火试金法测定铜精矿中金、银含量影响因素分析

赖承华

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424)

1 引言

火试金富集金银分析是国际公认的贵金属分析测试经典方法，也是我国标准仲裁检验方法，它具有取样代表性好、适应性广、富集效果好、测定准确等特点。具有其他检测方法不可取代的作用。但该方法因其劳动强度大、材料能耗高、环境污染大等问题，在国内很少采用。为了提高实验室试金分析水平，减少劳动强度、减少污染，以德兴铜精矿大样为样本对试金分析方法在配料比、氧化铅用量、熔融时间、灰吹温度、铅扣大小这几个方面进行了分析改进。

2 实验试剂和仪器

2.1 实验试剂：铜精矿，粉状；无水碳酸钠，工业纯，粉状；氧化铅，工业纯，粉状；硼砂，工业纯，粉状；二氧化硅，工业纯，粉状；淀粉，工业纯，粉状；氯化钠，工业纯，粉状；硝酸，分析纯；乙酸，分析纯。

2.2 实验仪器：黏土坩埚；水泥-镁砂灰皿；试金炉，最高温度为1350 ℃；灰吹炉，最高温度为1100 ℃；天平(1 mg/220 g)；微量天平(0.1 μg/2.1 g)；电炉，最高温度为700℃。

除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水、去离子水或相当纯度的水。

3 实验步骤

3.1 试金配料[1]：根据样品化学组成和金属含量进行配料，配料的一般原则(复杂的样品本文暂不讨论)是根据样品含硫量确定：若含硫量<30%，则称10 g样品；含硫量≥30%，则称20 g样品，进行配料：加入一定量的碳酸钠、二氧化硅、硼砂、面粉(硝酸钾)、氧化铅充分混匀，覆盖10 mm厚的食盐。

3.2 样品熔融：将配好料的黏土干锅置于900 ℃的试金炉中保温10分钟，在30 min内升温至1100 ℃，保温15 min出炉。将熔融物倒入预热好的且涂有油的铸铁模中，冷却5 min后将铅扣和熔渣分离，按顺序将铅扣放入木盘中。

3.3 样品灰吹：将铅扣放入已在灰吹炉预热25 min的水泥-镁砂灰皿中，关上炉门，待铅扣完全融开后稍微开点炉门，当合粒出现闪光后，应迅速将灰皿移入到门口放置的托盘中。

3.4 消除合粒表面杂质：把试金合粒从灰皿中挟出并锤成薄片，放入30 mL的瓷坩埚中；加入10 mL～15 mL，6 mol/L乙酸溶液，加热、煮沸至2 mL～3 mL取下。稍冷，用蒸馏水洗涤3次，弃去洗液，将合粒放到瓷坩埚中，放置在电炉中烘干后称重。

3.5 分金：将称重后的合粒放入30 mL的瓷坩埚里，加入20 mL热的1+7的硝酸，在低温电炉上加热，待合粒不再产生气泡后，再加入20 mL 1+1的硝酸继续加热20 min～40 min。反应停止后，取下冷却，用蒸馏水洗涤三次，将瓷坩埚中的金粒置于电炉上退火烘干5 min，取下称金粒的重量。

3.6 计算：根据两次称得的合粒重计算出金、银含量。银也可用容量法测定。

4 结果与讨论

4.1 配料比对分析结果的影响

碳酸钠、二氧化硅、硼砂作为火试金分析方法的主要熔剂，通过高温熔融，把待测定的贵金属与样品中的基本成分分离。加入的各种试剂所起的作用不尽相同。因此对碳酸钠、二氧化硅、硼砂分别进行不同用量实验(见表1，表2，表3)，来确定其最佳配比[2]。

表1 不同碳酸钠用量实验

表2 不同二氧化硅用量实验

表3 不同硼砂用量实验

碳酸钠是试金分析中常用的碱性熔剂，在熔融时易与碱金属硫化物作用形成硫酸盐。从表1实验所得数据可以看出碳酸钠用量在35.0 g-40.0 g时，形成的铅扣比较好，渣型较好；若用量太少，除杂效果不理想导致结果偏低；用量太多，则在熔融过程中会使样品溢出造成损失。

二氧化硅是试金分析中的酸性熔剂，其主要作用是控制熔渣的硅酸度，以使铅扣与熔渣很好地分离。从表2中可以看出二氧化硅用量在10.0 g～15.0 g时形成的铅扣比较好，渣型较好。若二氧化硅加入量少，物料造渣能力变弱，铅扣不能将熔渣中的金、银等贵金属富集完全，结果偏低；其加入量过多，熔渣颜色逐渐变黑，渣的流动性变差，硫没有彻底脱净所致渣中所含金属硫化物增多，产生微观的“冰铜效应”吸附少量的金银，导致分析结果偏低[3]。

硼砂是一种活泼而易熔的酸性熔剂，它在熔炼过程中在350 ℃时开始失去结晶水，并迅速膨胀。因此在配料中使用过量的硼砂容易引起熔炼时物料溢出[4]，造成坩埚内试样的损失。从表3中可以看出硼砂用量在7.0 g～10.0 g时形成的铅扣比较好，渣型较好，分析结果较好。

4.2 加入氧化铅量对分析结果的影响

氧化铅是一种很强的碱性熔剂，同时又是氧化剂、脱硫剂、贵金属的捕集剂，在火试金分析方法中的作用有三点：其一是排除试样中多余的杂质(Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Al等)，其二是脱硫防止冰铜的生成，其三是调节渣的熔点防止生成“粒状铅”。取实验样按照分析步骤进行，加入不同氧化铅含量下的分析结果见表4。

表4 氧化铅不同用量实验

从表4可知，当氧化铅加入量多于100 g时，实验结果没有明显变化(高铜样品除外)，氧化铅加入量少于100 g时，实验结果偏低。

4.3 样品熔融升温时间对分析结果的影响

将配好料的黏土坩埚置于900 ℃的试金炉中保温10分钟，升温至1100 ℃，然后保温10分钟，取实验样品按照步骤进行，在不同升温时间下的分析结果见表5。

表5 不同升温时间下的实验

从表5可知，当试金炉升温时间为20 min～30 min时，实验结果没有明显变化，升温时间少于20分钟时，实验结果偏低，金、银未能完全富集。这是因为在造渣期间升温过快，使得铅沉降得太快，影响捕集效果。

4.4 样品灰吹温度对分析结果的影响

灰吹温度是银损失的主要因素，在灰吹过程中，铅通过氧化放热，使灰皿的温度高于炉温达到氧化铅熔点，取实验样品按步骤进行，在不同灰吹温度下的分析结果见表6。

表6 不同灰吹温度下的实验

从表6可知灰吹温度在860 ℃以下时，铅扣融不开，不能进行灰吹操作，当在880 ℃到900℃时，实验结果没有明显变化，在灰皿上方出现羽状结晶。高于900 ℃时实验结果明显偏低。(不同灰吹炉之间炉况、温度存在差异，应以灰皿上方出现羽状结晶为最佳温度)

4.5 铅扣大小对分析结果的影响

在火试金分析过程中，铅扣的大小对分析结果的影响是非常大的，通过控制硝酸钾和面粉的加入量控制铅扣大小[5]，按步骤进行，不同重量下的铅扣分析结果见表7。

表7 不同大小的铅扣下的实验

从表7可知，铅扣控制在30 g到40 g之间，分析结果没有明显变化，当铅扣小于30 g时金银开始富集不完全，导致结果偏低，而大于40 g时铅扣灰吹时间过长，导致少部分银损失。

5 结论

通过实验研究可以得出火试金富集铜精矿中金、银分析方法中，用传统的配料、进炉、灰吹会造成一定的资源浪费、本文通过对其配料比、氧化铅用量、熔融升温时间、灰吹温度、铅扣大小等因素的探讨，得出了有效的方法。随着化验室试金分析试样的不断增多，采用此方法具有节约材料，缩短分析时间的效果，每年可以节约大量的分析成本，而且分析结果和及时率报出将明显提高，也响应了贵冶“降本争效”的号召。