火试金富集-重量法测定冰铜中金

火试金富集-重量法测定冰铜中金何炼;肖刚【摘要】The direct determination of gold content in matte by fire assaying was studied. The optimal experiment conditions were obtained. When the added amount of lead oxide was 35 times of copper, the added amount of sodium borate was 15 g, the ratio of solvent sample and Na2CO3 was 1 : 0. 7, the melting temperature was 1 100 ℃ , the constant temperature was 1 200 ℃ , and the constant temperature time was 30 min, the sample enrichment, separation and prepared lead button by melting were best. Five actual matte samples were analyzed. The results were compared with those obtained by atomic absorption spectrometry. It was found that, the analysis results of gold content in matte by this method were consistent with those obtained by atomic absorption spectrometry. The recoveries of standard addition were 90%-107%. The relative standard deviation (RSD) was 2. 4 %-4. 9 %.%研究了采用火试金法直接测定冰铜中的金的含量,确定了最佳实验条件.在氧化铅加入量达到铜量的35倍、硼砂加入量为15 g、溶剂样品与Na2 CO3比为1∶0.7的条件下,且熔融温度为1 100℃、恒温温度为1 200℃、恒温时间为30 min时样品富集分离熔融制备的铅扣效果最好.分析了5个冰铜实际样品,并与原子吸收光谱法进行对比,研究结果表明:方法分析冰铜中的金含量时,分析结果与原子吸收光谱法分析值相吻合,加标回收率为90％～107％.方法的相对标准偏差为2.4％～4.9％.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2013(033)003【总页数】4页(P69-72)【关键词】火试金法;铅扣;冰铜;金;重量法【作者】何炼;肖刚【作者单位】中国地调局沈阳地质调查中心,辽宁沈阳110032【正文语种】中文【中图分类】O655.1冰铜是指重金属火法熔炼过程中产出的重金属硫化物的共融体，是以Cu2 S-FeS系为主要成分并少量溶解其他金属硫化物（如PbS、ZnS、Ni3 S2等）、氧化铁、贵金属及微量脉石成分的多元系混合体［1－2］。

冰铜主要由Cu、Pb、Fe、As、Zn、S等元素组成，它经吹炼、精炼成阳极铜后电解生产电解铜。

溶解在阳极泥中的金、银等贵金属富集在阳极泥中而后再提炼。

金在冰铜中主要以游离的金属状态存在于其他金属化合物的晶格中。

在黄金冶金过程中，产生的冰铜大量地溶解金银，很难处理。

常规分析方法是采用泡塑富集原子吸收法、活性炭吸附－孔雀绿比色法、活性炭吸附－碘量法、ICP-AES测定金含量，由于冰铜中铜、硫含量高［3］，干扰元素的含量大大超出了测定范围，对测定结果影响较大。

实验通过火试金富集－重量法测定冰铜中金含量，用铅作捕集剂，通过改变配料方式，确立直接影响渣铅的分离因素。

样品直接熔融后，冰铜作为杂质进入渣中，而在熔融过程中当氧化铅被还原为金属铅时，金银及其他贵金属能与铅形成互溶性合金，通过分金，用重量法测定金，提高了检测金的准确性［4］。

1 实验部分1.1 仪器箱式电炉：使用的最高温度1 100℃；SRJX-8-13型熔融电炉，最高温度1 300℃（沈阳市工业电炉厂）。

灰皿：自制（将动物骨灰与硅酸盐水泥（400号以上）按1＋1重量比混合均匀（用手捏紧后不再散开为宜）。

放灰皿机上压制成型。

放阴凉通风处自然干燥两个月后使用。

使用前将灰皿边缘磨平）［5］。

粘土坩埚：容积约500 m L，高150 mm，耐温1 300℃；千分之一试金天平（Sartorius，Max220 g，d＝1 mg）；百万分之一电子天平（Sartorius，Max5.1 g）。

1.2 主要试剂纯银（99.96%以上）；纯铅皮（99.99%以上）；无水碳酸钠；氧化铅；硝石；淀粉；二氧化硅；混合剂：碳酸钠与二氧化硅按7＋3混合。

以上试剂均为工业纯。

1.3 实验方法1.3.1 配料称取10 g冰铜放入加碳酸钠15 g、硼酸15 g、二氧化硅15 g、氧化铅300 g的粘土坩埚中，根据样品的还原力或氧化力加入适量的硝石或淀粉。

用搅拌勺充分搅拌均匀后，用7～10 g混合剂覆盖于上层。

1.3.2 还原力试验称取10 g碳酸钠，60 g氧化铅，5 g硼砂、4 g二氧化硅及5g试样置于粘土坩埚中，混匀。

加7～10 g混合剂熔融。

将熔体倒入铁模中，取出铅扣，锤去熔渣，称重。

试样还原力＝铅扣量（g）／试样量（g）。

1.3.3 氧化力试验称取15 g碳酸钠，50 g氧化铅，75 g硼砂、5 g硅石粉二氧化硅，2 g淀粉及10 g试样置于粘土坩埚中，混匀。

加7～10 g混合剂熔融。

将熔体倒入铁模中，取出铅扣，锤去熔渣，称重。

试样还原力＝25（g）－铅扣量（g）／试样量（g）。

1.3.4 熔融将样品放入炉温为800～850℃的高温炉中，在60～80 min内，将炉温升至1 100℃保持30 min。

取出坩埚，用铁钳夹住坩埚，摇一摇并在铁板上轻扣2～3下，使附着在坩埚壁上铅粒下沉，小心地将熔体倒入铁模中。

冷却后，取出铅扣，将铅扣锤成正方体，并把附着在铅扣上的熔渣锤掉。

1.3.5 灰吹将炉温升600℃将灰皿放入炉内，使炉温升至1 000℃灼烧30 min左右，把铅扣放入灰皿中，10 min后脱膜，然后将温度降850℃灰吹，大部分氧化铅被灰皿吸收，小部分氧化铅被挥发掉，形成金银合粒附在灰皿中，取出灰皿冷却。

1.3.6 分金用合粒夹从灰皿中取出金银合粒，刷去表面粘附的杂质，放入30 m L瓷坩埚中。

加入10 m L热硝酸（1＋5）放入水浴上加温溶解，取下瓷坩埚，用倾泻法将溶液移入50 m L瓷坩埚中（金粒保留在原坩埚中勿取出），用不含氯离子的温水洗坩埚数次，洗液合并于50 m L瓷坩埚中。

1.3.7 称金及结果计算将盛有金合粒的瓷坩埚烘干后灼烧，冷却，在天平上称量并按照w（Au）（μg／g）＝m1×106／m2 计算结果，其中，m1为称得金量，g；m2为称取试样量，g。

1.4 反应机理以纯铅做捕收剂，将试样放在多孔性的骨灰皿中进行氧化灰吹，在铅氧化物被骨灰皿吸收时，其他杂质与金银分离，而贵金属金银滞留在骨灰皿上，然后用分金法将金分出称重。

试验在1 100℃下，在灰皿坩埚中，按比例往冰铜中加入碳酸钠、硼砂、二氧化硅等溶剂和适量的氧化铅，将冰铜中的硫变成Na2 S形式造渣与捕获金的还原熔融重金属合金靠比例差分层分离。

所得金银合金用硝酸分金法得金、银。

其主要脱硫反应机理表示如下式：MeS＋Na2 CO3＋C→Na2 S＋Me＋CO↑，MeS＋O2→MeO＋SO2↑，MeO＋CO→Me＋CO2↑2 结果与讨论2.1 氧化铅用量的选择氧化铅是一个多用途试剂，其熔点是888℃。

它在火试金配料中提供富集贵金属并使之下沉的铅，同时用作脱硫剂和氧化剂。

氧化金银及其他贵金属与适量的氧化铅及其他溶剂混匀后，在高温下熔融，当氧化铅被还原为金属铅，如：2PbO＋C→2Pb＋CO2↑，3Pb O＋ZnS→3Pb＋Zn O＋SO2↑时，金银及其他贵金属能与铅形成互溶性合金，而杂质元素与试剂作用则进入渣相。

样品中其他金属的氧化物与二氧化硅、硼砂、碳酸钠等溶剂发生化学反应生成硅酸盐或硼酸盐等熔渣，因其比重小而浮在上面，熔铅比熔渣比重大而下沉到坩埚底部，借此与其他杂项分离［6］。

此外，金属铅及贵金属合金与氧化铅表面张力不同，氧化铅润湿于灰皿，被灰皿吸收，使金银及其他贵金属与铅分离。

冰铜中铜含量高，在氧化铅量少的情况下，不能使铜完全变成铅铜合金进入渣相，导致一部分铜进入铅扣使金银的测定结果偏低。

所以，应加入足够的氧化铅量，既能将铜完全变成铜铅合金进入渣相，从而造渣完全，又能使金银与铅完全形成互溶性合金［7－8］。

为此取含铜43%的冰铜样品20 g，进行氧化铅加入量实验。

实验证明：氧化铅加入量应达到铜量的35倍，即氧化铅的加入量为300 g时，已经沉降完全，分离效果较好，因此，实验氧化铅的加入量选定为300 g。

表1 氧化铅加入量对铅扣形成的影响Table 1 Influence of lead oxide amount to the formation of lead button氧化铅加入量Amount of lead oxide added ／g 8.60 8.60 8.60 8.60 8.60铅扣质量Quality of lead button 100 200 300 400 500铜含量Copper content／g沉降不完全沉降不完全沉降完全沉降完全沉降完全2.2 溶剂Na2 CO3加入量碳酸钠是一个强有力的基本溶剂，其熔点是851℃，火法测金的关键之一是加入足够的溶剂Na2 CO3使冰铜中的硫完全变成Na2 S造渣，重金属Cu、Pb、Zn及Fe等被还原熔融成合金而有效地捕集金银。

如果加入量不够，容易形成冰铜相，但加入量过多则腐蚀坩埚。

实验采用样品与Na2 CO3 比为1∶0.7，其效果最好［9－10］。

2.3 配料硅酸度硅酸度是炉渣中酸性氧化物的总量与碱性氧化物中氧的总量之比。

二氧化硅与碱性氧化物的分子半径比强烈地影响着炉渣的一些性质。

硅酸度控制的好与差，直接影响测定结果。

称取10 g样品，加300 g氧化铅，15 g碳酸钠，15 g硼酸、15 g 二氧化硅、7.5 g面粉，配料分析。

由于试样中铜、铁、镍含量高，灰吹后的金银合粒相对较小，灰皿中如果有少量炉渣，就很难找到合粒，使结果偏低，试验结果见表2。

结果表明：硅酸度控制在0.75，铅扣表面光滑，不粘熔渣，效果较好。