濕法富集金具有不需專用設(shè)備、污染少、成本低的特點(diǎn)。滴定法測定金具有測定的濃度范圍寬,選擇性較好,也不需特殊儀器,易于掌握,適用于野外和室內(nèi)分析等優(yōu)點(diǎn)。因此,濕法富集滴定法測定金,已獲得了廣泛的應(yīng)用,但也存在著一部分問題。
一、關(guān)于取樣量
取樣量直接影響滴定法測金的準(zhǔn)確度、精密度和樣品的代表性,是獲得可靠結(jié)果的前提和基礎(chǔ)。對于含微細(xì)粒金樣品的代表性比較容易解決。對于含粗粒金占總金量比例大,而脈石硬度低的樣品,金的粉碎度則很難解決,即使棒磨幾十小時,自然金粒也未完全粉碎至所需粒度,“塊金效應(yīng)”致使測定值成倍、甚至成數(shù)量級的波動。這類樣品不能用經(jīng)驗(yàn)縮分公式(Q=Kd2)進(jìn)行縮分和分析取樣,宜用新的縮分取樣公式進(jìn)行縮分和取樣。
W=(V×d×c)/(A×B×f) (1)
式中,W–樣品的最低可靠重量(kg)
A–待測組分在樣品中的濃度(mg/kg)
B–允許相對誤差(%)
C–待測組分在單礦物中的含量(%)
d–待測組分的單礦物的密度(mg/mm3)
f–誤差分配系數(shù),主量組分(≥10000mg/kg)、次量組分
(<10000~≥100mg/kg)、痕量組分(≤100mg/kg)分別取值0.1、0.2、0.4
V–粉碎后待測組分單礦物顆粒的大小(mm3)。
此式定義為:樣品的最低可靠重量,與待測組分在樣品中的濃度及允許相對誤差成反比,與單礦物的待測組分的含量、密度及顆粒大小成正比。
此式是巖礦樣品的通用縮分、取樣公式,可廣泛用于一般巖礦樣品的加工、縮分,分析取樣,還可為地質(zhì)取原始樣提供參數(shù)。
用新的縮分取樣公式可求得任何含金量樣品在各種粉碎度的最低可靠重量。如某含金量為0.5g/t的樣品,自然金的成色為900‰,密度為19mg/mm3,粉碎通過0.35mm篩孔后,其付樣最低可靠重量為0.7197kg。具體的計算方法如下:
含金量為0.5g/t時,允許絕對誤差為0.2g/t,將它換算成相對誤差為40%。將加工后自然金的各種形狀均規(guī)范為圓片體,在大量觀測的基礎(chǔ)上,一般均設(shè)其厚度為它的直徑(U)的1/10,則一顆通過0.35mm篩孔的自然金粒(即“標(biāo)準(zhǔn)自然金粒”)的休積為:
V=π(1/2U)2·1/10U
V=0.07854×U3=0.07854×0.353=0.003367mm3
將有關(guān)參數(shù)代入(1)式得:
W=(0.003367×19×0.9)/(0.5×0.4×0.4)=0.7197
根據(jù)母樣(原始樣)重量和在某一粉碎度時付樣的最低可靠重量,即可求得縮分次數(shù)。
以含明金為主的樣品,如要求準(zhǔn)確測定0.1g/t的金,并使各測定值呈正態(tài)分布,其取樣量為40g。對于已知金品位大于40g/t的金精礦(-200目)分析金的最低取樣量亦可用(1)式求得。設(shè)該類樣品中自然金的密度為19.3mg/mm3,成色為1000‰,當(dāng)允許相對誤差為0.4%時,樣品最低可靠重量為0.0096kg,即取10g以上的樣品即具有代表性了。如該類樣品為地質(zhì)找礦、評價樣品,允許相對誤差為10%。樣品的最低可靠重量為0.4g,考慮到金片可能從方孔篩的對角線處通過,取1g以上的樣品即具有代表性。這樣的取樣量,已經(jīng)不同類型含金≥40g/t的樣品,用AAS測量驗(yàn)證。上述這些取樣量的計算,都是建立在嚴(yán)格按下述方法加工粉碎樣品的基礎(chǔ)上的。值得注意的是,取樣量小,試液中金量太少,滴定法測量誤差較大。
對含粗粒金為主,脈石加權(quán)平均硬度低的樣品的加工,可以按下述方法加工,可制得自然金的粉碎度高,均勻性、代表性好的樣品。
原始樣經(jīng)顎式-輥式-盤式機(jī)粉碎。全量過篩,含金量≥0.5g/t的樣品過45目(0.35mm)篩,含金量0.1~0.5g/t的樣品過70目篩(0.21mm)篩,篩余物盤磨再粉碎、過篩,直至篩余物小于5g,分三次加入粒度約1mm的石英砂,其總重量為原始樣重的1%或2%,每加一次石英砂粉碎過篩一次,直至全部樣品和石英砂通過規(guī)定的篩孔后,用逐級稀釋法充分混勻,縮分出副樣及子樣0.8~1.2kg。子樣用優(yōu)選工藝棒磨6~7h,過200目(0.074mm)篩。篩余物用盤磨機(jī)粉碎,再過篩,直至篩余物小于2g,分兩次加入1mm石英砂,總重量為子樣重的1%或2%,每加一次石英砂粉碎過篩一次,直至樣品和石英砂全部通過200目篩孔后,充分混勻,縮分出基本分析和外檢分析樣。
經(jīng)用自然和人工樣品進(jìn)行投金回收試驗(yàn),反復(fù)多次過篩試驗(yàn),鏡下檢查卡物實(shí)驗(yàn),用王水將過了約10kg金礦樣品(含金量為0.5~70g/t)的200目篩的篩布全部溶解測金試驗(yàn),均表明過篩并不引起金品位的貧化,而不過篩,則不能保證軟脈石樣品中粗粒金的粉碎度,樣品的均勻性、代表性難于解決, “塊金效應(yīng)”難于免除。
在少量的篩余物中,加入石英砂助磨,有效地提高了粗粒金的粉碎度,并使加入的石英砂量降到最低限度,大幅度地減少了研磨工作量,并保留了原始樣品的組分和基本屬性。助磨劑在粉碎、過篩過程中,對磨具、篩具有清洗作用。由加入助磨劑引起的稀釋比很小,還可在最后結(jié)果中校正。
在加工的全過程中,所有散落的樣品都要仔細(xì)地清掃回收并充分地混勻。制好的樣品要防止震動,避免金粒的離析沉底。
? 二、共存物的影響及其消除辦法
在大量共存物中測定痕量金,對共存物的影響的考查,不能局限于測定部分,而應(yīng)當(dāng)從樣品分解、富集分離、特性測量等全過程進(jìn)行考查。
可溶性硅 在濕法處理過程中,難免有或多或少的硅進(jìn)入溶液。溶液中的硅酸溶膠和凝膠,使礦漿粘稠,影響過濾和洗滌,使萃取劑乳化,使活性碳、離子交換樹脂中毒,降低吸附、交換容量,惡化淋洗特性。如溶液所含硅酸不多,可用抗可解硅干擾能力較強(qiáng)的泡塑進(jìn)行吸附富集。在洗出第一次載金泡塑后,建議再投入泡塑吸附一次,以提高吸附率。亦可用聚環(huán)氧乙烷(0.01%,10ml)或明膠(1%,10ml)將硅酸凝聚分離后,再用活性碳或離子交換樹脂富集。這些膠體凝聚劑如加入過多,會使溶液的粘度增大,亦會影響金的富集。對含可溶性硅高或含金的石英包裹體的礦石,應(yīng)用氫氟酸在聚四氟乙烯燒杯中加熱除去。
有機(jī)碳 它們常是金的載體礦物,其中的金很難溶出,它們還會吸附溶出的AuCl4–,產(chǎn)生負(fù)干擾,應(yīng)預(yù)先進(jìn)行焙燒或用強(qiáng)氧化劑反復(fù)處理。其中石墨碳是最穩(wěn)定的,當(dāng)焙燒溫度高于520℃時,才可能氧化分解,宜采用細(xì)磨、高溫、長時間的焙燒方能有效。
硫化物 它們耗氧化劑量相當(dāng)大,如溶礦時加入的氧化劑量不足,溶出的Au3+也會被它還原沉淀。加入適量氧化劑即析出具有吸附性、包裹性的單質(zhì)硫。如用大量強(qiáng)氧化劑將大部分硫氧化為硫酸根,這不僅很不經(jīng)濟(jì),且不適用于含堿土金屬的樣品,因會析出大量硫酸鹽,吸附金并給操作帶來麻煩。宜用焙燒法使硫呈單質(zhì)和氧化物揮散除去,且應(yīng)先在490±10℃焙燒30min除去大部分硫后,再升溫至650℃繼續(xù)焙燒徹底除硫。溶解燒渣時,應(yīng)先加鹽酸使錳、鐵的氧化物及熱穩(wěn)定性高的硫化物溶解后,再用氧化劑處理。
銻 它對測金的主要過程都有不良影響,對高銻礦石樣品,應(yīng)先溶解后焙燒,即先用酒石酸(或檸檬酸)–鹽酸–硝酸分解,調(diào)整溶液酸度和體積,用活性碳富集金、過濾,以稀鹽酸–酒石酸洗滌,于600℃灰化焙燒余渣和濾紙,除盡有機(jī)物、硫磺、活性碳等,用王水分解燒渣,分離不溶物,溶液以活性碳再吸附一次,灰化除盡載金碳。余渣用王水溶解,在大量硝酸鉀存在下,以硝酸反復(fù)蒸干,除盡氯化亞硝酰和其它氯化物,使可能殘留的銻,全部呈晶體銻酸析出,即可用緩沖溶液浸取,氫醌滴定金。
鎢和鉬 高鎢、鉬樣品在鹽酸–硝酸溶解時,會析出鎢酸及鉬酸吸附金,并給以后操作帶來困難。在溶礦時加入磷酸與它們生成絡(luò)合物即可抑制沉淀析出。如用泡塑富集,磷鎢雜多酸絡(luò)合物大量被吸附,使泡塑變硬。磷鉬雜多酸絡(luò)合物被吸附后,使泡塑變硬呈黃色,并逐漸變?yōu)闇\藍(lán)綠色,這可能是被吸附的磷鉬雜多酸絡(luò)合物部分被泡塑還原。它們均使泡塑對金的吸附失去定量特征,故不宜采用。應(yīng)當(dāng)用抗鎢、鉬干擾能力強(qiáng)的活性碳進(jìn)行富集,并分三次加入1g(0.5+0.3+0.2)活性碳,以提高吸附率。灰化后如綠色燒渣太多,它不溶于王水,會影響滴定終點(diǎn)的觀察,可離心或過濾分離之。
鉍 高鉍樣品在酸分解樣品后稀釋溶液時,它水解析出吸附金,還給以后操作帶來麻煩??商岣啕}酸濃度至25%,溶解水解產(chǎn)物,并用15%的鹽酸洗滌載金碳,防止鉍水解析出。
鉛 方鉛礦熱穩(wěn)定性高,焙燒溫度即使高達(dá)650℃亦不易分解完全,如再提高焙燒溫度雖可加速其分解,但會引起氧化鉛與硅質(zhì)反應(yīng),使樣品燒結(jié)、成釉,可溶硅劇增。用王水分解,毫克量的鉛生成可溶性氯絡(luò)合物,對測定無影響,而更大量的鉛會析出氯化鉛沉淀,對金有吸附作用,產(chǎn)生負(fù)干擾,還給以后操作帶來困難。取樣后宜先溶解后焙燒。即先用逆王水分解,在硝酸介質(zhì)中以活性碳富集分離,然后灼燒除盡活性碳、硫磺,燒渣再以王水溶解。
鐵和錳 富鐵或富錳的樣品焙燒后,它們變?yōu)楦邇r氧化物,如直接用王水分解,它們?nèi)芙夂苌?,其包裹閉鎖的金不易溶出,應(yīng)先用鹽酸將它們?nèi)芙夂笤偌酉跛?。在鹽酸或王水介質(zhì)中用泡塑或活性碳富集金,錳沒有干擾,但鐵量較高、氯離子濃度和酸度較大,由于FeCl4–的競爭吸附或競爭萃取,被吸附或萃取的鐵量明顯增加,并使金的吸附率明顯降低??衫肍eCl4–與AuCl4–穩(wěn)定性的巨大差異,于富集前將溶液適當(dāng)稀釋,或加入適量磷酸絡(luò)合鐵后再富集。
鉈 礦石中鉈能被王水溶解,以后又能被活性碳、泡塑、離子交換樹脂、有機(jī)溶劑等與金一道富集,并轉(zhuǎn)入測量溶液中被滴定。建議利用鉈的揮發(fā)特性,先在600℃焙燒除盡載金碳或載金泡塑后,再升溫至800℃焙燒30min,使鉈全部揮散除去。
砷 高砷樣品在焙燒時,如果升溫速度太快或入爐焙燒溫度太高。會生成砷金合金揮發(fā)損失,應(yīng)用分段焙燒或先溶解后焙燒的辦法處理。
三、滴定方法
測金的滴定法大致可分為三類:取代絡(luò)合滴定法;將Au3+還原為Au+法,如碘量法;將Au3+還原為Au0法,如氫醌法、草酸法、抗壞血酸法、抗壞血酸–氯胺T法、Fe2+鹽法、Fe2+–Mn7+鹽法、Fe2+–Cr6+鹽法等。第三類方法金的電價變化為3,有利于提高靈敏度和減少操作誤差。在這類方法中,一般推薦氫醌法和Fe2+–Cr6+法,前者用于分析痕量金,后者用于分析常量金,特別是各種金的合金。
在微酸性溶液中,氫醌的氧化還原電位較高(+0.699v),當(dāng)濃度為5×10-6~5×10-2mol/L時,在避光,密封、常溫的條件下保存,可穩(wěn)定數(shù)月。Fe2+的氧化還原電位還稍高些,它在硫酸和硫酸鹽介質(zhì)中比較穩(wěn)定。碘、硫代硫酸鈉、抗壞血酸、草酸的氧化還原電位都較低,分別為+0.54V、+0.09V、+0.185V和-0.49V,它們的穩(wěn)定性較差,干擾物較多。Mn7+鹽電位高,穩(wěn)定性差。干擾物多,且不適于在鹽酸介質(zhì)中使用。Cr6+鹽的電位較Mn7+鹽低,溶液穩(wěn)定性好,干擾物較少。
重量滴定法在五十年代就有人提出來,當(dāng)時由于使用機(jī)械天平稱量,繁瑣不便,未能廣泛應(yīng)用。而現(xiàn)在用電子天子,稱量準(zhǔn)確、靈敏、按鍵自動調(diào)零,使繁瑣的稱量工作變得非常簡便、快速,給痕量金的重量滴定創(chuàng)造了良好的條件。
將約20ml氫醌標(biāo)準(zhǔn)溶液盛入一個輕型小燒杯(杯重小于20g)中,杯內(nèi)放一支尖嘴滴管(0.02ml/滴),按鍵調(diào)零后,即可用點(diǎn)滴管吸取標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。滴至終點(diǎn)后,將點(diǎn)滴管放回原小燒杯中,天平上顯示的數(shù)就是滴定實(shí)耗的氫醌標(biāo)準(zhǔn)溶液的重量。將數(shù)字記錄后,按鍵調(diào)零,即可滴定第二個樣品。
氫醌標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定亦按同法進(jìn)行,或準(zhǔn)確量取20ml已知容量滴定度(Au ug/ml)的氫醌溶液稱量后,換算成重量滴定度(Au ug/g)。
重量滴定法避免了滴定管彎月面兩次讀數(shù)及溫度變化引入的誤差以及滴管壁附著溶液帶來的影響,可提高測定的準(zhǔn)確度與精密度。此外,在小體積中進(jìn)行微量滴定,使待測物質(zhì)和指示劑的濃度相應(yīng)增大,提高了反應(yīng)的有效性、快速性和終點(diǎn)的敏銳性。