雜質(zhì)元素對(duì)活性炭吸附—碘量法測(cè)金的影響及消除

邢寧寧，郭慧禮，張旭偉，付春紅，王旭卉

（1.山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦，山東 煙臺(tái) 261438；2.山東黃金礦業(yè)（萊州）焦家金礦，山東 煙臺(tái) 261438）

金在自然界中常與銀、砷、鐵、硫、炭、鉛等各種礦物伴生，在分析化驗(yàn)過(guò)程中，這些雜質(zhì)元素會(huì)對(duì)金的測(cè)定產(chǎn)生一定影響[1-4]，因此可根據(jù)雜質(zhì)元素的性質(zhì)及含量，設(shè)法將其掩蔽或去除。文獻(xiàn)[5-14]指出，銀形成氯化銀沉淀與金分離；少量鐵可加入氟化氫銨生成[FeF6]3-絡(luò)合物加以掩蔽消除其干擾；含鉛試樣用王水溶解后，形成白色PbCl2被活性炭吸附，若不及時(shí)去除，灰化時(shí)，鉛形成氧化物，成釉粘結(jié)在坩堝底部包裹金，且在滴定時(shí)加入碘化鉀會(huì)生成黃色沉淀，影響滴定終點(diǎn)判斷，采用冷過(guò)濾熱洗滌方法使鉛分離；硫會(huì)包裹金，炭能吸附金，都使結(jié)果偏低，常采用焙燒法去除，同時(shí)可除去砷。除砷應(yīng)從低溫開(kāi)始在400℃焙燒2小時(shí)，若溫度過(guò)高，砷會(huì)與金形成合金揮發(fā)，導(dǎo)致結(jié)果偏低?？梢?jiàn)，雜質(zhì)元素對(duì)測(cè)定金的影響可通過(guò)焙燒、預(yù)處理、掩蔽等方法消除。但是有些特殊樣品（如青海瓦勒尕礦區(qū)的礦石，同時(shí)含砷、鐵、鉛、硫、炭等多種伴生雜元素），采用常規(guī)焙燒，按照活性炭吸附——碘量法測(cè)定金的方法很難將雜質(zhì)與金完全分離，因此開(kāi)展消除雜質(zhì)元素影響金測(cè)定的實(shí)驗(yàn)研究很有必要。

1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定含砷、鐵、鉛、硫、炭等雜質(zhì)的消除方法

稱取樣品10g～20g于蒸發(fā)皿中，低溫入爐，升溫至450℃保溫1小時(shí)，取出攪拌后升溫至700℃保溫1.5小時(shí)。待樣品冷卻移入400mL燒杯中，用少量自來(lái)水潤(rùn)濕樣品，加入正王水至160mL放電熱板上保持微沸30分鐘～40分鐘，待體積蒸至50mL左右取下，加入5克氟化氫銨及20mL20%的硫酸鈉并攪拌，稀釋體積至200mL以上。

將冷卻至20℃～25℃的試樣溶液過(guò)濾吸附，用20℃～25℃的2%鹽酸溶液將沉淀全部轉(zhuǎn)移至布氏漏斗中，并洗凈燒杯，然后洗殘?jiān)?次～8次取下布氏漏斗。用50℃～60℃蒸餾水洗滌2～3遍，用50℃～60℃的2%氟化氫銨溶液洗滌活性炭層7次～8次，再用50℃～60℃的2%鹽酸溶液洗滌活性炭層7次～8次，最后用50℃～60℃的水洗滌活性炭層7次～8次，抽干后關(guān)閉真空泵停止抽氣。經(jīng)過(guò)炭化灰化、蒸酸、滴定等步驟測(cè)得礦石中金的含量。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果討論

2.1 鐵的影響及消除

由圖1可以看出，采用常規(guī)活性炭吸附——碘量法測(cè)定金含量方法，樣品經(jīng)炭化灰化后灰分呈紅色，滴定時(shí)加入足量的氟化氫銨，溶液仍呈紅色，表明該部分鐵不能完全被氟化氫銨絡(luò)合。說(shuō)明活性炭吸附了大量的鐵離子，洗滌完畢仍殘留鐵離子。

圖1 紅終點(diǎn)現(xiàn)象1

采用洗滌時(shí)增加氟化氫銨濃度和洗滌次數(shù)的方法消除鐵離子。洗滌時(shí)，將氟化氫銨濃度由2%增加至4%，用洗瓶少量多次洗滌，同時(shí)增加鹽酸和蒸餾水洗滌次數(shù)，將氟化氫銨洗凈。

圖2 紅終點(diǎn)現(xiàn)象2

由圖2可以看出，灰分較之前相比紅色變淺，且質(zhì)地疏松，加入氟化氫銨后紅色變淺呈淺紅色，表明通過(guò)增加氟化氫銨濃度和洗滌次數(shù)后，部分鐵被洗去，但仍殘留部分鐵離子而影響滴定終點(diǎn)。

在前期實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，繼續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，在溶樣結(jié)束后過(guò)濾前往燒杯中加入5克氟化氫銨并進(jìn)行攪拌，洗滌過(guò)程再用2%的氟化氫銨溶液少量多次洗滌。由圖3可以看出，灰分呈灰白色，表明鐵離子殘存很少，大部分的鐵離子被分離，滴定時(shí)加入氟化氫銨，溶液呈白色或淡黃色（金含量高），紅終點(diǎn)已完全消失，不再影響滴定終點(diǎn)判斷，化驗(yàn)準(zhǔn)確率大大提高。

圖3 紅終點(diǎn)現(xiàn)象消失

2.2 鉛的影響及消除

針對(duì)含鉛樣品灰化時(shí)成釉包裹金粘附在坩堝底，產(chǎn)生黃終點(diǎn)或生成黃色沉淀，影響化驗(yàn)結(jié)果問(wèn)題，設(shè)法在灰化前將鉛除凈。

文獻(xiàn)[2]表明：方鉛礦熱穩(wěn)定性高，不易分解，高溫可引起氧化鉛與硅質(zhì)反應(yīng)，使樣品燒結(jié)、成釉。鉛含量過(guò)高，可在溶樣結(jié)束后加入20%的硫酸鈉溶液，并采用大體積、冷過(guò)濾、熱洗滌方式除去鉛。

圖4 雜質(zhì)鉛引起的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

表1 原實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案后實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將溶解好的樣品冷卻至室溫（低于25℃）并稀釋至200mL以上，使鉛鹽充分沉淀后再過(guò)濾，用20℃～25℃的2%的鹽酸水洗殘?jiān)?，去掉漏斗后，先?0℃～60℃的熱蒸餾水洗滌吸附柱2次～3次。這是因?yàn)楸M管大部分鉛呈硫酸鉛沉淀被過(guò)濾出來(lái)，但仍會(huì)有部分氯化鉛等隨濾液進(jìn)入吸附柱，其中部分氯化鉛在紙漿層上形成了白色結(jié)晶，而熱水增加了氯化鉛的溶解度，可以洗掉部分氯化鉛。仔細(xì)觀察，若吸附柱表層紙漿仍有亮晶晶結(jié)晶，可小心將表層紙漿揭去一層，不得損失或露出活性炭層，洗滌液溫度控制在60℃左右。

灰化后未出現(xiàn)灰分成釉粘附在坩堝底現(xiàn)象，滴定時(shí)加入碘化鉀后未出現(xiàn)黃色沉淀和黃終點(diǎn)現(xiàn)象，且化驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。說(shuō)明采用該方法，可完全消除鉛的影響。

2.3 炭、硫、砷的影響及消除

將稱取好的樣品在450℃爐內(nèi)保溫1小時(shí)，攪拌后升溫至650℃保溫1小時(shí)，待冷卻后進(jìn)行分析化驗(yàn)。從表1樣品化驗(yàn)結(jié)果可以看出，化驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)較大，精密度低，且與冶煉廠結(jié)果相比，誤差較大，準(zhǔn)確度有待提高。這是因?yàn)樯樵?00℃時(shí)與金容易生成揮發(fā)的金，造成金損失，而溫度較低時(shí)入爐，爐溫慢慢上升過(guò)程中，有部分砷先揮發(fā)，即使?fàn)t溫升至400℃，當(dāng)砷與金的比例小于5:1時(shí)，金的損失較小，因此樣品入爐溫度不宜過(guò)高，炭、硫可在600℃～700℃燃燒除去。

稱取樣品20g低溫（200℃以下）入爐升溫到450℃保溫1小時(shí)，攪拌樣品后，繼續(xù)升溫至700℃保溫1.5小時(shí)。該方法焙燒后，樣品焙燒完全，且增加化驗(yàn)樣品質(zhì)量，可減小相對(duì)誤差，從表2可看出，化驗(yàn)結(jié)果精密度明顯提高，與冶煉廠結(jié)果相差較小，化驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

（1）通過(guò)洗滌時(shí)增加氟化氫銨濃度和滴定前增加氟化氫銨用量不能將鐵離子全部絡(luò)合掩蔽時(shí)，可通過(guò)在溶樣結(jié)束后過(guò)濾前加氟化氫銨先絡(luò)合掩蔽部分鐵離子，洗滌時(shí)少量多次用氟化氫銨洗滌，又絡(luò)合掩蔽部分鐵離子，滴定前加氟化氫銨再一次掩蔽鐵離子，最終消除鐵離子對(duì)滴定終點(diǎn)影響，提高化驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度。

（2）鉛含量過(guò)高時(shí)，溶樣結(jié)束后有白色針狀結(jié)晶析出，可加硫酸鈉并利用鉛鹽溶解度與溫度的關(guān)系，通過(guò)大體積，冷過(guò)濾，熱洗滌方式去除大部分鉛，從而消除鉛對(duì)滴定終點(diǎn)影響。

（3）炭、硫、砷的影響可通過(guò)低溫入爐，提高焙燒溫度，增加焙燒時(shí)間消除。稱取樣品20g低溫（200℃以下）入爐升溫到450℃保溫1小時(shí)，攪拌樣品后，繼續(xù)升溫至700℃保溫1.5小時(shí)。該焙燒方法可消除炭、硫、砷對(duì)測(cè)定金的影響，化驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。