连续光源原子吸收光谱法直接测定矿石中金

朱国忠，喻生洁，徐艳燕，孙 瑞，马 群，郝凤梅，吴雪琳

(1.国家镍钴新材料工程技术研究中心； 2.甘肃精普检测科技有限公司； 3.金川集团有限公司检测中心)

引 言

含金矿石有矽卡岩型矿石、蚀变岩型矿石和石英脉型矿石等，矿石中金量一般在10-6数量级。按照GB/T 20899.1—2019 《金矿石化学分析方法 第1部分：金量的测定》[1]，矿石中金采用火试金富集之后进行测定，结果准确，但操作比较繁琐，且需要使用较多的试剂，分析成本较高。矿石中金的其他富集、测定方法也有很多报道，湿法富集包括活性炭吸附[2]、萃取[3]、泡沫塑料吸附[4-5]、壳聚糖吸附[6]等，测定方法包括分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、原子吸收光谱法等；采用原子吸收光谱法直接测定矿石中金量的方法也有报道，但仅限于高含量金的测定[7]，对共存组分含量也有较高要求，使用范围有限。

高分辨率连续光源原子吸收光谱仪波长分辨率很高，可大大降低光谱干扰效应，因此允许测定体系中存在相对较高含量的其他元素，从而使较高共存元素中微量组分的直接测定成为可能，已经用于矿石[8-9]、金属材料[10]、土壤[11]、食品[12]等物料中痕量组分的测定。本文通过大量实验，确定了连续光源原子吸收光谱法直接测定矿石中金的分析条件，经湿法处理后直接进行微量金的测定，可大大缩短分析检测时间，降低试剂成本，减少使用铅等给操作人员和环境造成的危害，具有显著的应用价值。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

CONTRAA300连续光源原子吸收光谱仪(德国耶拿分析仪器有限公司)。

盐酸、硝酸、高氯酸，均为分析纯。

金标准贮存溶液：称取金粉(w(Au)>99.90 %)0.500 0 g，用15 mL王水溶解，加热至体积约为2 mL；移入500 mL容量瓶中，加入10 mL王水，定容。该标准贮存溶液中金质量浓度为1.000 mg/mL。

金标准溶液：移取金标准贮存溶液10.0 mL于500 mL容量瓶中，加入10 mL王水，定容。该标准溶液中金质量浓度为20.00 μg/mL。

1.2 标准曲线绘制

移取金标准溶液0，2.5，5.0，7.5，10.0，15.0，20.0 mL于一系列100 mL容量瓶中，加入2 mL王水，以水定容。在连续光源原子吸收光谱仪上，以2 %王水溶液调零，测定吸光度，仪器自动绘制标准曲线。该标准曲线线性范围0～4 μg/mL，线性相关系数R=0.999 5。

1.3 实验方法

准确称取5～30 g过180目筛网的金矿石样品，加入20～30 mL盐酸，加热溶解约15 min；加入20 mL硝酸、2～5 mL高氯酸，加热溶解至白烟冒净；加入20～50 mL王水，加热溶解，蒸发至体积不超过5 mL，取下，冷却；加水至约50 mL，加热煮沸5～10 min，冷却至室温；移入100 mL容量瓶中，定容，干过滤。滤液于连续光源原子吸收光谱仪上在最佳工作条件下进行测定，以2 %王水作为参比溶液。

2 结果与讨论

2.1 样品处理方式

实验选用低硫石英脉型金矿石样品(2.46 g/t)和高硫金矿石样品(1.60 g/t)，采用不同样品处理方式进行处理，测定结果见表1。

表1 样品处理方式实验结果

从表1可以看出：不管是低硫石英脉型金矿石还是高硫金矿石，采用焙烧，王水溶解，以及盐酸+硝酸+高氯酸除硫，王水溶解2种样品处理方式的测定结果均符合要求。综合考虑,实验选择全湿法处理，即采用盐酸+硝酸+高氯酸除硫，王水溶解样品。

2.2 仪器工作条件

实验选择有利于连续光源原子吸收光谱仪灵敏度提高的测定条件，最终确定的仪器最佳工作条件见表2。

表2 仪器最佳工作条件

2.3 介质选择

实验采用王水溶解样品，如遇含硫样品则先采用盐酸、硝酸、高氯酸除硫，后采用王水溶解样品。考察了盐酸、硝酸、王水3种介质对测定的影响，当上述3种介质酸度为10 %以上时，火焰易熄灭；当介质酸度为5 %～10 %时，随着介质酸度增大，吸光度略有增大；当介质酸度为2 %～5 %时，吸光度基本稳定。综合考虑，选用2 %～5 %王水作为测定介质，选用2 % 王水作为参比溶液。

2.4 干扰及消除

2.4.1 共存元素的干扰

由于样品中金含量低，导致样品称样量较大，共存元素含量较高，这是原子吸收光谱法测定金的主要干扰来源，本文重点考察了共存元素对金测定的干扰。

谱线干扰，主要来源于样品中铁、钴、镍、锰、铜等谱线复杂的共存元素。按照实验方法，在2.00 μg/mL金标准溶液中，加入10.0 mg/mL铁、锰、铜的氯化物或硝酸盐，5.0 mg/mL镍的氯化物或硝酸盐，2.0 mg/mL钴的氯化物或硝酸盐，考察242.80 nm处谱线吸收情况及吸光度变化情况，结果见图1和表3。

图1 金元素在杂质元素中的谱图

表3 主要杂质元素对测定的干扰

从图1和表3可以看出：本方法具有良好的波长分辨率，即使谱线复杂、含有较高含量的铁、钴、镍等元素也没有产生谱线干扰。

其他元素的干扰，主要考察了金矿石中共存的硅、铝、镁、钙、钾、钠、银、铅、锌、磷、硫酸根离子等的干扰。实验选用2.00 μg/mL金标准溶液，加入2 %王水，以测定结果相对标准偏差的±5.0 %为限。结果表明，各杂质元素对金量测定不产生干扰的量分别为硅5.0 mg/mL、铝5.0 mg/mL、镁5.0 mg/mL、钙 5.0 mg/mL、钾 1.0 mg/mL、钠 2.0 mg/mL、银0.5 mg/mL、铅 8.0 mg/mL、锌 8.0 mg/mL、磷1.0 mg/mL、硫酸根离子2.0 mg/mL。

2.4.2 背景吸收及校正

当测定体系中盐类总质量浓度达到50 mg/mL时，会产生一定的背景吸收值，对测定结果造成影响。实验考察了3种背景模式对测定的影响，结果见表4。

表4 背景吸收及校正结果

从表4可以看出：采用自动扣除背景基本能满足测定要求，但采用建模扣除背景更接近标准值。对于大宗样品，推荐采用建模扣除背景进行测定，以得到更加准确的测定结果。

2.5 检测限和测定范围

采用含有背景基体的金标准溶液，在设定条件下，平行测定11次，测定结果的标准偏差为0.000 9 μg/mL，以10倍标准偏差计算方法检出下限。实验称样量20 g，测定体积100 mL，本方法测定下限为0.045 g/t，测定范围0.05～200 g/t，超出范围可分取后测定。

2.6 加标回收率实验

选取不同含量的2个金矿石样品，加入不同量的金标准溶液，按照实验方法进行测定，结果见表5。

表5 加标回收率实验结果

从表5可以看出，本方法加标回收率为96.7 %～104.0 %，满足金矿石样品的测定要求。

2.7 方法的精密度

实验选用4个样品进行方法的精密度实验，每个样品平行测定11次，结果见表6。

表6 方法的精密度实验结果

从表6可以看出，本方法测定结果的相对标准偏差≤5.0 %，具有良好的精密度。

2.8 方法对比

选取5个不同金含量的样品进行方法的准确度验证实验，其中2个样品为标准样品，3个样品采用火试金—分光光度法进行测定，结果见表7。

表7 方法对比结果

从表7可以看出，本方法测定结果与标准值及火试金—分光光度法测定结果一致，准确度好。

3 结 语

采用连续光源原子吸收光谱法直接测定矿石中的金，通过对样品处理方式、仪器工作条件、介质选择、干扰及消除等条件进行优化获得了最佳条件。本方法操作简单，重现性好，测定结果可靠，可满足矿山和选矿的检测要求，具有较好的推广应用价值。