火焰原子吸收光谱法测定低品位金矿石中金

杨德明 申宁 王倩

摘要：采用火焰原子吸收光谱法测定低品位金矿石中金，从加工粒度、焙烧条件、活性炭吸附回收率和原子吸收分光光度计期间核查等4个方面进行最优测定条件的探究，分析了低品位金矿石测试分析过程中的相关误差来源，并进一步优化了实验测试方法和流程，提高了测试数据的稳定性。本方法测定结果的相对标准偏差（n=10）小于1 %，准确度和精密度较高，且简单、实用，满足矿山生产技术指标测定需求。

关键词：金矿石；低品位；火焰原子吸收光谱法；加工粒度；活性炭吸附

中图分类号：O653.7文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2023）06-0098-04doi：10.11792/hj20230620

开展低品位金矿石中金量最优测定条件的探究，逐步优化改进实验方法，从而提供准确、可靠的分析测试数据，对科研、生产等相关领域具有较大的影响，对实验室质量管理具有重要意义［1］。 青海省五龙沟金矿位于柴达木盆地南缘东昆仑中段，是青海省最具资源潜力的金成矿集中区之一，已探明金资源量58 t。该金矿矿石为微细粒蚀变岩型低品位难选冶矿石［2-3］。经过多年的开采，矿山易采、易选及高品位金矿资源日趋减少，金矿石品位逐年变低［4］。为了保障不同品位金矿石相关测试数据的稳定性和可靠性，加强测试数据对采矿和选矿生产工艺的技术支撑，从样品加工粒度、焙烧条件、活性炭吸附回收率和原子吸收分光光度计期间核查等4个方面进行了火焰原子吸收光谱法最优测定条件的探究。该方法测定结果的准确度和精密度较高，测试结果准确、可靠。

1 实验部分

1.1 仪器设备

RK/PEF100×150型和RK/PEF100×250型颚式破碎机；ZN型金矿制样多功能棒磨机；UX4200H型电子天平。

Z-2000型原子吸收分光光度计，附Au空心阴极灯，具体工作条件见表1。

1.2 试剂与材料

金标准贮备溶液：ρ（Au）=1.00 mg/mL。

GSB 04-1715-2004金标准溶液：ρ（Au）=1 000 mg/mL。

金矿石分析标准物质： GBW（E） 070138、GBW 07298a、GBW 07300、GBW（E） 070069。

金矿石金银成分国家标准物质：GBW 07802、GBW 07803、GBW 07804。

HCl、HNO3，均为分析纯；碳酸钙（含C12.00 %）；实验用水为去离子水。

1.3 实验方法

准确称取20.0 g矿石样品（200目）置于瓷方舟中，瓷方舟放入马弗炉，由低温升至730 ℃后继续焙烧60 min。将焙烧后的试样取出冷却，转移到250 mL烧杯中，加入100 mL（1+1）王水，搅拌均匀后，盖上表面皿，于电热板上加热煮沸约1 h，取下，并趁热加入1 %聚乙二醇5 mL，搅拌，使可溶性硅酸脱水。之后加水至200 mL，搅拌均匀，在减压抽滤的情况下，将溶液倒入布氏漏斗中过滤，利用吸附柱中的活性炭吸附溶液中的金化合物。过滤完成后，用5 %王水清洗布氏漏斗中矿渣2～3次，直到滤液变成无色为止。随后取下布氏漏斗，分别用2 %氟化氢铵溶液冲洗吸附柱3～5次，2 %稀盐酸冲洗3～5次，温水冲洗6～8次。将吸附柱中的活性炭部分取下放入瓷坩埚中，在马弗炉中由低温升至650 ℃进行灰化，直至无黑色碳粒为止。将瓷坩埚取出冷却，加入1～2滴5 %KCl润湿，然后再加入2 mL王水溶解，置于水浴上加热蒸干，滴加HCl，蒸至无酸味［5］，取下冷却后将溶液定容到适当体积的比色管中，摇匀，静置澄清。在原子吸收分光光度计最佳条件下进行测试。

2 实验结果与讨论

2.1 加工粒度

五龙沟金矿矿石主要脉石矿物有石英、长石、绢云母等，而石英等矿物的硬度较大［6］，矿石不易磨细。试样粒度是样品加工的重要指标，粒度越细，其均匀性越好，取样误差越小。但是，粒度粗细与样品棒磨时间直接相关，因此找到最佳棒磨时间不僅有利于样品粒度达标，而且节能。将样品1在ZN型金矿制样多功能棒磨机上加工不同时间，得到粒度各不相同的6组样品。使用200目筛网分别测量过筛率，再各称取6个平行样，按照活性炭动态吸附—火焰原子吸收光谱法测试样品的金品位，结果见表2。

由表2可知：增加样品加工时间有利于提高样品过筛率，但当加工时间增加到4 h以上时，过筛率提高有限，此时过筛率已超过95 %。样品过筛率在95 %以下时，测得的金品位相对标准偏差远大于期望值，只有在过筛率超过95 %时才能保证测试结果的稳定性，相对标准偏差降至1 %以下。综合考虑，确定样品加工时间为4 h。

2.2 焙烧条件

矿石样品在焙烧氧化除杂过程中，马弗炉内部空气流动性差，置于炉膛深处的样品接触氧气较少，导致样品的焙烧时间需延长0.5～1 h，实验的时效性较差。为了提高检测效率，开展了矿石焙烧条件的探究实验，采用国家标准物质GBW 07804（w（Au）=2.5 g/t±0.2 g/t），在焙烧时，当马弗炉升温至730 ℃后继续焙烧10 min，然后打开炉门通风5 min，再关闭炉门继续焙烧不同时间。不同焙烧时间下的金品位测定结果见表3。由表3可知，控制焙烧时间为60 min时，金品位重现性与稳定性最好。

2.3 活性炭吸附回收率

活性炭是一种多孔性含碳物质，具有发达的微孔构造和巨大的比表面积，尤其对金具有极强的吸附能力［7］。由于部分矿石样品富含碳酸盐，经（1+1）王水煮沸后，样品中的大量固体组分溶解，在吸附过程中，布氏漏斗中矿浆厚度过薄，过滤速度过快，导致活性炭对金的吸附效率降低，使测定结果偏低。同时，吸附柱上层填充物较薄，使得灰化后坩埚中的灰分较多，影响回收率的稳定性。为了提高活性炭吸附效率，保障回收率的稳定性，对吸附柱中的填充物进行了改良，最终形成了“小孔板-滤纸-白纸浆-活性炭浆-白纸浆-滤纸-小孔板-滤纸-白纸浆-滤纸”吸附充填物。

采用质量浓度为100 μg/mL的金标准液，开展改良后吸附柱充填物吸附测试和充填物灰化后灰分杂质对金回收率的影响研究。改良前后金吸附率及金回收率测定结果见表4。

根据测定结果：改良后的吸附柱填充物，活性炭对金的吸附率提升明显，同时灰化所得灰分减少，有效提高了金回收率的稳定性和测定结果的重现性。

2.4 原子吸收分光光度计期间核查

原子吸收分光光度计对特定浓度样品的测定结果符合朗伯-比尔定律，其为一条过坐标原点的直线，但当样品浓度超出范围后，测定结果将不满足标准的朗伯-比尔定律［8］，因此对2台日立Z-2000型原子吸收分光光度计（仪器编号SB-02和SB-03）标准曲线中空白点、各浓度标点的相对标准偏差进行了探究，从而找到适合实验室使用的特征浓度范围。主要核查指标：检出限CL、相对标准偏差RSD和线性误差Δxi，判定依据DZ/T 0130.3—2006 《地质矿产实验室测试质量管理规范 第3部分：岩石矿物样品化学成分分析》［9］中对测试质量参数FQ的评估。原子吸收分光光度计期间核查结果见表5。

由原子吸收分光光度计期间核查结果可知：以0.5 g/t、1.0 g/t、2.0 g/t、4.0 g/t、6.0 g/t、8.0 g/t和10.0 g/t标准溶液对SB-02和SB-03 2台设备进行重复核查检测，测定结果的相对标准偏差均小于判定值，仪器导致的方法不确定度较小。

2.5 方法的准确度

为了验证本方法的准确度，采用该方法的最优条件，测定了金矿石分析标准物质中金量。每个样品进行5次平行实验，计算平均值和相对误差，结果见表6。

结果表明：测定结果与标准值吻合较好，相对误差满足DZ/T 0130.3—2006 《地质矿产实验室测试质量管理规范 第3部分：岩石矿物样品化学成分分析》［9］要求，测定结果准确度高。

2.6 方法的精密度

选用金矿石金银成分国家标准物质GBW 07804和金矿石分析标准物质GBW 07298a，采用本方法，在最佳条件下测定金量。每个样品平行测定10次，计算相对标准偏差，结果见表7。

由表7可知：本方法測定结果的相对标准偏差均小于1 %，符合DZ/T 0130.3—2006 《地质矿产实验室测试质量管理规范 第3部分：岩石矿物样品化学成分分析》［9］要求，测定结果的精密度较高，且结果稳定、可靠。

3 结 论

1）该低品位金矿石样品棒磨最佳加工时间为4 h，此时样品的过筛率超过95 %。

2）焙烧过程中，通过打开马弗炉炉门，增加样品与空气的接触，使样品焙烧效率大幅提高，同时起到节能效果。因此，最佳焙烧条件为马弗炉升温至730 ℃后焙烧10 min，然后打开炉门通风5 min，再关闭炉门继续焙烧60 min。

3）低品位金矿石在金富集过程中，采用改良后的“小孔板-滤纸-白纸浆-活性炭浆-白纸浆-滤纸-小孔板-滤纸-白纸浆-滤纸”吸附充填物，活性炭动态吸附金回收率提高了8～9百分点，测定结果更准确。

4）采用本方法测定低品位金矿石中金，进一步优化了现有火焰原子吸收光谱法中的不利因素，测定结果的准确度和精密度良好，满足实际生产需求，为采矿、选矿生产工艺的优化提供了数据基础和技术支撑。

［参 考 文 献］

［1］ 吴庚林，修迪，李仲夏，等.原子吸收光谱法测定金矿石中金的不确定度［J］.光谱实验室，2013，30（6）：2 988-2 992.

［2］ 王君杰，赵文亮，郑彦荣.五龙沟金矿地质特征及矿床成因研究［J］.世界有色金属，2017（9）：285-286.

［3］ 明平田，李飞.某微细粒蚀变岩型金矿高效浮选新工艺研究［J］.矿产综合利用，2019（5）：127-133.

［4］ 熊召华.某低品位金矿半工业性浮选柱探索试验研究［J］.金属矿山，2020（8）：114-118.

［5］ 张勇，王玉功，王荣社，等.活性炭吸附-氢醒容量法测定金的技术要点分析及其应用［J］.陕西地质，2012，30（2）：92-97.

［6］ 王广伟，谢卓宏，蒲江东.某极难选金矿石工艺矿物学［J］.矿产综合利用，2019（6）：69-73.

［7］ 王文，宋翔宇，张振，等.提金活性炭吸附材料的制备与研究现状［J］.黄金，2022，43（1）：83-90.

［8］ 殷海青.光度分析中工作曲线偏离朗伯-比尔定律的原因［J］.青海师专学报（教育科学版），2004，24（5）：63-66.

［9］ 中华人民共和国国土资源部.地质矿产实验室测试质量管理规范 第3部分：岩石矿物样品化学成分分析：DZ/T 0130.3—2006［S］.北京：中国标准出版社，2006．

Abstract：Flame atomic absorption spectrometry was used to determine gold in low-grade gold ore.The optimal measurement conditions were explored from 4 aspects：processing particle size，roasting conditions，activated carbon adsorption recovery rate，and atomic absorption spectrophotometer verification during experiments.The sources of relevant errors in the analysis process of low-grade gold ore were analyzed，and the experimental testing method and process were further optimized to improve the stability of the testing data.The method has high accuracy and precision，with a relative standard deviation （n=10） of less than 1 %，and is simple，practical，and suitable for the measurement requirements of mining production technical indicators.

Keywords：gold ore;low grade;flame atomic absorption spectrometry;processing particle size;activated carbon adsorption