杂质元素对活性炭吸附—碘量法测金的影响及消除

邢宁宁，郭慧礼，张旭伟，付春红，王旭卉

（1.山东黄金矿业股份有限公司新城金矿，山东 烟台 261438；2.山东黄金矿业（莱州）焦家金矿，山东 烟台 261438）

金在自然界中常与银、砷、铁、硫、炭、铅等各种矿物伴生，在分析化验过程中，这些杂质元素会对金的测定产生一定影响[1-4]，因此可根据杂质元素的性质及含量，设法将其掩蔽或去除。文献[5-14]指出，银形成氯化银沉淀与金分离；少量铁可加入氟化氢铵生成[FeF6]3-络合物加以掩蔽消除其干扰；含铅试样用王水溶解后，形成白色PbCl2被活性炭吸附，若不及时去除，灰化时，铅形成氧化物，成釉粘结在坩埚底部包裹金，且在滴定时加入碘化钾会生成黄色沉淀，影响滴定终点判断，采用冷过滤热洗涤方法使铅分离；硫会包裹金，炭能吸附金，都使结果偏低，常采用焙烧法去除，同时可除去砷。除砷应从低温开始在400℃焙烧2小时，若温度过高，砷会与金形成合金挥发，导致结果偏低。可见，杂质元素对测定金的影响可通过焙烧、预处理、掩蔽等方法消除。但是有些特殊样品（如青海瓦勒尕矿区的矿石，同时含砷、铁、铅、硫、炭等多种伴生杂元素），采用常规焙烧，按照活性炭吸附——碘量法测定金的方法很难将杂质与金完全分离，因此开展消除杂质元素影响金测定的实验研究很有必要。

1 通过实验确定含砷、铁、铅、硫、炭等杂质的消除方法

称取样品10g～20g于蒸发皿中，低温入炉，升温至450℃保温1小时，取出搅拌后升温至700℃保温1.5小时。待样品冷却移入400mL烧杯中，用少量自来水润湿样品，加入正王水至160mL放电热板上保持微沸30分钟～40分钟，待体积蒸至50mL左右取下，加入5克氟化氢铵及20mL20%的硫酸钠并搅拌，稀释体积至200mL以上。

将冷却至20℃～25℃的试样溶液过滤吸附，用20℃～25℃的2%盐酸溶液将沉淀全部转移至布氏漏斗中，并洗净烧杯，然后洗残渣7次～8次取下布氏漏斗。用50℃～60℃蒸馏水洗涤2～3遍，用50℃～60℃的2%氟化氢铵溶液洗涤活性炭层7次～8次，再用50℃～60℃的2%盐酸溶液洗涤活性炭层7次～8次，最后用50℃～60℃的水洗涤活性炭层7次～8次，抽干后关闭真空泵停止抽气。经过炭化灰化、蒸酸、滴定等步骤测得矿石中金的含量。

2 实验过程与结果讨论

2.1 铁的影响及消除

由图1可以看出，采用常规活性炭吸附——碘量法测定金含量方法，样品经炭化灰化后灰分呈红色，滴定时加入足量的氟化氢铵，溶液仍呈红色，表明该部分铁不能完全被氟化氢铵络合。说明活性炭吸附了大量的铁离子，洗涤完毕仍残留铁离子。

图1 红终点现象1

采用洗涤时增加氟化氢铵浓度和洗涤次数的方法消除铁离子。洗涤时，将氟化氢铵浓度由2%增加至4%，用洗瓶少量多次洗涤，同时增加盐酸和蒸馏水洗涤次数，将氟化氢铵洗净。

图2 红终点现象2

由图2可以看出，灰分较之前相比红色变浅，且质地疏松，加入氟化氢铵后红色变浅呈浅红色，表明通过增加氟化氢铵浓度和洗涤次数后，部分铁被洗去，但仍残留部分铁离子而影响滴定终点。

在前期实验基础上，继续改进实验方案，在溶样结束后过滤前往烧杯中加入5克氟化氢铵并进行搅拌，洗涤过程再用2%的氟化氢铵溶液少量多次洗涤。由图3可以看出，灰分呈灰白色，表明铁离子残存很少，大部分的铁离子被分离，滴定时加入氟化氢铵，溶液呈白色或淡黄色（金含量高），红终点已完全消失，不再影响滴定终点判断，化验准确率大大提高。

图3 红终点现象消失

2.2 铅的影响及消除

针对含铅样品灰化时成釉包裹金粘附在坩埚底，产生黄终点或生成黄色沉淀，影响化验结果问题，设法在灰化前将铅除净。

文献[2]表明：方铅矿热稳定性高，不易分解，高温可引起氧化铅与硅质反应，使样品烧结、成釉。铅含量过高，可在溶样结束后加入20%的硫酸钠溶液，并采用大体积、冷过滤、热洗涤方式除去铅。

图4 杂质铅引起的实验现象

表1 原实验结果

表2 改进实验方案后实验结果

将溶解好的样品冷却至室温（低于25℃）并稀释至200mL以上，使铅盐充分沉淀后再过滤，用20℃～25℃的2%的盐酸水洗残渣，去掉漏斗后，先用50℃～60℃的热蒸馏水洗涤吸附柱2次～3次。这是因为尽管大部分铅呈硫酸铅沉淀被过滤出来，但仍会有部分氯化铅等随滤液进入吸附柱，其中部分氯化铅在纸浆层上形成了白色结晶，而热水增加了氯化铅的溶解度，可以洗掉部分氯化铅。仔细观察，若吸附柱表层纸浆仍有亮晶晶结晶，可小心将表层纸浆揭去一层，不得损失或露出活性炭层，洗涤液温度控制在60℃左右。

灰化后未出现灰分成釉粘附在坩埚底现象，滴定时加入碘化钾后未出现黄色沉淀和黄终点现象，且化验结果准确。说明采用该方法，可完全消除铅的影响。

2.3 炭、硫、砷的影响及消除

将称取好的样品在450℃炉内保温1小时，搅拌后升温至650℃保温1小时，待冷却后进行分析化验。从表1样品化验结果可以看出，化验结果波动较大，精密度低，且与冶炼厂结果相比，误差较大，准确度有待提高。这是因为砷在400℃时与金容易生成挥发的金，造成金损失，而温度较低时入炉，炉温慢慢上升过程中，有部分砷先挥发，即使炉温升至400℃，当砷与金的比例小于5:1时，金的损失较小，因此样品入炉温度不宜过高，炭、硫可在600℃～700℃燃烧除去。

称取样品20g低温（200℃以下）入炉升温到450℃保温1小时，搅拌样品后，继续升温至700℃保温1.5小时。该方法焙烧后，样品焙烧完全，且增加化验样品质量，可减小相对误差，从表2可看出，化验结果精密度明显提高，与冶炼厂结果相差较小，化验结果准确可靠。

3 实验结论

通过上述实验现象和实验数据可以得出以下实验结论：

（1）通过洗涤时增加氟化氢铵浓度和滴定前增加氟化氢铵用量不能将铁离子全部络合掩蔽时，可通过在溶样结束后过滤前加氟化氢铵先络合掩蔽部分铁离子，洗涤时少量多次用氟化氢铵洗涤，又络合掩蔽部分铁离子，滴定前加氟化氢铵再一次掩蔽铁离子，最终消除铁离子对滴定终点影响，提高化验结果准确度。

（2）铅含量过高时，溶样结束后有白色针状结晶析出，可加硫酸钠并利用铅盐溶解度与温度的关系，通过大体积，冷过滤，热洗涤方式去除大部分铅，从而消除铅对滴定终点影响。

（3）炭、硫、砷的影响可通过低温入炉，提高焙烧温度，增加焙烧时间消除。称取样品20g低温（200℃以下）入炉升温到450℃保温1小时，搅拌样品后，继续升温至700℃保温1.5小时。该焙烧方法可消除炭、硫、砷对测定金的影响，化验数据准确可靠。