铅试金富集-原子吸收光谱法测定锡及锡合金废料的金含量

田志平，肖红新，庄艾春，洪朝晖

（1.武汉钢铁集团开圣科技有限责任公司，湖北武汉 430070；2.广东省工业技术研究院，湖北武汉 430070）

铅试金富集-原子吸收光谱法测定锡及锡合金废料的金含量

田志平1，肖红新2，庄艾春2，洪朝晖2

（1.武汉钢铁集团开圣科技有限责任公司，湖北武汉 430070；2.广东省工业技术研究院，湖北武汉 430070）

以火焰原子吸收光谱法测定锡及锡合金废料中的微量元素金。为消除测定过程中各种杂质干扰，采用铅试金法富集样品中的金，实现金与主体锡和其他杂质的分离，通过灰吹后得到金银合金，再以稀硝酸——王水溶解金银合金，在5%的盐酸介质中，以空气-乙炔火焰原子吸收光谱法测定锡及锡合金废料中的金含量。本方法相对标准偏差小于1.5%，加标回收率大于98.0%。

原子吸收光谱法；锡及锡合金；金；测定

随着电子和冶金行业的发展，现代工业废料中含有大量的锡及锡合金废料，主要分为纯锡废料、锡基合金废料、锡渣、锡泥以及锡焊料等，这些废料形态以不同的形态如块状、屑状和粉末状存在，锡的含量也参差不齐[1]。废料组成除了主体锡外，还含有部分其他金属元素，如：铅、铜、铋、砷、锌等。有时为了使某些锡及锡合金具有一定的性能，会添加一些贵金属而形成锡金合金和锡银合金等，回收这些废料里面的贵金属具有重要的社会和经济价值。贵金属含量作为锡及锡合金废料贸易的重要计价因素，可以为贸易和回收工艺提供客观的数据依据，因此，准确快速地测定其中的贵金属含量具有重大的意义。

贵金属分离富集有湿法和火法，湿法分离有氰化法、硫脲法、王水法等。金的富集有活性炭吸附法、泡沫塑料吸附法、树脂吸附富集等，熔铅是贵金属的良好富集剂，而铅试金法是一种常用的富集方法，具有称样量大、取样代表性好、适应范围宽、富集效率高等优点。

金的测试方法有重量法、分光光度法、容量法、原子吸收法、发射光谱法等[2]，但目前还未见相关文献对锡及锡合金废料中的贵金属测定提供参考。文中通过条件试验，优化了金富集的最佳工艺条件，并在确定的仪器工作条件下，以铅试金富集-火焰原子吸收光谱法测定锡及锡合金废料中的金。方法相对标准偏差小于1%，加标回收率大于98%。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

试金马弗炉；灰吹炉；试金坩埚（300 mL）；试金镁砂灰皿（85份水泥与15份镁砂加10%水混合压制而成，阴干后备用）；原子吸收光谱仪（北京第二光学仪器厂，WFX-130B）；金空心阴极灯；电子天平（0.01 g，0.000 1 g）。

硝酸、盐酸（分析纯）；纯金、纯银（WAg≥99.99%）；碳酸钠、二氧化硅、硼砂、黄丹（PbO）、面粉、氯化钠（工业纯）。

金标准贮存溶液（0.1 mg/mL）：称取0.100 0 g纯金于100 mL烧杯中，加15 mL王水，再加两滴氯化钠（5%）溶液，低温加热溶解，冷至室温移于1 L容量瓶，加50mL盐酸，以去离子水定容，摇匀。

1.2 试验方法

1.2.1 称样及配料

根据送检样品的形态，可用手工或机械不同的制样方法将样品制成小颗粒或粉末样品，潮湿的样品需先烘干水分再制样。称取一定量的均匀样品按照表1配料表进行配料。

表1 配料表g

1.2.2 熔炼

配料与样品混合均匀后倒入试金坩埚，在样品表面均匀覆盖一层氯化钠（约15 g），将坩埚放入900℃的试金炉中保温10 min后，在40 min之内升温到1 100℃，再保温10 min，取出坩埚，坩埚在铁板上轻轻地敲几下，便于熔铅沉于坩埚底部，冷却后敲碎坩埚，取出铅扣。

1.2.3 灰吹

以铁锤敲打铅扣，除去表面残渣，并锤成四方形，放入经过900℃灼烧30min后的镁砂灰皿中，关闭炉门2 min，待熔铅脱膜后，稍开炉门，炉温保持850℃灰吹，当银珠出现光辉亮点时，将灰皿移置炉门，约1min后取出灰皿，冷却。

1.2.4 溶金

用铁锤将银珠表面的废渣敲净，置于100 mL烧杯，加（1+1）硝酸10mL，在低温电热板上加热溶解，待银珠溶解完全后，取下，加2滴5%氯化钠溶液，再缓慢加入20mL王水，摇动烧杯以分散氯化银沉淀，继续放在低温电热板上加热，溶解至溶液体积小于10mL，取下冷却，转移至100mL容量瓶，并去离子定容。取原液或者分取部分溶液稀释，然后按照原子吸收仪设定条件测其吸光度，以标准曲线法计算样品中的金含量。

1.2.5 测定

1.2.5.1 原子吸收光谱仪测定金仪器设置条件如表2所示。

表2 金原子吸收光谱测定仪器设置条件

1.2.5.2 金标准曲线绘制：取金标准储备溶液0.0，2.0，4.0，6.0，8.0mL于一组100mL容量瓶中，各加入5mL盐酸，定容、混匀，在仪器设定条件下测定其吸光度，绘制标准工作曲线。

1.2.5.3 样品的测定：样品溶液于仪器相同条件下测量吸光度，通过标准工作曲线上查得金浓度，可计算出样品中金含量。

2 结果与讨论

2.1 还原力试验

通过测试样品的还原力，根据还原力的大小添加适量的还原剂（面粉）或氧化剂（硝酸钾）来控制铅扣的大小（约30 g）。

还原力试验方案：称取1.0 g样品、20 g碳酸钠、5 g二氧化硅、5 g硼砂、100 g氧化铅，然后按步骤铅试金，称取铅扣的质量。还原力=铅扣质量/样品质量。

通过试验：生成铅扣质量大约1.4 g，样品还原力为1.4。

2.2 样品粒度大小

一般样品加入适当的熔剂后，熔融点降低，样品中的贵金属通过与捕集剂熔铅充分接触，被捕集到铅扣中。只有试样与熔剂充分的混合，增大与熔剂的接触面，才有利于熔铅捕集贵金属的机会。所以试剂和样品的颗粒越细，则表面积越大，接触面就越大，样品中的贵金属越容易捕集。由于锡及锡合金熔点低，不到300℃，都比较好熔融，样品粗细程度对试金效果没明显影响，但为了保障富集效果，制取样品尽量细小。

2.3 称样量

铅试金的样品质量不宜太大，一则受试金坩埚本身体积（300 mL）的限制，另外如果质量过大，高温的时候反应过于剧烈，熔体容易溅出试金坩埚，根据经验，样品称量过大，富集不完全，结果偏低。但称样量过低，富集金的量过低，受仪器检测的限制，测定结果误差大，同时有些废料不均匀，称量过少，测定结果无代表性，所以对于均匀样品，一般称取2 g，对于其他未知样品，一般称取约5 g样品适宜。

2.4 配料条件试验

配料直接关系到分离富集的效果。通过配料调节硅酸度，硅酸度过高其熔渣的流动性差，会产生半熔融状态，铅粒易残留于溶渣中，硅酸度过低则容易腐蚀坩埚，容易造成坩埚渗漏。根据锡及锡合金废料样品成分配料来控制硅酸度，锡及锡合金废料中主体为锡，不易被还原，高温熔融生成锡酸盐，属于酸性氧化物，2 g以下样品火试金硅酸度容易控制，本实验称取5 g样品，面粉2 g，每次添加纯银约0.05 g，设置如下配料条件试验，试验结果如表3所示。

通过条件试验可以看出：5号配料实验效果最好，所以对于5 g锡及锡合金废料样品选择5号配料实验。

2.5 熔渣分析

试金效果可以从如下几个方面评价：熔体有没有飞溅、坩埚有没有渗漏、铅扣的大小和表面的光洁度、熔渣中是否残留小颗粒铅粒，另外还可以通过对残渣的二次试金分析数据判断，如果二次试金测试残渣金含量高，说明试金富集率低，效果差。二次试金即将熔渣和灰皿砸碎磨细，加入20 g碳酸钠、10 g硼砂、5 g二氧化硅、4 g淀粉，混匀转入坩埚，上面再覆盖一层氯化钠二次试金。通过对几个样品试金后的残渣二次试金分析，金含量均很低，表明金残留低，富集效果好。

2.6 温度控制

熔炼温度至关重要，温度过低，熔渣粘度过大，贵金属不易下降到铅扣中，温度过高，熔渣粘度过小，铅过快沉降，贵金属捕集不完全，灰吹温度越高，贵金属伴随铅蒸发，损失加大，所以试金阶段设置阶段升温，温度控制在1 100℃，灰吹过程设置在900℃，熔融完以后再在850℃灰吹。

2.7 干扰及酸度

火试金最终得到金银合粒，金银合粒大部分是银,没有其他金属杂质，银对金的原子吸收光谱法测定无干扰，所以原子吸收光谱法测定金没有其他金属离子干扰。通过在不同酸度的盐酸介质下，原子吸收光谱法测定同一浓度溶液的金原子吸收值，结果如表4所示。

表4 不同酸度试验结果

由表4数据可以看出：金的原子吸收光谱法测定盐酸介质适应酸度范围宽，在1%～20%范围内的盐酸介质中，对吸光度没有明显影响，所以选择5%的盐酸介质下原子吸收光谱法测定。

2.8 精密度试验

按照试验方法，对一个样品平行测定8次，测试结果如表5所示。

表5 样品测试结果%

由表5可以看出，相对标准偏差均小于1.5%，说明结果稳定，精密度高。

2.9 回收试验

称取5.00 g样品,按照试验步骤进行配料，然后转入试金坩埚，在试剂中间弄一个小坑，移取1 mL金标准储备溶液（0.1mg/mL）于试金坩埚中，然后按照实验步骤进行加标回收试验，测定结果如表6所示。

表6 加标回收试验结果 μg

由表6可以看出，回收率均大于98.0%，说明该方法准确。

3 注意事项

3.1 灰吹后的银珠先用5 mL（1+1）的硝酸溶解银，再加王水20mL,以免氯化银沉淀包裹银珠，影响金溶解,溶解温度不宜过高，溶液容易飞溅，添加王水后，烧杯最好摇动几下，分散沉淀，以免金被氯化银包裹。

3.2 熔炼出炉，在铁板上轻轻地敲2～3下，使粘在坩锅壁上的铅珠下沉，铅扣与熔渣充分分离。料中金,达到良好的富集和分离效果，以原子吸收光谱法测定富集后的金含量，相对标准偏差均小于1.5%，回收率均大于98.0%。

[1]GB/T21180-2007，锡及锡合金废料[S].

[2]董守安.现代贵金属分析[M].北京:化学工业出版社，2007: 219-329

4 结论

通过条件优化，运用铅试金法富集锡及锡合金废

A lead fire assaying concentration and atom ic absorption spectroscopy method to determ ine gold content in tin and tin alloy wastes

TIAN Zhiping1,XIAO Hongxin2,ZHUANG Aichun2,HONG Zhaohui2
（1.Kaisheng Technology Company Ltd.,Wuhan Iron and Steel Group，Wuhan 430070,China
2.Guangzhou Research Institute of Non-ferrousMetals，Wuhan 430070,China）

A flam e atom ic absorption spectroscopy m ethod w as described for the determ ination of trace Aurum in tin and tin alloy w astes.In order to elim inate the interference of various im purities in the process,Aurum is concentrated and separated from tin and tin alloy sam p les by process,then an Au-Ag alloy is form ed after an ash blow ing procedure. The alloy is dissolved by dilute nitrate-aqua regia solution,and aurum is analyzed by air acetylene flam e atom ic absorption spectroscopy in 5%hydrochloric acid m edium.The relative standard deviation is less than 1.5%and the recovery of standard addition is greater than 98%.

atom ic absorption spectroscopy；tin and tin alloy；gold；determ ination

2014－02－11）

X75

A

1674-0912（2014）04-0038-03

田志平（1974-），大学本科，工程师，多年来一直从事钢铁及合金、冶金原材料、矿物原料中主要成分的分析及其分析方法的研究工作。