多昊伟

(特变电工股份有限公司，新疆 昌吉 831100)

塔吉克斯坦矿产资源丰富，但总体开发利用程度低[1]。库马尔克金矿位于塔吉克斯坦中部的泽拉夫尚-吉萨尔稀有金属矿带，金矿物在矿石中呈胶态分散状、粒状与硫化物共生或呈游离金赋存于脉石矿物中[2]。由于金在矿石中的含量低，据统计中亚五国的金矿石品位仅3～6 g/t[3]，并且金矿石中含有丰富的硫、砷和碳等元素，对金形成包裹而不易提取，不同的富集方法对金含量的测定结果影响较大，因此要根据矿样的性质采用不同的预处理和测定方法。矿石中金的测定方法有活性炭富集碘量法、活性炭富集-原子吸收法、泡塑富集、原子吸收光谱法、重量法、火试金法、荧光光谱法等[4-5]。其中火试金法通常与重量法联用，设备投资大，流程长，污染严重；碘量法在滴定过程中人为误差较大，而采用活性炭吸附-原子吸收法测定金，具有设备投资小、劳动强度低、速度快、污染小等特点。前期通过金浸出方法试验确定该矿样品在王水介质中浸出率较高，适用于活性炭吸附-原子吸收法测定金含量。在过去五年的勘探过程中，通过对矿区的普查-详查工作，认为该矿床属微细粒浸染型金矿[6]，实验室通过不断探索和改进，形成了适合本矿山的既完善又高效的测金方法。该方法简便、易操作，更适用于野外矿山实验室对金矿样品的快速测定，结果可靠，能更好地指导生产工作。笔者重点阐述该方法在塔吉克斯坦上库马尔克金矿化验室金含量测定中的应用。

1 试验部分

1.1 仪器和测量条件

仪器：北京海光仪器GGX-600原子吸收仪；金空心阴极灯(AS-1)，北京有色金属研究总院。

测量条件：波长，242.79 mm；工作灯电流，5.0 mA；负高压，315 V；狭缝，0.2 mm；空气流量，6 L/min；乙炔流量，1 L/min；火焰高度，8～10 mm；火焰类型，氧化性蓝色焰；积分时间，1.0 s。

1.2 试剂和材料

试剂：金标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心；金矿石标准物质，GAu-16b/GAu-17b。

材料：盐酸、硝酸、氢氟酸、氯化钾、氟化氢铵，分析纯，西安化学试剂厂；活性炭，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；明胶，生化试剂BR，成都市科龙化工试剂厂；蒸馏水，不锈钢电热蒸馏水器(HS.Z68.10)自制蒸馏水；纸浆，用定性滤纸在水中浸泡后搅拌，无片状。

1.3 主要试验设备

主要试验设备：马弗炉，SX-4-10，北京市永光明医疗仪器有限公司；电热鼓风干燥箱，101-1-ES，北京市永光明医疗仪器有限公司；数显式控温电热板，XMTD-9000,北京市永光明医疗仪器有限公司；旋片式真空泵，2X-4，博山凯岳真空泵制造厂。

1.4 试验装置

据文献[7]，吸附柱内装入活性炭纸浆的厚度和活性炭量及金吸附量的关系见表1。

表1 金的吸附量与活性炭量及活性炭纸浆厚度取值关系表

若活性炭炭饼太薄，会导致吸附不完全，炭饼太厚，又会使抽滤速度变慢，增加成本。通过大量试验，碳与纸浆的干量之比1∶2为宜，吸附效果最好，既不会有明显的白色纸浆，也不会造成浪费。选择约10 mm的活性炭纸浆厚度，矿石品位较高的样品，在做复查时相应的增加活性炭纸浆厚度。活性炭吸附柱的制作步骤：在吸附柱内加入滤纸后加厚度约2 mm的纸浆，保证无空隙，抽干后加入混有活性炭的纸浆约10 mm(含金量较高时，适度增加厚度)，压实后用水冲洗柱壁所粘附的活性炭，抽干后加入滤纸，再加约2 mm的纸浆，用水冲洗柱壁，将布氏漏斗装在吸附柱上，在布氏漏斗内铺上大小合适的定性滤纸一张，再次加入纸浆，使滤纸边缘与布氏漏斗壁没有缝隙存在，抽干后待过滤用。抽滤装置示意图见图1。

图1 抽滤装置图

1.5 试验方法

1.5.1 称样与灼烧

用百分位(0.01 g)电子天平准确称取(30.00±0.10) g在105 ℃烘干的样品于100 mL坩埚中，要求样品粒度小于0.074 mm，置于马弗炉中。由于矿样富含碳、砷和硫等有害因素[8]，因此焙烧必须采用分段焙烧，从低温逐渐升温到450 ℃,并保持2 h，搅拌后再升温至730 ℃灼烧2 h，完全除去碳、硫、砷、锑等杂质，否则易形成低沸点的砷金合金挥发,而导致测定结果偏低，马弗炉门应留有小缝，使分解的气体排出[9]。

1.5.2 王水溶解

灼烧好的样品倒入250 mL的烧杯中，加入50 mL蒸馏水，再缓慢加入50 mL王水(盐酸与硝酸体积比3∶1)，盖上表面皿，在温控电热板上180 ℃加热微沸1 h，取下后加入约15 mL明胶热饱和液，搅拌。对于含碳酸盐试样(焙烧后呈白色)，因溶矿时反应剧烈，加酸时应缓慢加入，并不断搅拌使碳酸盐分解，防止反应剧烈溶液外溢。

1.5.3 活性炭吸附

因为以上方面考虑的是三个完全没有重叠的方面，Eggleston把它们放在一个“三维”的立体图上，如图1所示。

打开真空泵，将融好的试样溶液全部倒入布氏漏斗中，用温热的10%的盐酸洗涤烧杯3次，继续用温热的10%的盐酸(碳酸盐样品用3%热盐酸溶液)洗涤残渣,直至吸附柱内的积液呈无色，取下布氏漏斗，用30%的氟化氢铵饱和溶液洗涤活性炭层除去Fe元素，再用热的盐酸溶液洗涤除去残留的氟，最后用温热的蒸馏水洗涤，抽干后取下吸附柱，将活性炭炭饼放入50 mL的瓷坩埚中。

1.5.4 灰化

灰化时,马弗炉初始温度不宜过高，将瓷坩埚在室温条件下放入马弗炉中，开始通电升温，使纸饼的灰化从室温开始慢慢升温达730 ℃，一定要注意不能有火焰产生，以免因火焰的燃烧带走活性炭的微粒,使测定结果偏低。整个灰化过程中，马弗炉炉门开个小缝，使供氧充分，3 h左右查看如无炭的黑色残渣或无明火星则认为灰化彻底[10]。

1.5.5 提取

冷却后,向瓷坩埚中加入10%氯化钾溶液3～5滴，王水5 mL，水浴条件下蒸至澄清后，用蒸馏水冲入25 mL的比色管中并定容至刻度线，摇匀后静置，待悬浮物沉淀后，用原子吸收分光光度计测定金含量。提取时严禁水浴蒸干或时间过长，高温条件下，王水中的金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，造成金的损失[5]。其化学反应式见式(1)～(3)。

(1)

初始步骤：打开电源→启动软件→完成初始化→选择待测元素和灯位→定峰→输入标准浓度及样品号→预热30 min→检测。

1) 工作曲线绘制。提前配置0 μg/mL、0.2 μg/mL、0.6 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、4.0 μg/mL、6.0 μg/mL的5%盐酸介质金标准溶液于100 mL的棕色容量瓶中，定容摇匀。打开空气压缩机，开启乙炔阀门并点火，依次取以上7个点做标准曲线，保证相关系数在0.9999以上，6.0 μg/mL的吸光度在4 000～4 200时，原子吸收仪的稳定性较高。

2) 试样检测。修改融样系数，开始测样，当试样含量超过5 g/t时，需要稀释后再次测量，完成后保存,并打印原始数据。

2 结果分析

1) 标准物质检测结果。标准物质多次检测结果见表2。对比分析可知，检测结果略低于推荐值，是由于样品在焙烧搅拌和坩埚与玻璃杯之间转移时有一定损失，同时也是王水对样品中金的未完全浸出导致。但测定结果均在允许误差范围之内，平均值偏低属于正常现象。

2) 试样检测结果。试样测定结果与内检及外检比较见表3。表3中的样品均为山东地质局第六地质大队所采的岩芯钻孔样，由化验室破碎至0.074 mm的干燥样品。检测数据由杜尚别矿业有限公司化验室采用活性炭吸附-原子吸收法测定，检测依据为DZG93-09；外检数据由新疆中合地矿测试研究有限公司采用泡沫塑料法富集金，使用WFX-120B原子吸收光谱仪测定，检测依据为YD2.3.11—1991。

表2 标准物质多次检测结果

表3 试样测定结果与内检数据及外检数据比较

结果表明，活性炭动态吸附法富集金结果准确，与泡塑富集法相比，差值较小，准确度非常接近，两者之间并无显著性差异，说明活性炭吸附柱富集金可以满足地矿实验室需求。

3 结 论

塔吉克斯坦地质总局专家受苏联工业影响，实验室建立初期他们对活性炭吸附-原子吸收法表示质疑， 要求用火试金-重量法法进行试验。由于塔吉

克斯坦条件有限，火试金法成本过高、污染大，实验室经过不断探索和改进，通过大量的对比试验，表明活性炭吸附-原子吸收法测定矿石中的金含量，方法简便准确，重现性好，可以对生产过程进行实时检测，能更好的指导和服务生产工作，对突发情况准确快速的反应。每年送回国内地矿实验室的外检合格率均在95%以上，同时也得到了塔吉克斯坦地质总局和塔吉克斯坦国家中心化验室的认可。

[1] 王晓明,王波.塔吉克斯坦矿产资源现状和开发前景[J].世界有色金属,2010(7):28-31.

[2] 李久明,周可法,袁新民,等.塔吉克斯坦上库马尔克金矿床地质—地球物理特征及找矿方向[J].地质找矿论丛,2016,31(3):425-433.

[3] 孙莉,周可法,张楠楠,等.中亚五国矿产资源分布与现状分析[J].新疆地质,2007,26(1):71-77.

[4] 佟红格尔,孙敬锋,赵文胜,等.浅谈测金方法的发展现状[J].内蒙古科技与经济,2010(7):106-107.

[5] 方宏树,叶江.活性炭动态吸附-火焰原子吸收法测定金[J].现代矿业,2016(2):74-76.

[6] 兰荣贵.塔吉克斯坦某金矿外围地球化学特征分析[J].矿业工程,2017,15(5):3-7.

[7] 北京矿冶研究总院分析室.矿石及有色金属分析手册[M].北京:冶金工业出版社,2006:186-188.

[8] 塔吉克斯坦库河东金矿区氧化矿选矿试验报告[R].特变电工股份有限公司,2017.

[9] 乔志俭.原子吸收光谱法在黄金矿山上的应用[J].分析实验室,2009,28(zk):179-182.

[10] 张秀丽.影响活性炭吸附原子吸收光谱法测定金的因素[J].新疆有色金属,2009(5):36-37.