活性炭动态吸附-火焰原子吸收法测定金*

方宏树　叶　江

(青海省第六地质矿产勘查院)



活性炭动态吸附-火焰原子吸收法测定金*

方宏树叶江

(青海省第六地质矿产勘查院)

摘要金的快速准确分析是黄金矿山及冶炼企业生产过程中的重要环节，对控制工艺指标和调度生产起着关键作用。采用活性炭动态吸附-原子吸收法对某含金样品进行测定，通过王水分离、吸附柱活性炭富集金，再将得到的金溶解定容，使用火焰原子吸收分光光度计测定金的含量。结果表明，该方法测定结果准确度高、精密度好、加标回收符合要求，排除了干扰离子的影响。与常规测试方法相比，具有成本低、分析速度快、结果满意可靠等优点，不逊色于火试金法，可用于工业生产中金含量的快速测定分析。

关键词活性炭动态吸附火焰原子吸收金含量

金是重要的贵金属，在自然界中含量极低，地壳丰度值仅为1.30～1.50 ppb[1]。自然界中金主要以自然金的形式产出，也能和银、铜及铂族元素形成天然合金[2]。根据金和含金矿物的伴生关系，可把金分成不同的类型。常见的伴生金的多金属矿有黄铜矿、毒砂、辉锑矿、硫铁矿、铅锌矿等，金的赋存状态有间隙金、裂隙金、包体金及胶体吸附金等。随着我国经济的发展，高品位易选金矿资源日益开发殆尽，而低品位难选金矿石嵌布粒度细，常呈零星、稀疏的浸染状构造，加大了其采选冶的难度[3]。

金的快速准确分析作为金生产过程中的重要环节，对控制工艺指标和调度生产起着关键作用[4]。金的测定基本分为3个步骤，即金矿的分离过程、金的富集过程和金的测定过程。金矿分离的主要目的是去除大量的杂质，富集主要有活性炭吸附法、泡沫塑料法等[5]。在分离和富集后，对金的测试方法主要有容量法、光谱法、火试金法、湿法测金等[6-8]。火试金法是用加熔剂熔炼矿石或黄金产品的办法来定量测定其中金的含量，具有取样代表性好、方法适用性广、分析结果准确等优点，是我国黄金分析的标准方法[9]。但该方法毒性大，对环境污染严重，价格成本高，因而湿法测金更符合实际工业生产的需要。湿法测金是用王水分离金，然后采用泡塑、活性炭等方法进行富集，最后将得到的金进行溶解、定容、测定，得出金的测定分析结果。

活性炭动态吸附-原子吸收法测定金是湿法测金的一种，具有回收率高、成本低、分析速度快等优点，在实际操作中切实可行，测试结果可靠。

1方法原理

金与非氧化性的酸如盐酸、氢氟酸、稀硫酸、稀高氯酸、磷酸及有机酸都不反应，与浓硫酸、浓硝酸等氧化性的酸作用也较弱。由于只有王水才能够很好地溶解金，王水分解法成为提取金的重要方法，反应式为：

Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+2H2O+NO↑

金在溶液中多以Au+和Au3+的形式存在。由于Au+很容易发生歧化反应生成Au3+和单质金，因此金在溶液中大多是以Au3+的形式存在。Au3+的络合倾向很大，常常以4个配体的络合阴离子形式稳定于水溶液中。

采用活性炭吸附柱吸附王水分解金的溶液中的金，再将活性炭灰化后得到的金用少量王水溶解、定容，用火焰原子吸收分光光度法测定金含量。

2试验方法

2.1试剂与仪器

试验用到的试剂：王水(硝酸、盐酸、水体积比为1∶3∶4)；浓盐酸；硝酸(分析纯)；氯化钾(分析纯)；氟化氢铵(分析纯)；聚乙二醇(分子量10 000，分析纯)；明胶溶液(质量浓度1%)。

活性炭粉(分析纯，-0.074 mm)的制备。活性炭在使用前进行预处理，取-0.074 mm的国产活性炭，分别经氟化氢铵溶液(5 g/L)和体积分数2%的稀盐酸浸泡两次，每次浸泡3 d以上，以尽量降低活性炭的灰分，低温烘干保存。

纸浆的制备。用机械搅拌器将定性滤纸在蒸馏水中搅碎成浆，待用。

金标准储备溶液(ρ=1.00 mg/mL)的制备。 称取金标准样品1.000 0 g，置于50 mL烧杯中，加入20 mL新配置的王水。放入沸水浴中溶解并蒸发至小体积(约5～10 mL)，冷却至室温后，移入1 000 mL容量瓶中，再依次加入2 g的KCl和100 mL王水，用蒸馏水定容。

金标准曲线溶液的制备。将金标准储备溶液稀释十倍后分别移取0.00,0.50,1.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00 mL于100 mL容量瓶中，分别加入10 mL盐酸，用蒸馏水定容。

主要仪器：日立Z-2300原子吸收分光光度计及配套空心金空心阴极灯，日本株式会社日立制作所生产。仪器工作条件：测定波长242.8 nm，狭缝宽度1.3 nm，金灯电流7 mA，光电倍增管负高压300～500 V。火焰种类Air-C2H2，燃气流量1.8 L/min，空气压力160 kPa，燃烧头标尺高度7.5 mm。

2.2测定方法

称取制好的-0.074 mm金矿试样20.0 g，置于瓷皿中，在马弗炉中焙烧1 h左右，控制炉温650～700 ℃，以除去碳、硫、砷、锑、汞等杂质。

将焙烧后的试样取出冷却至室温后，转移到250 mL的烧杯中。加100 mL的王水搅拌均匀，盖上表面皿。加热煮沸约1 h，使金分解完全。取下烧杯，趁热加入1%的聚乙二醇5 mL(或明胶溶液20 mL)，搅拌，使可溶性的硅酸脱水，防止其干扰测定结果。

在抽滤瓶上安装好玻璃柱，在柱内从下到上依次装填小孔支撑板、定性滤纸、无炭白纸浆、活性炭滤纸浆、无炭白纸浆、定性滤纸，最后装上放好定性滤纸的布氏漏斗，制成吸附柱。将溶金溶液加水至200 mL，搅拌均匀后进行减压抽滤，使澄清滤液穿过吸附柱，使其中的金被活性炭吸附。溶液过滤完全后用5%的王水清洗滤渣2～3次，直到洗出的滤液不再呈黄色为止。取下布氏漏斗，分别用2%的氟化氢铵溶液清洗吸附柱3～5次，2%的稀盐酸清洗3～5次，温水6～8次，洗去杂质，以减小灰分和干扰离子对测定结果的影响，洗出液直接弃去。

取出吸附柱中的部分活性炭放入瓷坩埚中，低温灰化，在650 ℃的马弗炉中灼烧1 h左右至无黑色碳粒。灰化后取出瓷坩埚，冷却至室温，加3～5滴饱和KCl溶液润湿，再加入2 mL王水溶解。将瓷坩埚经水浴蒸干，以进一步消除汞、锑、铊等杂质的干扰。往瓷坩埚中加入由浓盐酸和水按体积比1∶1配制的稀盐酸2 mL热溶，重新得到金溶液，取出瓷坩埚，将溶液转移到比色管(原矿试样取25 mL比试管，精矿试样取10 mL比色管)中，加蒸馏水定容到刻度，摇匀，静置澄清。

打开原子吸收分光光度计，设定好仪器工作条件，将金元素灯点亮预热至少15 min，点燃Air-C2H2火焰，测定金标准曲线溶液，得到金标准工作曲线。然后测定比色管中的金溶液，得出溶液中金的浓度，比对金标准工作曲线，计算出样品中金的含量。

3测定结果与分析

3.1准确度

活性炭动态吸附-原子吸收法测定样品中金的含量结果与参考值、火试金法测定结果见表1。

表1　测定结果的准确度

从表1可以看出，活性炭动态吸附-原子吸收法测金结果准确，与火试金法相比，差值较小，准确度非常接近。活性炭对溶液中金的吸附很完全，吸附柱下滤液显示其中已基本没有金，说明该法的吸附柱富集金基本满足了实验室的需求，这是一般的湿法测金法无法比拟的优势。

3.2精密度

采用该方法对样品2重复测定10次，测定值分别为4.87，4.86，4.83，4.82，4.85，4.86，4.84，4.81，4.85，4.84 g/t，分析结果见表2。

表2　精密度分析结果

表2表明，活性炭动态吸附-原子吸收法测金结果重复性较好，测试结果稳定。

3.3加标回收

分别准确移取25.00，50.00 g金标准储备溶液10份，进行加标回收试验。回收量平均值分别为25.15，49.92 g，回收率分别为100.60%，99.84%，说明活性炭动态吸附-原子吸收法加标回收结果良好，符合分析测试要求。

3.4干扰离子的排除

由于样品中含有大量的其他共存离子如铁离子、铜离子、硫酸根离子等，影响金的测定结果，其中影响最大的是铁离子。金元素特征光谱中金的灵敏线为242.795 nm，而铁在242.82 nm也有一条谱线，会干扰测定结果。活性炭动态吸附-原子吸收法增加了洗涤除杂和蒸干共沸除杂等步骤，降低了铁离子的干扰作用。因此该方法在金的测量过程中，可忽略样品中其他金属离子的干扰作用，适用于尾矿、原矿、金精矿等产品中金含量的测定分析。

4影响因素及排除方法

4.1样品代表性

金惰性大，化学性质稳定，但在矿石中的分布不稳定，因此金矿样品的代表性对测定结果影响明显。为保证金矿样品有足够的取样量和样品制备的细度，-0.074 mm粒级的样品含量要在95%以上。

4.2焙烧的影响

虽然金的熔沸点都很高，在焙烧时一般不会造成自身或与其他金属形成合金挥发损失，但焙烧的温度也不宜太高，并应保证焙烧时马弗炉炉膛内的温度分布均匀。原因是过高的焙烧温度会使样品黏结成块，尤其是辉锑矿含量高的金矿更易结块，较低的温度则有利于锑转变为锑华。为使砷、硫、锑等杂质顺利脱出，采用分段焙烧的方法焙烧样品(即将样品在低温焙烧一段时间，排除杂质后，再升到 700 ℃继续焙烧)。由于金精矿样品中杂质和金均经过富集，含量大幅升高，更适合分段焙烧。

4.3分离富集影响

在样品溶解分离过程中要有足够的王水，保证金溶解分离完全。在吸附柱制作过程中，加入足够的活性炭保证充分吸附，并在减压抽滤过程中，不能使负压太高，保证含金溶液缓慢通过吸附柱过滤，保证金被完全吸附。

4.4水浴蒸干过程金的损失

高温操作容易造成金化合物的损失。溶于王水中的金在水浴蒸干过程中，容易转变为氯氢金酸(HAuCl4)晶体。该晶体在100～200 ℃时易分解成单质金，甚至水浴蒸发也会使该晶体分解。所以在水浴蒸干除杂的过程中，严禁蒸干水浴锅以免温度过高造成金的损失。氯金酸钾比较稳定，加入少许饱和氯化钾将氯氢金酸全部转化为氯金酸钾，防止金的损失，保证测定结果的准确性。

4.5工作曲线弯曲

金浓度偏低或偏高均会使标准曲线偏离比尔定律产生弯曲。金溶液浓度在0.10～30.00 ppm时，金测定结果具有很好的线性关系，相关系数在0.999 5以上，标准曲线符合比尔定律，且测定范围较大，能够满足大部分生产中金含量的测定需要。为保证待测样品金含量在合理范围内，提高测量结果的准确度，对于金含量较低的样品，需要加大称样质量或减小定容体积；对于金含量较高的样品，在保证样品代表性的前提下，应适当减少称样质量或稀释定容后的样品溶液。

4.6仪器稳定性

原子吸收分光光度计是该方法的重要仪器，其工作稳定性是保证测定结果准确度的关键。因此要定期对仪器进行保养维护，使仪器的原子化效率、分光系统、检测系统等处于良好、稳定的运行状态。

5结论

活性炭动态吸附-原子吸收法测定金含量的准确度、精密度、加标回收率都比较高，不逊色于国家标准的火试金法。该法具有结果准确可靠、消耗成本低、分析速度快等优点，在实际操作中切实可行，能够满足地质勘探、矿石开采、选矿冶金等生产中金含量的测定。

参考文献

[1]曹大华，张志英.关于地壳中金的丰度值探讨[J].黑龙江地质情报，1989(2)：12-20.

[2]尹明，李家熙，何红蓼，等.有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析[M].北京：地质出版社，2011.

[3]李丽君，易峦，卢央泽.某低品位难选金矿浮选试验研究[J].金属材料与冶金工程，2012，40(3)：22-23.

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[6]黄仁忠.碘量法测定金的工作实践[J].福建分析测试，2008，17(2)：34-35.

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[8]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国标准化管理委员会.GB/T 7739.1—2007金量和银量的测定[S].北京：中国标准出版社.

[9]芦晶，李海明，王丽，等.金矿中金元素标准测试方法的对比及分析[J]，科技创新与应用，2013(34)：18.

(收稿日期2015-12-03)

*青海省科技支撑计划(编号：2015-SF-122)。

方宏树(1985—)，男，助理工程师，816000 青海省格尔木市宇宙巷1-10号。