2019—2020年中国金分析测定的进展

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2022年第 1期 /第 43卷
黄 金 GOLD
分 析 测 试 1 05
2019—2020年中国金分析测定的进展
陈永红1,2,孟宪伟1,2,王立臣1,2
(1.长春黄金研究院有限公司;2.国家金银及制品质量监督检验中心(长春))
摘要:通过查阅 2019—2020年国内发表的金分析测定文献,分类综述了这 2年金分析测定的
进展,主要包括含金矿物加工制备、金的分离富集、火试金法和不同含金物料中金量的测定方法等,
并对金分析方法的研究发展方向提出建议和展望,引用文献 108篇。
关 键 词 : 金 ;试 样 处 理; 分 离 富 集 ;分 析 测 定 ; 综 述
中图分类号:O655 O614.123
文献标志码:A
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
分析测试人员应能根据待检测样品的性质,选择 适合的分离富集方法,最大程度降低样品基质及其他 元素对检 测 结 果 的 干 扰,尤 其 对 于 性 质 不 熟 悉 的 样 品,分析测试人员更应充分研究样品中金分离富集方 法,保证含金矿物中金量的准确测定。
3 火试金法
火试金法因取样量大、取样代表性好、富集效率 高、适用范围广、检测结果准确稳定、可与其他检测方 法联用等特点,一直以来是黄金分析方法中最重要的 方法,也是国内外实验室公认检测黄金最权威的分析 方法。 常 用 的 火 试 金 法 包 括:铅 试 金、铋 试 金、锡 试 金、锑试金、硫化镍(镍锍)试金、硫化铜试金、铜铁镍 试金、铜试金、铁试金等,其中铅试金及硫化镍 (镍 锍)试金应用最广泛。
本文依据 2019—2020年国内期刊发表的关于金 分析测定方法的相关文献,对过去 2年内金分析测定 的进展概况进行综述,并对黄金行业分析技术的发展 方向作出展望。
1 含金矿物加工制备
对于基质不同的各类含金矿物样品,如何通过实 验来确定合适的样品加工设备及制样流程,将矿物加 工为粒度、均匀性及代表性良好的待测样品,一直是获 得准确、可靠检测数据的必要条件[1-3]。黄金具有延 展性强且不易破碎的特点,尤其对于存在自然金的矿 石,因自然金粒度差异较大且在矿石中分布不均匀等 不利因素,给含金矿物样品加工带来了极大挑战[4-5]。
文章编号:1001-1277(2022)01-0105-08
doi:10.11792/hj20220118
引言
黄金是人类较早发现和利用的金属,具有诸多优 良的特性,在国民经济和人民生活中有广泛的应用。 由于稀少、特殊和珍贵,黄金有着 “金属之王”的称 号,享有其他金属无法比拟的声誉。黄金不但具备商 品属性,而且 兼 具 金 融 及 货 币 属 性。2020年 新 型 冠 状病毒在全球爆发,不仅让世界各国人民的生命健康 受到了威胁,同时也给全球经济带来了阴霾,全球范 围内各主要国家 /经济体为了应对经济下滑的压力并 刺激经济复苏,开启了降息及量化宽松货币政策。受 此影响,2020年黄金价格一路攀升,上海黄金交易所 黄金价格在 当 年 8月 7日 达 到 了 449元 /g的 历 史 极值,充分证 明 黄 金 拥 有 投 资、防 通 胀 和 避 险 三 大 功能,在经济 充 满 不 确 定 性 时 期,黄 金 依 然 为 市 场 所青睐。
针对不同类型的含金矿物,实验室应通过开展相 关样品加工实验,确定适用的样品加工流程,并建立 实用可操作的样品加工作业指导文件,指导样品加工 人员科学有效地开展相关工作,确保样品加工过程规 范、避免污染 /损失,为样品检测工作奠定良好基础。
2 金的分离与富集
在对含金矿物中金量进行分析测定时,因样品中 金量一般在 10-9 ~10-4数量级,通常不能直接对样 品中金进行测定,需要通过特定前处理方法将金先行 富集,再选择适用的检测方法进行测定。富集样品中 金的过程是金与其基质分离的过程,也是金与干扰元 素 /因素分离的过程,故测定含金矿物中金量时,一般 要先经过 分 离 富 集,以 保 证 样 品 中 金 量 测 定 的 准 确 度。常用含金矿 物 的 分 离 富 集 方 法 [8-9]包 括 火 试 金 法、活性炭吸附法[10]、泡沫塑料吸附法[11-13]、离子交 换法、沉淀 /共沉淀法及溶剂萃取法等。
邵淑云等[6]在长期岩金矿石样品制备过程控制 实践中,总结出了样品加工代表性控制、均匀性控制、 样品制备流 程 及 操 作 等 过 程 控 制 要 点:① 无 论 是 粗 碎、中碎,还是筛分工序,过大粒度矿块及筛上物均不 应丢弃,需反复全部破碎;②因粗碎时样品蹦跳、细碎 时排风机除尘,以及碎样设备黏结、残留等都会引起 损耗,而样品损耗会影响样品的代表性,所以应严格 控制样品损耗;③细碎后的样品要做过筛检查,目的 是保证样品粒度,以确保样品缩分后的代表性;④制 样过程往往是不可重复的,在制样的每一道工序,均
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2022年第 1期 /第 43卷
分 析 测 试 1 07
常用的铅试金和镍锍试金不能满足铅精矿中金、银及 铂族元素同时测定的要求。李志伟等[17]采用锡试金 富集,盐酸溶解锡扣,王水溶解所得贵金属沉淀物,之 后采用电感耦合等离子体质谱法同时测定铅精矿中 金、银及铂族元素,在试金配料中增加了硝酸钠,用于 调整试金体系的氧化还原反应,引入铁粉改善锡扣在 盐酸中的分解能力,并增强了对金、银及铂族元素的 捕收能力,同时使用锡及铁 2种捕收剂,捕收效率高, 适应能力强,可推广到其他岩石矿物的贵金属元素分 析中。
在现代工业的诸多领域,黄金因自身优异的理化 特性,在仪器仪表、航空航天、电子、导电、电子浆料、 润滑材料及工业催化等领域,均发挥着不可替代的重 要作用,成为现代工业极其重要的材料。随着经济快 速发展,国内黄金首饰、工艺品及器皿等黄金制品的 消费量位居世界前列,常年维持在较高水平。据中国 黄金协会统计数据:2020年,全国黄金消费总量 821t; 其中,黄金首饰消费量 490.6t,金条及金币消费量 246.6t,二者占国内黄金消费总量的 89.8%。国内 黄金首饰加工企业为了竞争黄金消费领域最大的一 块蛋糕,纷纷在黄金首饰的款式、造型、色泽、加工工 艺及文化创意等方面不断推陈出新,以满足不同消费 者的需求,从而赢得更多的客户。
火试金法已在地质找矿、含金矿物检测、金银物 料检测、金银首饰检测、铂族元素富集等领域成为不 可替代的分析测试方法,火试金工作者也一直在努力 提升火试金 (重 量 )法 在 不 同 检 测 领 域 的 适 用 性,提 升火试金法检测的准确度。刘旭坤等 采 [15] 用火试金 二次造渣法和直接灰吹法测定选矿过程中产生的中 间产物———金泥中金量时,发现二次造渣法存在分析 流程长、检测成本高、劳动强度大等缺点,直接灰吹法 存在一次灰吹后灰皿中残余的金未回收,容易造成测 定结果偏低问题;针对这些问题,采用一次灰吹、一次 造渣的方法,即将一次灰吹中使用的灰皿研磨后放入 坩埚再次造渣,合并一次灰吹和一次造渣灰吹获得的 金银合粒后测定金量,该方法既减轻了分析过程中的 劳动强度、缩短了分析时间,又提高了分析结果的准 确度。邵坤等[16]研究了小铅试金留铅灰吹法富集痕 量贵金属(金、铂、钯 等 ),之 后 电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱法(ICP-MS)进行测定。通过在火试金熔炼阶段 采用碲代替 贵 金 属 (如 银、铂 等 )作 为 火 试 金 灰 吹 阶 段的保护剂,以减少灰吹阶段金及其他贵金属元素的 损失,分析结果明显改善,且小铅试金法取样量较少, 熔剂用量少,可 在 小 型 马 弗 炉 中 操 作,环 境 影 响 小。
收稿日期:2021-10-12;修回日期:2021-11-12 作者简介:陈永红(1981—),男,云南曲靖人,高级工程师,硕士,从事矿物分析方法和标准分析方法研究工作;长春市南湖大路 6760号,长春黄金
研究院有限公司测试中心,130012;Email:379835825@qq.com
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1 06 分 析 测 试
黄 金
应认真核对样品编号。夏珍珠等[7]研究了以中粗颗 粒自然金为主的金矿石加工流程,发现该类矿石通过 粗碎、中碎设备选型提高质量或效率存在较大难度, 应主要集中在通过细碎设备选型提高质量或效率;试 样分别采用圆盘细碎机、密封细碎机、棒磨细碎机加 工,加工粒度不大于 0.074mm,采用统一的检测方法 检测样品中金量,结果表明圆盘细碎机加工的样品金 检测结果相对标准偏差较小,主要原因为圆盘细碎机 工作时圆盘可以对延展性好的金产生良好的切割力, 保证了样品均匀性,因此为保证加工质量,选择圆盘 细碎机作为细碎设备。
杨升[9]研究发现锑金样品不经前处理而直接酸 溶时烧杯底部有结块现象,表明样品无法被王水完全 溶解,同时锑在溶样时发生水解,生成的白色锑化合 物水解产物吸附了部分金至沉淀中,金回收率随着锑 含量的增加而降低;通过向样品中加入氯化铵阶梯升 温焙烧后,样品呈蓬松状态,形成了多孔、渗透性好的 焙砂,金组分转为凝聚相的金属氯化物,铵盐呈气态 释放,锑化合物与氯化铵络合而未发生水解,金与王 水完全反应,提 高 了 金 溶 出 率。 马 怡 飞 [13]发 现 采 用 普通泡沫塑料吸附法测定钨矿石中金量结果偏低,这 是因为钨矿石经酸溶后,在溶液中形成 WO2-,与溶液 中 AuCl-在泡沫塑料吸附过程中产生了竞争性吸附, 同时溶液中钨酸胶体沉淀阻塞了 AuCl-自由进出泡 沫塑料的通道,这 2个因素致使金的检测结果偏低; 采取 3种措施提高金回收率:在吸附金过程中采用二 苯硫脲负载泡沫塑料代替普通泡沫塑料;样品溶解后 定容,并分取上清液进行振荡吸附金(以避免钨酸胶 体占据泡沫塑料吸附位点,同时尽可能降低钨酸离子
在采用火试金法分析测定样品中金量时,样品合 理配料后进行高温熔融,能够将样品中无法通过酸溶 彻底消解的金完全暴露出来(如硅酸盐包裹的金)并 被捕收,为后续金的准确测定扫清障碍,因此单从金 分离富集的效果来讲,火试金法拥有其他方法无法比 拟的优势,但火试金法也存在全流程时间长、劳动强 度大、工作环境不友好等缺点。为了解决上述问题, 长春黄金研究院有限公司经过充分论证,结合火试金 检测特点,设计开发了“火试金自动化检测系统”,经 过调试后成功实现实际应用,大幅度提升了火试金检 测效率,同时降低了分析测试人员的劳动强度并减少 了暴露在不友好工作环境的时间。该系统的应用标 志着火试金检测正式进入了自动化时代。
4 含金矿物中金量测定
4.1 地质样品 地质样品按性质可分为土壤、沉积物、岩石、矿石
等类别,按 地 质 工 作 的 目 的 可 分 为 地 球 化 学 调 查 样 品、区域地质调查样品、矿产地质勘查样品等类别,金 量测定是地质样品检测中必不可少的项目。地质样 品中金品位一般介于 10-10 ~10-6数量级,为了获得 准 确 的 检 测 数 据,金 分 离 富 集 是 必 不 可 少 的 过 程[18-20],常用的分离富集包括泡沫塑料吸附[21-22]、 活性炭吸附[23]、巯基棉吸附 。 [24] 分析测试方法主要 包括石墨炉原子吸收 光谱法[25-26]、电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱 法[27-29]、原 子 荧 光 光 谱 法[30]、分 光 光 度 法。 对于金品位相对高的样品采用火焰原子吸收光谱 法 (FAAS)[31]、电 感 耦 合 等 离 子 体 原 子 发 射 光 谱 法 (ICP-AES)、滴定法、火试金(重量)法测定。
从黄金分析测定角度来看,位于黄金产业上游的
地质找矿、采矿、选矿、冶炼、精炼及位于下游的各类 黄金加工等环节,会产生对化探样、矿石、精矿、冶炼 中间产品、金锭、金饰品 /制品等样品进行分析测定而 获得相关 检 测 数 据 的 需 求,这 些 检 测 数 据 应 用 于 找 矿、核算金属量、调整生产流程、判定产品合格与否等 方面,均起到关键性作用,这同时也对黄金的分析测 定提出了更高的要求。
浓度);金解 吸 采 用 无 臭 灰 化 法 替 代 硫 脲 解 吸 法;通 过实施这些改进措施,泡沫塑料吸附法测定钨矿石中 金量的准确度得到了有效保证。王冀艳等[14]采用金 活动态提取 技 术 (该 方 法 是 地 球 化 学 探 测 技 术 的 前 沿技术)寻找隐伏金矿,使用 5g/L柠檬酸铵 -2g/L 硫脲 -5g/L硫代硫酸钠作为提取剂,提取剂与土壤 中黏土矿物及次生矿物作用促使吸附和可交换组分 中金进入提取液,提取时间为 24h,在酸性硫脲介质 条件下采用活性炭富集金;该方法应用于森林沼泽景 观区黑龙江东安金矿区地球化学探测,效果良好。
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