封闭水浴溶样-载碳泡塑吸附-电感耦合等离子体发射光谱法测定矿石中金含量

何树艳, 黄 劲, 詹 宝, 龚 园

(新疆地矿局 第一区域地质调查大队实验室，新疆 乌鲁木齐 830013)

封闭水浴溶样-载碳泡塑吸附-电感耦合等离子体发射光谱法测定矿石中金含量

何树艳, 黄 劲, 詹 宝, 龚 园

(新疆地矿局 第一区域地质调查大队实验室，新疆 乌鲁木齐 830013)

采用聚碳酸酯溶样瓶进行封闭水浴溶样，溶液加入NH4HF2和酒石酸配合其它干扰金属阳离子，加入载碳泡塑振荡吸附金，使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)直接测定. 方法检出限为0.005 09 μg/g，测定上限为150.0 μg/g，相对标准偏差(RSD)低于5.77%，消除了Ag、Sb和Fe等阳离子干扰，通过对不同含量金矿石标准物质的测定，取得了较高的准确度，可满足金矿石分析要求.

金；封闭水浴溶样；载碳泡塑；电感耦合等离子体发射光谱

矿石中的金主要以单质状态存在于地质样品中，在地壳中丰度为5×10-9,含量低且分布不均匀，一般都需要富集金才能测定[1]. 金含量的测定方法有很多种：火试金法、碘量法、氢醌容量法、原子吸收法、电感耦合等离子体光谱法及质谱法[2-7]等. 国家标准GB/T 20899.1-2007采用火试金富集矿石中金，结果准确，稳定性好，适用范围广，但分析手续复杂，劳动强度大，且对环境污染较大. 碘量法和氢醌容量法适用于品位大于0.5 g/t的试样[8]，但对于较高含量的样品，测定比较繁琐. 原子吸收法及质谱法对痕量金测定比较准确，但原子吸收法谱线干扰较大，质谱法对微量含量以上的样品测定比较困难. 金富集一般有泡塑吸附、活性炭和有机物吸附方法等. 泡塑吸附方法简单易行，但只适合痕量金的分析[1]. 活性炭和有机物吸附方法需要采用吸附柱抽滤吸附，劳动强度大，效率低. 在含活性碳粉的悬浮液中挤压泡塑，使活性碳微粒穿入泡塑内部，通过静电引力和分子引力作用，将活性碳粉微粒均匀地固定在三维空间内，这种由泡塑和活性碳组合的载碳泡塑具有对金强烈吸附作用，且灰化迅速，分离效果十分理想[1]. 本方法使用载碳泡塑吸附，电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定，对国家标准物质和实际样品进行了检测，结果表明，该方法具有操作简单、效率高、抗干扰强和准确度高等优点. 本方法适用于低含量样品的测试，结果比较准确，对高含量样品免去了稀释等处理方法，特别在批量测定不同含量样品时效果较好.

1 试验部分

1.1 仪器

iCAP 6300 Radial型电感耦合等离子体光谱仪(美国赛默飞世尔)；工作参数：分析波长 242.795 nm(该谱线周围无明显干扰)，RF功率1 150 W，冷却器流量15.0 L/min，辅助气流量0.5 L/min，雾化器流量0.7 L/min，样品冲洗30 s，分析最大积分时间：短波9 s，长波3 s，冲洗泵速50 rpm，分析泵速50 rpm，泵稳定时间5 s，垂直观测高度：12.0 mm.

1.2 试剂及材料制备

聚碳酸酯溶样瓶800 mL(安徽省福光公司，带盖)，20% KCl溶液、盐酸、硝酸、NH4HF2、无水乙醇、酒石酸均为分析纯. 痕量金及矿石金分析标准物质：GBW(E)070012、GBW07300、GBW07297、GBW07810，实际样品来自卡特巴拉苏金矿区.

金标准溶液(200.0 mg/L)：称取2.000 g高纯金(纯度大于99.99%)于100 mL烧杯中，加入50%的王水20 mL，沸水浴蒸发至干. 取下加入20 mL浓盐酸，继续在沸水浴蒸干，用盐酸和水溶解，移入盛有20 mL盐酸的1 L容量瓶中，用水准确稀释至刻度，摇匀.

金标准使用溶液：用10%王水逐级稀释金标准溶液.

泡塑(市售大张海绵)的制备：将大张的聚氨酯(或聚醚酯)泡塑裁剪成5 cm×5 cm×1 cm(约0.2 g)的小块，用5%的盐酸加热沸腾10 min洗净备用.

活性炭(市售医药级)的制备：用5%的盐酸浸泡加热沸腾，搅拌，澄清后，倒出上层漂浮物，重复以上步骤3～5次，将上层清液倒出，用5%的NH4HF2溶液浸泡5～7天后,抽滤烘干备用.

载碳泡塑的制备：将处理后的活性炭用蒸馏水调成浆，将处理过的泡塑放入活性炭浆里不停搅拌，挤压，用水冲洗至无炭粉颗粒脱落，重复以上步骤3～5次,直至泡塑变为全黑为止.

1.3 试验方法

称取样品20.0 g于方瓷舟中，置于马弗炉阶梯升温至650 ℃灼烧2 h，取出冷却转移至800 mL聚碳酸酯溶样瓶内，加100 mL 50%王水，盖上瓶盖，沸水浴1 h，取出冷却，加100 mL水、2 g NH4HF2、2 g酒石酸，放入一块处理好的载碳泡塑振荡40 min后取出泡塑洗净，用滤纸包裹泡塑放入30 mL瓷坩埚内滴加几滴无水乙醇，立即放入已预热至650 ℃的高温马弗炉内进行无臭无污染灰化，将灰分取出滴加2滴20% KCl溶液、2 mL现配王水，置于水浴上蒸至湿盐状，用10%的王水定容至50 mL容量瓶中，摇匀待测. 空白按以上步骤处理. 以样品空白作为标准系列空白，200.0 mg/L金标准溶液作为高标，按照1.1仪器工作条件进行测定.

2 结果与讨论

2.1 溶矿方式的选择

经王水溶解的金生成氯金酸(HAuCl4)和金的亚硝酰配合物. 当HAuCl4溶液在高于150 ℃时，会部分分解为Au+和Au0. 而经试验证明：泡塑和活性炭只对Au3+定量吸附，对Au+和Au0不产生吸附效应[9]. 大多金矿石溶矿方式都选择在三角瓶中通过电热板加热至体积为30 mL左右，再进行富集.这种溶液方式虽然简单易行，但如果电热板温度过高会使结果偏低. 虽然可以对温度进行控制，但是样品容易结块，产生水蒸气、酸气、氯气等，对环境污染较大[10]. 本文采用聚碳酸酯溶样瓶加盖封闭沸水浴溶样1 h，不仅很好的控制了溶样温度，而且在加压封闭环境下能更好的溶解样品.

2.2 样品焙烧阶段干扰消除

野外采集的矿石中往往含有硫、砷、碳及有机物等. 这些物质通常会干扰金的测定，通过将样品在650 ℃马弗炉内焙烧可去除. 但矿石中如果硫、砷、锑含量较高，一旦温度升高太快会使样品结块，影响溶样，导致结果偏低. 本文根据文献[11]，采取阶梯缓慢升温焙烧方法消除其干扰.

2.3 溶液共存元素干扰消除

样品溶解后的溶液中往往存在大量铁、铝、铬等阳离子，这些阳离子容易与金产生竞争吸附，堵塞泡塑微孔从而降低金的吸附率使灰分增加，影响测试效果. 本文采取在吸附前加入2 g NH4HF2可掩蔽这些阳离子. 对于含锑、钨、钼高的矿石本文采取加入2 g酒石酸配合掩蔽[11]. 未加掩蔽剂和加入之后对实际样品的测定结果如表1所列.

表1 未加掩蔽剂和加入之后实际样品测定结果对比Table1 Contrastofresultsofsampleswithandwithoutmaskingagent (μg/g)

2.4 方法检出限、测定上限

取金标准溶液(200.0 mg/L)1.0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 mL，质量分数相当于(按取样质量20.0 g计算)10.0、20.0、50.0、100.0、150.0、200.0 μg/g，按照1.3的分析方法测定，确定其方法测定上限为150.0 μg/g,在此区间内，Y=0.999 7X,r=0.999 9.

2.5 方法精密度、准确度和回收率

选择含量由低到高的4种金矿石样品分别平行测定6次，计算相对标准偏差RSD以表征其精密度，计算相对误差允许限YG和相对误差以计算其准确度. 其中，一份样品在定容前加入金标准溶液(200.0 mg/L) 0.5、2.5、3.0、5.0 mL，质量分数相当于(按取样质量20.0 g计算)1.0、5.0、30.0、50.0 μg/g进行回收率试验，结果如表2所列.

表2 方法精密度、准确度和回收率Table2 Precision, accuracy, andrecoverytests

2.6 实际样品检测

分别采用本方法和氢醌容量法对实际样品进行测定的结果如表3所列. 由表3可知，两种方法并无显著差异.

表3 本方法和氢醌容量法对比及偏差Table3 Contrastofthismethodandhydroquinonevolumetricmethodanddeviance

3 结语

本方法采用封闭式水浴溶样，不仅控制了溶样温度，而且使样品能更好分解. 在焙烧过程中采用阶梯升温和吸附前加入配合掩蔽剂有效的去除了干扰. 用处理后的载碳泡塑吸附溶液中的金进行测定，检出限为0.005 09 μg/g，测定上限达到了150.0 μg/g，RSD均小于6%，其分析效率相比传统的富集方法大大提高，适合大多数金矿石分析. 由于地质样品金含量分布不均匀，低含量及高含量同时测定时比较困难，本方法使用载碳泡塑吸附，ICP-OES测定，具有操作简单、效率高、抗干扰强和准确度高等优点，测试低含量样品比较准确，而高含量样品则免去了稀释等处理步骤，尤其是高、低含量同时存在时测定效果较好.

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DeterminationofGoldContentinCiccOreUsingaClosedWaterBathSample-LoadedCarbonFoamPlastic-InductivelyCoupledPlasmaOpticalEmissionSpectrometricMethod

HE Shu-yan，HUANG Jjin，ZHAN Bao，GONG Yuan

(LaboratoryoftheFirstRegionalGeologicalSurveyBrigadeXinjiangBureauofGeologyandMineralResources,Urumqi830013,China)

A polycarbonate sample bottle sealed water bath with digestion solution was used. In the digestion solution NH4HF2and tartaric acid coordinated with other interfering metal cations were added. A loaded carbon foam plastic was added to adsorp gold. After a series of treatment, the sample was determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES). The detection limit was 0.005 09 μg/g, the determination limit was 150 μg/g, relative standard deviation(RSD) was less than 5.77%, the interference of Ag, Sb，Fe was eliminated. Through the determination of gold ore reference materials in different contents, the results were of high accuracy, so the method can fully meet the requirements the analysis of gold ore.

gold;closed water bath sample;loaded carbon foam plastic; ICP-OES

分析测试新成果(256～260)

2017-09-25;

2017-12-06.

何树艳(1986-),男，实验测试工程师，从事岩矿分析工作，E-mail:316895529@qq.com

黄劲，男，实验测试工程师，研究方向：岩矿分析测试，E-mail:49525109@qq.com.

O657.32

B

1006-3757(2017)04-0256-05

10.16495/j.1006-3757.2017.04.008