿床，铜铁品位高，储量大，并伴生金、银。矿石分氧化铜铁矿和硫化铜铁矿，两种类型的矿石进入选矿厂，分两大系统进行选别[1-3]。选矿厂采用浮选-弱磁选-强磁选的工艺流程生产出铜精矿和铁精矿，产出的强磁铜尾矿总量约25万t。在实验的基础上，选矿厂设计建立了日处理量1 000 t的铜尾矿综合利用厂，采用常规的浮-重-磁联合工艺流程综合回收铜、金、银和铁。为实现铜尾矿中矿物金的有效回收，必须对铜尾矿中的金含量进行准确测定。在铜矿峪铜矿铜尾矿中，其金含量较低，实际矿样中铜、金、铁等元素含量较高，给金元素的测定带来了很大的干扰，当前一般都需要对铜尾矿样品进行预分离富集后再进行测定。

当前金的分离和富集方法主要有活性炭吸附法、泡沫塑料吸附法、MIBK萃取法等，以上分离和富集方法实验时间长，操作过程复杂，对实验人员要求非常高。离子交换树脂分离富集法具有分析成本低、劳动强度小、无污染等特点，在处理铜尾矿的预分离富集应用中具有较好的效果。金元素的测定主要有原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用法等，以上方法存在基体干扰严重、仪器设备昂贵等问题。分光光度法具有操作简单、检测快速、设备便宜等特点，在测定铜尾矿中的金含量具有较好的应用[4-6]。本文主要是采用717型强碱性苯乙烯系阴离子对铜尾矿进行预分离富集，然后采用7230G型可见分光光度计测定其吸光度，建立起一套分析富集、测定金含量的办法，以满足铜尾矿综合利用厂检测需要。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

7230G型可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；PHSJ3F精密pH计，上海雷磁仪器厂；HH.S21-6型电热水浴锅，上海五久自动化设备公司；Transferpette S-12单道移液器，天津锦乐科技有限公司，100 μL～1 000 μL。

硫脲、无水乙醇、氢氧化钠、氯化钠、氨水，分析纯；盐酸，优级纯。

1.2 金标准工作液配置

金标准溶液(1 mg/mL)的配置：称取0.2000 g纯金(>99.99%)放至于100 mL的烧杯中，加入20 mL王水，稍加热于低温状态下进行溶解，溶解后继续加入20 mL王水，加热蒸发至溶液接近于无水状态，以赶尽其中的硝酸，冷却后加热冲洗杯壁，煮沸溶解盐类后冷却，采用体积分数为10%的盐酸定容到200 mL容量瓶中，摇匀。

1.3 树脂的预处理

实验中选用717强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，需要对其进行预处理。预处理方法：取10%NaCl溶液(2倍交换树脂体积)，2 m/h的流速通过树脂，当完全覆盖树脂后保留20 h，清水冲洗；取4%HCl溶液(2倍交换树脂体积)，2m/h的流速通过树脂，当完全覆盖树脂后保留4 h，清水冲洗；取稀NaOH溶液(2倍交换树脂体积)，2 m/h的流速通过树脂，当完全覆盖树脂后保留4 h，清水冲洗。经预处理后的离子交换树脂含水量为42.6%，交换容量为2.16 mmol/g。

2 结果及讨论

2.1 动态吸附实验

在动态吸附状态下，上柱液流速对树脂的吸附效果影响很大。准备体积50 mL(1 mg/mL)的金标准液多份，调整流速，使50 mL金标准液分别以4.92、2.44、1.56、1.14、0.91、0.73 mL/min的流速通过树脂柱。采用水和硫脲溶液清洗后，在最优显色条件下使用分光光度计测定光度，并计算吸附率E。吸附率随上柱液流速变化曲线如图1所示。

图1 吸附率随上柱液流速变化曲线

从图1数据可知，吸附率随上柱液流速的增加表现为稍增加后呈下降趋势，确定上柱液流速最佳流速为1.2 mL/min。

2.2 上柱液酸度对吸附率的影响

在动态吸附状态下，上柱液酸度对树脂的吸附效果影响很大。准备体积50 mL(1 mg/mL)的金标准液多份，在金标液中加入盐酸，使金准液中盐酸体积分数分别1%、2%、5%、10%、20%，调整上柱液流速为1.2 mL/min进行过柱。采用水和硫脲溶液清洗后，在最优显色条件下使用分光光度计测定光度，并计算吸附率E。吸附率随上柱液盐酸浓度变化曲线如图2所示。

从图2数据可见，吸附率随上柱液盐酸浓度的增加表现为增长趋势，后期保持稳定状态，当盐酸体积分数处于10%～20%时，吸附率都处于97.5%以上，确定上柱液盐酸体积分数最佳为10%。

图2 吸附率随上柱液盐酸浓度变化曲线

2.3 样品体积对吸附率的影响

在铜尾矿中金含量较低，一般使用较大体积的样品溶液来有效地富积金，样品体积对树脂的吸附效果影响较大。分析取1 mg/mL的金标准液5、50、100、150、300 mL，在上柱液盐酸体积分数为10%，流速为1.2mL/min状态下进行过柱。采用水和硫脲溶液清洗后，在最优显色条件下使用分光光度计测定光度，并计算吸附率E，吸附率随样品体积变化曲线如图3所示。

图3 吸附率随样品体积变化曲线

从图3数据可知，吸附率随上柱液体积的增加表现为下降，当上柱液体积为300 mL时，吸附率92.8%。从吸附率的效果来看，当上柱液体积为300 mL时，富集倍数为30倍，满足样品检测需要，确定上柱液体积最佳为300 mL。

2.4 回收率实验

准备好一定量的金精矿和铜尾矿，分别加入到0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL的金标准液中，样品经消解处理后，在已选定的最佳条件下过行过柱和洗脱，在最优显色条件下使用分光光度计测定光度，并计算金的回收率，结果如第51页表1所示，金的回收率在96%～107%。

表1 加标回收实验结果

2.5 检出限测定

在已确定的最佳实验方案基础上，进行717型阴离子树脂分离富集-分光光度法测定金方法的检出限的测定实验。取50 mL体积分数为10%的盐酸空白溶液进行吸附、解析和测定，重要操作次数为11次，根据IUPAC的规定，求得717型强碱性阴离子交换树脂分离富集-分光光度法测定金方法的检出限为0.43 μg/L。

3 样品分析

取北方铜业股份有限公司实验室的铜尾矿T12、T13、T14、T15样品，按样品消解方法对样铜尾矿样品进行处理，在已选定的最佳实验条件下将样品溶液上柱，洗脱和测定。同时，采用活性炭纸浆吸附碘量法进行测定，对照分析。两种方法的测定结果如表2所示，结果表明，离子交换树脂分离富集-分光光度法与活性炭纸浆吸附碘量法的测定结果相吻合。

表2 两种方法对比测试结果

4 结语

近几年来，随着科学技术的不断发展，贵金属分析技术向着低检出限、高选择性、高灵敏度的方向发展，这就要求研究与之匹配的高效率的分离富集方法。本实验采用717型阴离子交换树脂分光光度法分离富集铜尾矿中的金元素，通过上柱液流速、上柱液酸度、样品体积对吸附率的影响实验，确定了最佳吸附和解析条件。离子交换树脂分离富集-分光光度法测定了铜尾矿中金含量，测定结果理想。该测定方法的建立对于贵金属的衡量分析具有重要意义。