火试金富集-重量法测定吸金树脂中的金

肖 红 新

广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院)，广东 广州 510650

吸金树脂是一种球形阴离子交换树脂，分为强、弱碱性阴离子交换树脂、混合型阴离子交换树脂及其他人工合成树脂等，其结构类似于塑料结构，粒度在0.2～1.2 mm之间，广泛应用于溶液中金的回收与富集，所以准确测定吸金树脂中的金量对贸易和回收都具有重要意义.吸金树脂基体由苯乙烯和对二乙烯苯的共聚物组成，具有高机械强度和耐腐蚀性，这样试料很难化学溶解，给检测造成极大的困难.目前，吸金树脂检测前的处理方法有离子交换法[1]、火试金法[2]、灼烧灰化法和湿法[3]，但离子交换法流程长、操作繁琐，灼烧法会造成有毒烟尘环境污染，湿法检测结果不稳定.目前，样品中金的富集方法有试剂萃取[4]、吸附[5]、液膜分离富集[6]、离子交换[1]及火试金法[7]；金的测试方法有经典的重量法[7]、容量法[8]、分光光度法[1]、原子吸收光谱法[9]、等离子发射光谱法[10]、等离子质谱法[11]、极谱法[12]、原子荧光[13]、中子活化[14]及X射线荧光光谱法[15]等.本方法采用经典的铅试金富集-重量法测定吸金树脂中的金，测定结果准确稳定、且操作简单.

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

碳酸钠(工业纯，粉状)；氧化铅(工业纯，粉状，wAu<0.02 g/t)；硼砂(工业纯，粉状)；二氧化硅(工业纯，粉状)；无水硫酸钠(工业纯，粉状)；面粉；硝酸(分析高纯)；盐酸(分析纯)；(1+7)硝酸溶液；(1+1)硝酸溶液；醋酸(分析纯)；纯金 (wAu>99.99%) .

金标准溶液(1mg /mL)：称取0.1000 g纯金(wAu>99.99%)置于100 mL烧杯中，加15 mL王水，再加2滴质量分数5%氯化钠溶液，低温加热溶解，冷至室温后移入100 mL容量瓶，添加5 mL盐酸，以去离子水定容、摇匀.

超微量电子天平(感量0.001 mg)；试金电炉(最高加热温度1200 ℃)；灰吹炉(最高加热温度1000 ℃)；耐火粘土坩埚(容积300 mL)；镁砂灰皿(取85份磨细煅烧镁砂(要求有63%以上通过0.074 mm的筛孔)和15份水泥，混合均匀后，加入8%～12%的水，用灰皿机压成灰皿或手工制造，阴干一个月后使用)；试样粉碎机；300 mL磨口玻璃瓶；电烘箱(带数字显示).

1.2 试验方法

1.2.1 样品的制备

将吸金树脂样品在100 ℃恒温箱中烘干，冷却后装入塑料袋密封，并存于干燥器中.

1.2.2 配料

按照表1称取试料与试剂，放入混样磨口玻璃瓶内，混匀，然后转入试金坩埚中，以少量无水硫酸钠清洗混样磨口玻璃瓶并转入试金坩埚中，最后在上面再覆盖一层无水硫酸钠.

表1 试剂配比Table 1 Reagent ratio

1.2.3 熔融

将坩埚放入900 ℃的试金炉中，升温35 min至1100 ℃，保温10 min出炉，在石棉板上轻敲几下，冷却后，将铅扣与熔渣分离，除去铅扣表面粘附的残渣.

1.2.4 灰吹

将铅扣放入预先在900 ℃预热30 min的灰皿中，关闭炉门1～2 min，待铅扣熔化，铅液表面黑色膜脱去，炉温降至830 ℃灰吹.当合粒出现闪光后，将灰皿移至炉门口，放置2 min后取出，冷却后从灰皿中取出合粒.

1.2.5 分金

将银合粒锤扁，清除银合粒表面粘附的残渣后，放入100 mL烧杯中，加体积分数20%醋酸溶液30 mL，加热煮沸10 min，冷却后取下.先用自来水冲洗干净，再以去离子水将烧杯和银合粒洗干净.加入50 mL(1+7)硝酸溶液，置于电热板低温微沸溶解30 min，待反应停止后(如银没完全溶解，可补加(1+7)硝酸溶液继续溶解)，将溶液倒出.再加入(1+1)硝酸溶液20 mL，置于电热板低温微沸溶解20 min，取下冷却，倒出溶液.用去离子水清洗金3次，再置于电热板上加热烘干20 min，取下冷却后，称重，精确至0.001 mg.

2 结果与讨论

2.1 样品的前处理

吸金后的树脂易潮湿，样品各部分的湿度存在差异.试验表明：由于称样量较少，如果称取潮湿样品直接进行测定，会导致结果不稳定，其标准偏差大于干燥样品标准偏差.故测定前应先将样品在100 ℃恒温箱中烘干，烘干的样品比较均匀，称取的试料更有代表性.烘干的吸金树脂吸水性强，冷却后应装入塑料袋密封，并存于干燥器中.

2.2 称样量

称取不同质量的同一样品，按照上述试验方法和操作步骤进行测定，测定结果列于表2.

表2 称样量对测定结果的影响Table 2 The influence of sample weight on determination results

由表2可知， 0.2～3.0g称样量对测定结果无明显影响，6次单独测定的相对平均偏差为0.10%.在实际测定过程中，可根据样品含金量的高低确定称样量.含金量低，可增加称样量；含金量高，可减少称样量.但称样量过少，试料代表性差；称样量过大，高温有机物反应剧烈，样品容易外溢损失，所以称样量一般控制0.2～3.0 g.

2.3 硅酸度的影响

火试金富集是根据试样性质选择不同的硅酸度，而硅酸度则通过调整试剂的配比来调节.吸金树脂主体大部分为有机物，只是吸附少量的金属离子，其中有机物在高温条件下全部灰化，对硅酸度无明显影响.在碳酸钠20 g、硅酸钠10 g、无水硼砂10 g的条件下，通过添加不同质量的氧化铅来调节硅酸度.称取相同质量的同一试样5份，在不同硅酸度的条件下进行测定，测试结果列于表3.

表3 硅酸度对测定结果的影响Table 3 The influence of silicate degree on determination results

由表3可知，5次测定结果的相对平均偏差为0.13%，测定结果无明显差异.为节约成本，减少铅污染，确定氧化铅质量为100 g.

2.4 银添加量

在火试金富集金的过程中需添加银，金属银起载体和灰吹保护作用.但对于金银合金，如果银量小于三倍的金量，则银不能溶解于硝酸，需要再添加部分银，以铅皮包裹，重新灰吹.银量可按以下公式粗略计算：3×m×15%(其中m为试料质量；15%为吸金树脂含金量；3为3倍试料中的金量).

2.5 覆盖剂的添加量

对于吸金树脂，主体大部分为有机物，熔融过程会产生大量气泡，为防止熔体飞溅，需在坩埚上增加覆盖剂无水硫酸钠，故对覆盖剂的用量进行了试验.试验结果表明，测定结果随覆盖剂用量增加而增大，当覆盖剂用量达到50 g时，结果恒定.

2.6 还原力试验

火试金铅扣质量一般要求30 g左右，过小富集不完全，过大灰吹时间长、金损失增加，而且灰皿容量有限.通过还原力试验，可调整面粉加入量，控制铅扣的大小.分别称取试样1 g、碳酸钠20 g、硅酸10 g、无水硼砂10 g、氧化铅100 g进行还原力试验，按照火试金法，得到铅扣质量约为8 g，则面粉加入量为(30-8×m)/12(其中30为铅扣质量，8为吸金树脂还原力，m为试料质量，12为面粉还原力).

2.7 熔渣分析

通过对残渣的二次试金分析，可以判断火试金富集效果.二次试金试验方法如下：去掉坩埚表层硫酸钠覆盖剂，将熔渣和灰皿砸碎磨细，加入40 g碳酸钠、10 g硼砂、20 g二氧化硅和3.0 g淀粉，混匀后转入坩埚，上面覆盖一层10 mm厚无水硫酸钠，然后进行试金、灰吹和溶解，最后通过火焰原子吸收光谱法测定其中的金.通过对三个样品试金后残渣的二次试金分析，试验结果列于表4.

表4 二次试金试验结果Table 4 Results of the secondary assay test

由表4可知，残留于残渣中的金均小于30 μg，表明金残留低，富集效果好，相对于高含量的吸金树脂残留金可以忽略不计，结果无需二次试金补正.

2.8 回收试验

将2份质量相同的同一试料分别盛于2只试金坩埚中，在其中一个坩埚中加入一定量的标准溶液，按照实验步骤进行测定，根据两个测定结果计算回收率.分别对两个试样进行回收试验，试验结果列于表5所示.

表5 回收试验结果Table 5 Results of recovery test

由表5可知，加标回收率均大于98%，回收率高，说明该方法准确可靠.

2.9 比对试验

采用火试金富集-重量法及灼烧灰化-AAS法分别对2个样品进行测定，测定结果列于表6所示.

表6 方法比对试验结果Table 6 Results of methods comparison test

由表6可知，本法的测定结果与灼烧灰化-AAS法测定结果无明显差异，结果一致.

2.10 精密度试验

按照试验方法与步骤分别测定2个不同的样品，每个样品分别平行测定8次，测定结果列于表7.

表7 精密度试验结果Table 7 Results of precision test

由表7可知，对2个样品分别进行8次平行测定，相对标准偏差均小于0.2%，说明该法可靠，测定结果稳定.

3 结 论

采用火试金富集-重量法测定吸金树脂中的金，测定结果与灼烧灰化-AAS法的测定结果一致，无杂质干扰，结果准确稳定，且操作简单.本法测定的相对标准偏差小于0.2%，加标回收率大于98%.

参考文献：

[1] 贺仕军.PVC-尼龙6树脂分离富集TMK光度法测定金的改进及应用[J].湖南有色金属，2009，25(1)：45-48.

[2] 李小玲.火试金法测定树脂中的金[J].黄金，2010,31(4)：54-55.

[3] 杨平平，田新娟，李波，等.灼烧法与硝酸-高氯酸法处理火焰原子吸收光谱法测定树脂中的金[J].冶金分析，2013，33(6)：23-26.

[4] 郑若锋,陈万年,孙中华.萃取还原重量法测铂钯物料中的金[J].四川化工与腐蚀控制，2004,3(4)：3-5.

[5] 李小红，储溱，张蕾.泡沫塑料富集-电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中痕量金[J].资源环境与工程，2006,20(3)：229-331.

[6] 王献科，李莉芬.液膜分离富集金[J].湖南冶金，2006,36(6)：24-26.

[7] 甘建壮，管有祥，李楷中，等.火试金法测定金锡合金中金含量[J].贵金属，2008,29(4)：34-36.

[8] 袁文明，黄树茂.容量法测定金合金中的金[J].贵金属，2006,27(3):50-53.

[9] 肖红新.湿法分离-火焰原子吸收光谱法测定杂铜中的金[J].贵金属，2013,34(1):67-68.

[10] 杨丽飞，陈焱，马德起.改性木质素富集-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铜精矿中金、铂、钯[J].理化检验-化学分册，2011,47(3)：339-341.

[11] 李小红，储溱，张蕾.泡沫塑料富集-电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中痕量金[J].资源环境与工程，2006,20(3)：229-331.

[12] 张利，朱化丽，宋光良.极谱络合吸附波测定痕量金的研究[J].理化检验-化学分册，2005,41(10)：748-750.

[13] 李洪芳，高树林.原子荧光光谱仪在黄金矿山金测定中应用[J].吉林地质，2011,31(4)：89-92.

[14] 王晶雯,肖度元.中子活化分析法测定金属矿床中金含量[J].同位素，1997,10(2):93-96.

[15] 吴奕阳，叶晓珉，方名戊.波长色散X射线荧光光谱法测定纯金中金[J].理化检验-化学分册，2003,39(1)：639-641.