火试金富集原子吸收法测地质样品中的常量金

徐春秀(广东省地质局第五地质大队,广东 肇庆 526020)

火试金是一种古老的富集金银手段，也是地质样品中金银元素检测的经典方法，目前在地质行业中应用较为广泛的金银分析方法。火试金法根据捕集剂种类的不同可分为铅试金、铋试金、锡试金、锑试金、镍试金和硫化镍试金等，其中以铅试金应用得最为广泛[1][2]。铅试金的主要原理是利用各种配料在高温下将地质样品中的金属元素溶解成离子状态，依据不同金属间的比重不同将重金属和轻金属分离开来，然后利用灰吹技术，使样品中的贵金属富集到毫克级的金属合金中。相比较于其它分析方法，火试金具有取样量大、代表性强、适应性广、富集效率高、分析结果可靠和准确度高等特点，许多国家均把火试法作为本国的金分析的仲裁方法。

1 实验部分

1.1 试验主要设备和试剂

1.1.1 主要设备

试金炉和灰吹炉：试金炉和灰吹炉就是我们常用的马弗炉，它的最高温度要求达到1200℃，并要求炉内的温度均匀。

电子天平：XS 125A高精密电子天平（瑞士）。

试金坩埚：材质为耐火粘土，要求有很高的耐高温能力，在高温条件下不易变型和塌倒。有很强的耐腐蚀能力，能在强酸或强碱条件下不易溶解和穿漏。

灰皿：灰皿是一种灰吹铅扣时能吸收氧化铅的多孔性耐火器皿。主要种类有水泥灰皿、骨灰-水泥灰皿和镁砂灰皿，本文主要使用的是镁砂灰皿。

原子吸收分光光度计：北京海光GGX一610原子吸收分光光度计

1.1.2 主要试剂

无水碳酸钠、硼酸、氧化铅、二氧化硅、淀粉、氯化钠、盐酸、硝酸（光谱纯）

1.2 试验步骤

在确定了样品种类的配料比和还原能力后，准确称取试样所需的各种配料倒入事先准备好的容器中，再加入30g 待测样品，摇晃2 min使配料完全混匀，将混匀后的配料全部倒于试金坩埚中。再称取30g 的氯化钠固体用于清洗容器，并均匀覆盖在试金坩埚中的试样表层，最后加入毫克级的硝酸银溶液。将处理好的坩埚置于炉温为800℃的马弗炉内熔融，并在800℃条件下保持恒温1 小时，在升温至1100℃，保温10 min 后出炉，取出试金坩埚冷却至室温。整个熔矿过程中要求熔矿时间不超过2个小时，以防止时间过长导致配料中的氧化铅发生冻结现象而影响捕集效率。将上述冷却好的试金坩埚锤碎，取出沉降在底部的铅扣，用铁锤将铅扣锤成适合灰皿大小的正方形。将锤好的铅扣放入已在990℃预热30min 的灰皿中，关闭炉门，使灰皿中的铅扣在990℃条件下进行灰吹。待熔铅脱模后半开炉门并保持恒温室铅扣灰吹至形成闪亮的金属合金，取出冷却。用镊子将合金颗粒从灰皿中夹出放入事先准备好的聚四氟乙烯坩埚中。在装有合金颗粒的坩埚中加入2.0ml（v/v=1:4）硝酸，盖上坩锅盖,在电热板上加热煮沸10 分钟，此步骤目的是溶解合粒中的银；再加入6.0ml（v/v=1:4）盐酸，盖紧坩埚盖，放在100℃的电热板上恒温加热3小时，待合金颗粒完全溶解后定容至25ml 比色管中待测。最后将定容好的溶液在原子吸收分光光度仪上准确检测金元素含量。

2 结果与讨论

2.1 条件优化试验

2.1.1 配料比的选择优化

配料比的恰当选择是实验成败非常关键的一个步骤，根据不同的矿物选择好不同的配料比，一可以使熔融物熔点降低，避免熔融温度过高、熔渣过粘致使金无法下降至铅扣中，最终导致结果偏低；二是通过配料比来控制好硅酸度。硅酸度是熔融矿渣中酸组分氧（二氧化硅）与碱组份(碱金属氧化物)氧的比值，硅酸度高，熔融物流动性差，铅扣易残留在矿渣中；硅酸度过低会融蚀坩埚[2]。

选取硅酸盐为例，进行配料优化实验，见表1-1(单位为g)。

表1-1 配料优化实验

用两种配料比对同一批样品进行实验，结果见表1-2(单位为μg/g)。

表1-2 两种配料比对

由表可以看出，用优化后的配料比得出的结果整体比优化前的结果要高，数据离散程度也要更好。优化前的配料比硅酸度大，熔渣粘稠，流动性性差，金没有完成沉降到底部的铅扣中，有少量粒状铅粘在熔渣上，形成粒状铅粒。

2.1.2 熔融温度影响实验

通过改变不同的熔融温度，对已测定过的样品的副样进行吸附测定，并且对试金渣进行残余金量回收，计算出金量损失率，绘制出金量损失率与温度曲线图。见图1-1。由图可以看出，在1100℃附近，金的损失率最低，富集效率最大，表明此熔融温度为最佳温度。

图1-1 熔融温度与金量损失率关系图

图1-2 标准工作曲线图

2.2 分析性能

2.2.1 标准曲线的建立

由于火试金得出来的金银合粒比较纯净，标准曲线的建立直接用金标液经逐级稀释即可，将1000μg/ml 金标准溶液逐级稀释成10μg/ml,用刻度移液管分别移取金标准工作液2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL、20 mL至100 mL容量瓶中，每个补加10 mL王水溶液，定容摇匀，于GGX-610原子吸收分光光度计上测定其吸光度，结果见图1-2，二次曲线线性方程：Ab s=-0.003×C2+0.122×C，相关系数R为1.000。

2.2.2 检出限

在实验研究出的最佳条件下进行12次试样空白重复实验，记录实验数据并进行统计分析，计算相对标准偏差，标准偏差的三倍即为检出限，结果为0.009μg/g。

2.2.3 精密度与准确度

准确称取30g国家标准物质国家金标准物质GBW 07244a、GBW 07245a、GBW 07246、GBW 07247、GBW 07248、GBW(E)070023，按实验所建立的方法进行12 次重复实验，计算相对标准偏差，结果如表1-3。平均值与测定值吻合，准确度较好；检出限三倍以内RSD%≤40，相对标准偏差在合格范围内。

表1-3 精密度与准确度表1-4加标回收实验

2.2.4 加标回收实验

选取某矿区已有测定结果的样品（结果是多次分析求平均值的结果），并在已知结果的样品中加入不同量的金，结果见表1-4。

本文主要考察了火焰原子吸收光谱法对金进行检测，减少了在分金过程中金元素的损耗带来结果偏差。整个试验结果表明，改进后的方法检测结果准确，精确度高，测定线性范围更广，可应用于地质样品中低中高含量金的检测。

[1]Gros M,Lorand J,Luguet A.Analysis of platinum group elements and gold in geological materials using NiS fire assay and Tecoprecipitation;the NiS dissolution step revisited[J].2002,185(3-4):179-190.

[2]岩矿分析手册（第四版），尹明，李家熙等.

[3]徐存生.火试金分析工作实践[J].黄金,1997,(9).