火试金-重量法测定硫铁矿中的金和银

王国栋，陈 健

（江苏北矿金属循环利用科技有限公司，江苏 徐州 221000）

硫铁矿作为一种重要的化学矿物原料，当前主要用于制造硫酸，但其含有金（Au）和银（Ag）元素。随着我国经济的发展，人们对金和银的需求增大，研究硫铁矿中金银含量测定具有非常重要的意义。火试金法是金属分析的传统方法之一，一直是贵金属检测的首选方法。火试金-重量法操作简单，准确率高，硫铁矿样品经过熔融、灰吹、分金处理，得到分金液中杂质质量和金质量，并利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）去除杂质干扰，得到准确的金银含量。

1 试验部分

1.1 试剂及规格

一是无水碳酸钠，为粉状，工业纯；二是氧化铅，为粉状，工业纯；三是硼砂，为粉状，工业纯；四是二氧化硅，为粉状，工业纯；五是硝酸钾，分析纯；六是硝酸，优级纯；七是乙酸，优级纯。

1.2 仪器和设备

一是试金炉，温度最高为1 200 ℃；二是灰吹炉，温度最高为1 050 ℃；三是黏土坩埚，容积约为320 mL； 四是分析天平，精度为1 mg；五是超微量天平，精度为1 μg；六是电炉，最高温度为600 ℃；七是电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP－AES）；八是镁砂灰皿，深度约为16 mm；九是瓷坩埚。

1.3 试验步骤

1.3.1 配料

在黏土坩埚中加入无水碳酸钠35 g、氧化铅100 g、 硼砂17 g、二氧化硅10 g 和适量的硝酸钾，用分析天平称取15 g 硫铁矿样品（精确到0.01 g），用工具搅拌均匀，在表面覆盖6 mm 的覆盖剂。

1.3.2 熔融

试金炉中放入混匀的硫铁矿样品，进炉温度控制在865 ℃左右。炉温在45 min 左右升到1 150 ℃，再保温15 min 后出炉。提前将铸铁模预热，然后将熔融物倒入铸铁模中，待冷却到室温后，将铅扣取出，干净去除铅扣表面熔渣。

1.3.3 灰吹

提前将灰皿放入960 ℃的灰吹炉中预热30 min，预热完成后将铅扣放入灰皿中，待铅液表面的黑膜消失后，打开炉门，将炉温降到850 ℃进行灰吹。当合粒出现闪光点后，夹出灰皿，冷却。

1.3.4 合粒称重

将灰吹得到的合粒取至瓷坩埚中，用提前配好的冰乙酸（1+3）清洗合粒。清洗干净后，将瓷坩埚放在电炉上烘干，冷却后，在超微量天平上称取合粒质量。

1.3.5 分金和称重

为方便分金，应将合粒锤成薄片（厚度0.3 ～ 0.4 mm），然后将其置于瓷坩埚中，加入热硝酸（1+7）进行分金反应，待合粒完全溶解后，将分金液移至50 mL 的烧杯中待用。瓷坩埚中再加入浓硝酸（1+1）继续进行分金反应，30 min 后取下，倒出硝酸银溶液，用纯水将金清洗干净，然后将瓷坩埚放在500 ℃左右的电炉上烘干，5 min 后取下，冷却至室温，用超微量天平称得金的质量。

1.4 分金液的处理

在分金得到的分金液中加入10 mL 盐酸，盖上表面皿，将混合液放在电炉上加热至近沸，然后取下烧杯冷却，将烧杯中的溶液与沉淀物移至25 mL 比色管中，用纯水稀释至刻度，摇匀后静置，澄清后待测。

1.5 绘制工作曲线

在100 mL 容量瓶中分别加入0.00 mL、1.50 mL、 3.00 mL、5.00 mL、10.00 mL 的混合标准溶液，分别加入15 mL 盐酸，用纯水稀释至刻度后摇匀，在电感耦合等离子体原子发射光谱仪的最佳条件下，测定铅、铋、铂、钯、金的发射强度，并根据各元素的发射强度，绘制工作曲线。

1.6 分析结果计算

通过工作曲线可以得到各元素的浓度，根据各元素的浓度计算出分金液中杂质质量、金质量，单位均为mg。其计算公式分别为：

式中：为杂质中铅的浓度，mg/L；为杂质中铋的浓度，mg/L；为杂质中铂的浓度，mg/L；为杂质中钯的浓度，mg/L；为杂质中金的浓度，mg/L；为杂质的定容体积，mL。

按式（3）、式（4）分别计算硫铁矿样品的金银含量，其中金含量以表示，银含量以表示，单位均为g/t。

式中：为硫铁矿样品质量，g；为杂质中金质量，mg；为所用氧化铅中金质量，mg；为合粒质量，mg；为所用氧化铅中银质量，mg。

2 结果与讨论

2.1 硝酸钾加入量试验

对于硫含量较高的硫铁矿，硝石法适用性好，可调节性强，造渣清脆，铅扣表面光洁。但试样硫含量过高，不易控制铅扣的大小。取不同硫含量的试样，添加适量硝酸钾，进行还原力测定，结果如表1 所示。硝酸钾加入量与试样硫含量存在密切联系，用公式可以表示为：

表1 硝酸钾加入量试验结果

式中：为硝酸钾加入量，g；为称样量，g；为硫铁矿样品的硫含量，%；35 为铅扣质量，g；4 为硝酸钾的氧化力。

2.2 配料比试验

硅酸度是火试金配料的重要参考依据，试验采用不同的硅酸度来比较样品中金、银的含量变化，用来确定合适的配料比例，结果如表2 所示。由表2 可以看出，当硅酸度小于0.8 时，熔渣流动性较好，但富集金银的能力较差，导致金银的测定结果偏低；硅酸度大于1.3 时，熔渣黏度大，流动性差，出现挂铅现象，测定结果偏低；硅酸度介于0.8 ～1.3 时，熔渣流动性好，金银测定结果稳定。经综合分析，配料的硅酸度应该取1.1。

表2 不同硅酸度下配料对金银测定结果的影响

2.3 灰吹温度试验

火试金-重量法中，灰吹温度对金银的测定结果有较大影响。针对灰吹温度进行试验，结果如表3所示。

表3 灰吹温度试验结果

由表3 可知，灰吹温度在830 ℃以下时，铅扣冻结，灰吹无法正常进行。温度超过850 ℃时，铅扣不会冻结，可正常灰吹。但随着温度的升高，金、银损失加大，导致测定结果偏低。经综合分析，当灰吹温度为850 ℃时，金、银测定结果稳定。因此，选择850 ℃进行灰吹。

2.4 加标回收试验

按照火试金标准方法做加标回收试验，称取定量的金、银加入硫铁矿样品中，通过分析得到金银质量，再计算出金、银的加标回收率。试验结果如表4 所示。由表4 可知，金加标回收率为98.7%～100.4%，银加标回收率为98.4%～99.9%，金、银的加标回收率较高，此方法适用于硫铁矿金银检测的要求。

表4 金、银加标回收试验结果

2.5 精密度试验

根据火试金精密度测定方法，选取3 个硫铁矿标准样品（A、B、C），每个样品平行测定7 次，测定结果如表5 所示。由表5 可知，火试金-重量法测定硫铁矿中金银含量时，金的相对标准偏差（）为1.15%～1.98%，银的为0.69%～1.10%，测定结果稳定，精密度高。

表5 精密度试验结果

3 结论

本文通过开展试验，利用火试金-重量法测定硫铁矿样品的金银含量。试验结果表明，金加标回收率 为98.7% ～100.4%，为1.15% ～1.98%；银加标回收率为98.4%～99.9%，为0.69%～1.10%。此方法操作简单，代表性强，准确率高，适用于硫铁矿中金、银含量的测定，可以快速准确地测定硫铁矿的金银含量。