地质样品中金分析方法的不稳定因素与干扰消除

2021-12-04瞿步业

世界有色金属 2021年22期

瞿步业

（甘肃省地质矿产勘查开发局第二地质矿产勘查院，甘肃兰州 730020）

当前地质样品中金的分析测试精度在地质样品分析测试技术水平和仪器设备的改进中得到了很大提高，地质样品范围较广，可以构造不同固体，其中含有明金矿石、土壤、岩石以及水系沉积物等地质样品，对这些样品进行分析测试，必须通过分离富集制成溶液后才能测定，主要是因为含金地质样品加工制备代表性和均匀性难以保证[1]。一般地质样品分析方法主要有样品分解和分离富集，在过程中如果样品中碳、硫、银、锑、钼、铋、镁、铁、钴等元素超过一定量，就会对测定造成严重干扰，因此必须针对这些分析方法中不稳定因素所造成干扰采取有效措施，消除外界因素干扰，以便提高地质样品中金分析精准度。

1 地质样品中金分析常用方法

1.1 样品分解法

样品分解法主要是通过加工处理、分解试样，并测定其中组分及其含量过程。在加工环节会较大程度影响分析结果准确程度，其原因是在地质矿石内，金通常都以金属化合物或者自然金形式存在，具有良好延展性，且分布不规律性[2]，因此在加工试样环节中存在较大难度，并且现阶段我国目前的技术，分解效率仍有待提高。

1.2 分离富集法

1.2.1 反向萃取色层法

该类方法需要使用到较多介质，效果非常显著。在具体应用过程中，固定相是采取吸附在载体上且和水不发生混合有机溶剂[3]，在此过程中，色层柱子会吸附上金，且吸附率通常接近100%。

1.2.2 泡沫塑料吸附法

该项方法具有操作便捷、成本小、选择性佳等优点，所以得到了较为广泛应用，并且通常适用于分析数量较多样品。

1.2.3 活性炭吸附法

该项方法操作方便，且作用明显，其吸附率不低于99%，因此使用在大批量分析工作当中。

2 影响地质样品中金分析结果不稳定因素

含金地质样品常常会伴有干扰元素，如碳、砷、硫、汞、铊，有机质等，这些会影响地质样品分解、分离、富集，因此需要采取样品焙烧、王水溶矿、分离富集、氢醌容量法等方式进行预处理[4]。当这些干扰元素超过一定量时，会对测定造成严重干扰，下面对影响地质样品中金分析结果不稳定因素等问题进行分析。

2.1 样品焙烧温度

为了去除硫、砷、铊、碳等元素和有机物质干扰，在针对含砷矿样预处理中，广泛应用焙烧法。样品焙烧主要是通过温度控制，使地质样品产生剧烈物理反应和化学反应，以此改变地质样品中金赋存状态。在焙烧过程中要除去硫、碳、砷等干扰元素，根据实际情况来调整焙烧温度[5]。一般来说，500℃以下焙烧可以去除砷，而若去除硫、碳等元素必须要将温度控制在650℃～700℃之间，超过700℃就很容易导致砷化物挥发，而且焙烧温度越高物理和化学反应会越剧烈，金损耗也越大，因此若不出现样品烧结的状况，在操作过程中也不能使用马上直接用700℃高温来焙烧试样的错误手法。

同时对于含硫、铁矿样，特别是铁含量偏高，为杜绝因焙烧受热不均匀而出现铁被氧化烧结而部分金被包裹不容易被酸溶出的状况，必须严格控制样品焙烧温度，视地质矿物试样元素含量情况来不断调节控制温度，使温度控制在600℃～700℃之间。

2.2 富集金后载体灰化灼烧温度

经吸附分离后金呈AuCl4-络阴离子形态，容易受到高温影响，温度越高，挥发得越快，金损失也越明显，一般随着温度升速快慢高低保持在10%左右，可以采取有效手段避免在任何情况下使用升温过快的现象。为了降低金损失量，避免因炉温升高过快跳过低温灰化阶段，应用低温对试样进行灰化，等待灰化充分后再逐渐升温至650℃进行灼烧。

2.3 载体吸附率

通过利用物理和化学吸附机理来进行金吸附，目前常用于金吸附材料为活性炭和泡沫塑料。活性炭作为金吸附载体，需要结合一定设备和装置，其质量情况会影响金吸附效果，但总体来说效果比较理想，吸附率都可以保持在90%以上。

为提高吸附效果，可以在活性炭吸附过程中加入添加剂如氯化亚锡，或对活性炭进行硝酸改性处理。通过添加氯化亚锡动静态结合吸附方式，使金吸附率达到90%，硝酸改性吸附金回收精密度可达96.6%～99.1%。泡沫塑料吸附则多用于野外分析，吸附率受生产质量和不同密度影响，泡沫塑料吸附通过添加溴水可以使吸附率达到97%以上。

3 大量碳质、硫化物、砷及锑、铋、钨、钼干扰消除

3.1 碳质、硫化物、砷及有机物质干扰消除

碳质干扰消除可通过常规焙烧氧化法来解决，特别是对于非晶活性炭焙烧氧化法效果明显，对结晶碳石墨效果较差。含硫高的地质样品可以通过酸分解法来处理，这主要是避免常规焙烧法，因为焙烧温度不好控制容易导致试样出现不良情况，如温度过高会让样品烧结氧化、温度过低硫消除得不干净。同时样品放量多少、堆放厚薄，焙烧操作过程中试样搅拌以及焙烧炉空气供给量等都会对试样中金分析测试数据造成不良影响。

目前王水消解法是金和金矿最好溶解剂，王水消解法主要由3份浓盐酸和1份浓硝酸混合生成，其混合过程中会生成具有极强氧化效果新生态氯。经过处理后试样加入试剂水后进行加热分解，该操作是最常用金分析酸分解溶样方式，地质样品中金可以得到快速分解。此外，适当氧化剂如溴水、氯酸钾、过氧化氢等与盐酸反应，也可以生产新生态氯使金溶解，如在王水中加入1ml溴水可以使金全部被氧化。

对于高含量硫、铅矿样可以通过硝酸+氯酸钾处理法来处理，添加氯酸钾可以使浓硝酸除硫效果增强。此外通过氯化钠与溴水、盐酸、硝酸、高锰酸钾、氟化氢铵等添加剂之间化学反应，提高强氧化性，以去除碳、硫、铅及有机质。氯化钠和硝酸可以将碳氧化成二氧化碳，加热硝酸、硫酸和高氯酸混合液使其冒白烟，氧化性得到进一步加强，碳、硫及有机质消除效果也得到进一步加强。

1克氯酸钾可以在8分钟内完全氧化非晶质碳，对于氧化速度慢结晶炭如石墨一类，在分析用量1.5克基础上需要反复补加氯酸钾和硝酸，同时要注意液面是否有漂浮黑色碳膜，如有要继续补加氯酸钾和硝酸，并且继续加热氧化，直到碳膜消除干净为止。

3.2 锑干扰消除

由于消耗氢醌能还原锑、金，因此可采用浓盐酸来溶解含锑地质矿物，使锑和金分离。用50毫升浓盐酸温热溶解10克含金试样品，然后加入50毫升柠檬酸和柠檬酸钠混合液抽气过滤，再用15%盐酸洗涤滤渣4次后，还要再用自来水洗涤2次，最后放入瓷方舟中650℃焙烧结块并碾碎，放电热板上加热溶解，处理后锑消除率可达98%以上。为保证98%消除率，对于富锑样品，特别注意在焙烧试样时需加入三倍量氯化铵，部分锑在使用泡沫塑料或活性炭富集金后在灰化剩余物中加入氢溴酸来消除。而如果锑含量有增加，先用王水分解灰化剩余物，在此过程中溶液浑浊度会增加，需要再加入磷酸盐进行溶液缓冲。因此灰化物应先用浓盐酸来处理，再加入氢溴酸和硫酸来蒸干，如锑残留过多，可多蒸干几次，以此来确保锑消除干净。

3.3 钨、钼干扰消除

含钨、钼试样灰化剩余物呈绿黄色，需要添加氢氧化钠溶液进行处理，具体实验操作如下：在放置有绿黄色灰化剩余物坩埚中加入20ml近沸15g/L氢氧化钠溶液，在低温电热板上加热至绿黄色物质消失。然后将剩下溶液转入离心管中以转速大于3500转每分钟速度在高速离心机内进行时长2分钟分离。分离后倒出离心管内清液，3次用清水来清洗坩埚，洗液倒入相应离心管再进行离心分离，倒出溶液，重复操作3次，目的是洗除坩埚内氢氧化钠溶液。倾出后离心管中加入lml王水，振荡几分钟，倒入原坩埚中，再重复此操作3次后，使沉淀移入坩埚中，在坩埚内加入50g/L硫酸钾三滴，水浴上蒸干，氢醌容量法滴定。