含碳金精矿中金的碘量法实验分析

任向荣

（中金嵩县嵩原黄金冶炼有限责任公司，河南洛阳 471400）

现阶段，金矿石和金精矿中金的国家行业标准分析方法多采用传统的火试金重量法和原子吸收光谱法。火试法测定结果准确可靠，应用广泛，但分析成本增加，步骤长，环境污染大；在实践中，碘量法具有成本低、环境污染小等优点，已广泛应用于金矿开采、冶炼等领域的检测。

1 研究背景

金大部分以氢氧化物形式存在于铁矿石中，常与各种矿物或铁矿石共生，即使以金为主的矿物也经常共生含有银、锑、砷、铁、硫、碳等，地层中的平均成分为0.0043g/t。大多数铜矿与多种矿物相互依存，一些矿物质对金的分析和测量有害[1]。一些挥发性元素，如硫和硫酸盐、砷和砷化合物、锑和锑化合物以及碳，特别是有机碳，在金分析测量过程中对样品的溶解有影响。有一些元素，例如：当硫在王水中没有完全溶解时，可以将金包裹起来，使金不完全溶解；如果有碳，样品溶解不完全，使分析结果偏低。

2 碘量法概述

试样经王水溶解，金以氯金酸的形式进入溶液中，用活性炭富集金与干扰元素分离，经灰化后提取金，在酸性介质中，用碘化钾使Au3+还原为Au+，释放出一定量的碘，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，计算得出分析结果。

在实践中，这种酸分解样品方法多用于地质样品和原矿尾矿等，此类样品的检测分析合格率可达90%~95%；对于金精矿样品选择该方法，在分析金时存在分析结果不稳定和分析合格率略低的问题。金精矿是金矿石经浮选收集并认可的重点商品，它是黄金冶炼厂分析的重点生产样品之一[2]。样品组分比较复杂，硫、碳、砷等含量高，采用传统的酸溶法，样品很难溶解完全，导致检测结果偏低。对于这样的样品，采用分段焙烧消除干扰元素，样品溶解实际效果理想，分析结果准确可靠，重复性再现性较好。

3 碘量法中分段焙烧法国际判断标准

结合《地质矿产行业标准》DZ/TO 130—2006，以长春黄金研究院测试中心检验样品中选取三个品位梯度含硫砷碳样品的检测结果作为评价值，检验改进后的样品检测结果是否符合标准。分别对3个样品，同时进行7平测。根据检测结果，计算出样品的平均值、标准偏差和相对标准偏差，用于判断检测结果的合规状态[3]。

4 实验部分

4.1 仪器与主要设备试剂

蒸馏水器（整个实验过程用水均为蒸馏水）、控温碳化硅电热板、活性炭吸附抽滤装置、真空抽滤泵、高温箱式电阻炉、焙烧皿、水浴锅、滴定管。

盐酸、硝酸、氟化氢铵、明胶、活性炭、氯化钠、冰乙酸、碘化钾、淀粉、硫代硫酸钠、碳酸钠，以上均为分析纯试剂。

金标准储备液，硫代硫酸钠标准溶液。

4.2 样品分析

（1）样品焙烧：称取5.00~20.00g金精矿，取样量根据样品品位的高低增加或减少。将试样均匀铺于焙烧皿中，按顺序依次置于焙烧架上，放入马弗炉在整个焙烧过程中，炉门微开，保证气体进入炉内，程序升温300℃、400℃、500℃各保温30min，再升温到650℃，保温60min。一看火星二看色，三闻气味，分段焙烧试料不容易结块，大部分硫生成SO2挥发、砷生成As2O3挥发、碳生成CO2挥发，最后650℃焙烧60min将残余少量的硫、砷、碳等元素氧化挥发。如试样含砷碳含量较高时可适当延长焙烧时间。

（2）溶解：1∶1王水100mL，低温加热1h，控制溶液体积不小于50mL，取下，趁热加入明胶（50g/L）15mL。稀释至100mL。

（3）抽滤：试料溶液倾入活性炭吸附抽滤装置 抽滤。

（4）洗涤：盐酸5%洗涤；氟化氢铵20g/L溶液洗涤；盐酸5%再洗涤；水洗涤。洗涤温度均为40~60℃。

（5）灰化：活性炭纸浆块于瓷坩埚中，烘干，放入马弗炉中于700 ℃灰化完全，取出冷却。

（6）浸出：加入氯化钠200g/L溶液，王水，溶解，蒸至近干，加入盐酸，重复蒸干。加5mL乙酸，溶解，冷却。

（7）滴定：加氟化氢铵，EDTA溶液，加入碘化钾，以淀粉为指示剂，硫代硫酸钠标液滴定至蓝色消失，即为终点。

5 结果与讨论

5.1 对样品细度的要求以及影响分析结果的因素

目前测定金的方法有火法试金、原子吸收光谱法，活性炭吸附–碘量法。主要采用活性炭富吸附-碘量法测定金，其方法较其他方法具有成本低、污染少、方法简便、分析速度快等优点，能提高生产效益。实践表明，选择这种方法是一种较理想可靠的方法。

金作为矿物中的自然金存在，它会产生金颗粒、片状物和各种其他形式的夹杂物，因此，金的分散性极不均匀[4]。此外，增加了该方法中的称量限制，因此，试件的象征性比一般样品更难找到平衡点，为了获得准确的分析结果，样品必须具有足够的粒径以增强其代表性。因此，用这种方法测量金，样品的细度应在200目以上。①对于含有机碳、高纯石墨等矿物，试样必须在650℃高温电炉中焙烧，否则结果可能略低。②洗涤要足量足次。③灰化后，要观察试料是否已经完全灰化，如果发现灰黑色颗粒，则必须重新完全灰化。④用王水水浴溶解金时，要用低温避免剧烈反应，防止飞溅，使结果略低或相互污染。⑤滴定时应在照明环境好的条件下以免判断终点不明显。

5.2 同一种样品采用三种方法比较

为了更好地比较结果的准确性，以长春黄金研究院测试中心出具的检测报告作为评价值，选取三个品位梯度样品进行7平测，计算方法精密度和准确度。

取相同的未焙烧样品进行检测，结果如表1所示。再选取相同的焙烧后的样品进行检测，结果如表2 所示。

表1 样品酸溶处理检测数据

表2 样品焙烧后检测数据

5.3 检测结果

（1）原始的碘量法检测与评价值测定结果相比略低，均超出了我国允许的偏差范围。说明原有的检测方法不适用于含硫砷碳高的金精矿等样品，该方法有待改进。

（2）改进的样品焙烧法测定结果与评价值结果的比较，均在允差范围内，结果稳定。

结果：改进后的样品焙烧法测定金精矿样品中的金组分相对稳定可靠，检测结果重复性再现性好，满足方法检测精密度、准确度的要求。传统碘量法分析的含硫砷碳金精矿的检测结果明显低于评价值的检测结果。当然，较低的因素与碳有关。碳含量越高，误差越大，两者呈正相关。由于碳在常温下的化学变异性很小，经过多次讨论，明确选择了焙烧方法。在高温条件下，样品中的碳和氧被反应，生成二氧化碳去除样品中的碳。首先，将温度设置为 650℃。样品称重后放入焙烧炉，将箱式电阻炉温度调至650℃，烧制1h，然后研磨焙烧后的样品结块，检测结果略低于预期。根据分析，温度立即升至650℃。在持续的高温下，试样中的白铁矿及其残留物极易产生碳化物的混合物质，产生极强的团聚，影响实验分析。显然，直接的高温不利于实验。分析后，通过从低温逐渐加热去除样品中的硫、砷、碳等影响元素。根据对两种方法分析结果的准确度和精密度的讨论，获得了满意的结果。不仅解决了金精矿结果不稳定的问题，同时可以实现真正实用意义上的黄金质量指标的操控，满足生产工艺的要求。该方法灵巧、快速、准确、可靠[5]。因此，该方法在黄金生产中具有很大的实际意义，在高碳难溶样品中具有较高的宣传和使用价值。

从表中测试结果的对比可以看出，碘量法分析的含碳金精矿的含金量明显低于火法分析的结果。当然，较低的关键因素与碳有关，碳含量越高，误差越大，两者直接相关。因为碳在室温下的化学变异性很小，所以一直在不断地讨论和明确选择焙烧方法。在高温条件下，样品中的碳和氧被反射，通过二氧化碳的方式去除样品中的碳。首先，将温度设置为650℃。样品称重后放入焙烧炉，将箱式电阻炉温度调至650℃，烧制60min，然后烧制后的样品结块，检测结果略低于预期。实际效果。根据分析，温度立即升至650℃。在高温作用下，试样中的白铁矿及其残留物极易产生碳化物的混合物质，导致团聚过强，无法进行下一步分析操作。显然，立即高温不利于除碳。通过分析，采用从超低温逐渐升高温度的方法去除样品中的碳。再随机选取7个金精矿样品，称取20g，调温控至300℃，焙烧30min；然后调节温度控制到400℃，烘烤30min；将炉温调至500℃，烘烤30min；将炉温调至650℃，烘烤1h，取出冷却。并且在整个焙烧过程中，炉口微开，保证气体进入炉内，使样品中的碳与氧气充分反射，产生二氧化碳并蒸发。最后煅烧后的样品松散，不产生结块。然后用活性炭过滤碘量法进行金分析：将焙烧过的样品倒入400mL量杯中，沿杯壁缓慢加入100mL王水，（注意焙烧后样品较轻薄，必须沿着杯壁。添加以避免样品飞溅）。放在保温板上加热60min。注意不要蒸发干，蒸发干的结果偏低。煮至体积达到 50 mL。趁热加入明胶（50g/L）15mL。加水稀释至100mL，混合均匀。然后用活性炭过滤，用5%热盐酸冲洗杯中的沉淀物和布氏漏斗各4~5次，然后用20g/L氟化氢铵冲洗活性炭柱4~5次，5%热盐酸冲洗活性炭柱4~5次，蒸馏水洗活性炭柱4~5次。取出活性炭饼碳化、灰化，加饱和氯化钠溶液3-5滴，加王水2mL，置于水浴上溶解，蒸干后加2mL盐酸反复蒸干2次，蒸至无酸味。加5mL 7%冰醋酸溶解，冷却后加氟化氢铵0.2g，摇匀使铁络合，加2mLEDTA溶液，立即加碘酸钾0.3g，搅拌均匀，用硫代硫酸钠滴定，以淀粉为指示剂，滴至深蓝色消失为终点。

为了更好地比较结果的准确性，取相同的未经焙烧的样品实验对比。从实验数据说明含碳金精矿的分析是焙烧从低温到高温，可以达到很好的除碳效果，且样品不易结块，再选用活性炭过滤吸附-碘量法测金，研究结果与长春黄金研究院测定基本一致。同时，从表中可以得出，焙烧法不易造成样品中的金因其他反应而蒸发和损坏。

6 结语

从以上对比结果来看，虽然结果有误差，但并未超出我国标准误差范围，可以说明在碘量法测定金品位时，金精矿中含硫砷碳时，通过对样品逐步焙烧可以达到实际的去除干扰效果，样品不易结块。然后用活性炭吸附过滤-碘量法测定金，分析结果与长春黄金研究院测试中心的基本相同。同时，焙烧法不易造成样品中的金因其他反应而损失。