① 任務貴金屬分析方法的選擇
任務描述
貴金屬元素由於其性質的特殊性,在樣品溶解、分離富集等方面與一般元素有很大的不同之處。通過本次任務的學習,加深對貴金屬元素性質的了解,能根據礦石的特性、分析項目的要求及干擾元素的分離等情況正確選擇分離和富集方法,學會基於被測試樣中貴金屬元素含量的高低不同以及對分析結果准確度的要求不同而選用適當的分析方法,能正確填寫樣品流轉單。
任務分析
一、貴金屬在地殼中的分布、賦存狀態及其礦石的分類
貴金屬元素是指金、銀和鉑族(銠、釕、鈀、鋨、銥、鉑)共8 種元素,在元素周期表中位於第五、六周期的第Ⅷ族和第IB副族中。由於鑭系收縮使得第二過渡元素(釕、銠、鈀、銀)與第三過渡元素(鋨、銥、鉑、金)的化學性質相差很小,因此貴金屬元素的化學性質十分相近。
鉑族元按其密度不同,分為輕重兩族。釕、銠、鈀為輕族;鋨、銥、鉑為重族。
金在自然界大都以自然金形式存在,也能和銀、銅和鉑族元素形成天然合金。根據最新研究成果,金的地殼豐度值僅為1 ng/g。金礦床中伴生的有用礦產很多。在脈金礦或其他原生金礦床中,常伴生有銀、銅、鉛、鋅、銻、鉍和釔等;在砂金礦床中,常伴生有金紅石、鈦鐵礦、白鎢礦、獨居石和剛玉等礦物。此外,在有色金屬礦床中,也常常伴生金。金的邊界品位一般為1 g/t。一般自然金里的金含量大於80%,還有少量的銅、鉍、銀、鉑、銻等元素。
銀在地殼中的平均含量為1×10-7,在自然界多以硫化物形式存在,單獨存在的輝銀礦(Ag2S)很少遇見,而且主要伴生在銅礦、鉛鋅礦、銅鉛鋅礦等多金屬硫化物礦床和金礦床中。在開采和提煉銅、鉛、鋅、鎳和金主要組分時,可順便回收銀。一般含銀品位達到5~10 g/t即有工業價值。
鉑族元素在自然界分布量很低,鉑在地殼中的平均豐度僅為5×10-9,鈀為5×10-8。它們和鐵、鈷、鎳在周期表上同屬第Ⅷ族,因此也與鐵、鈷、鎳一樣,具有親硫性。鉑族元素常與鐵元素共生,它們主要富集在與超基性岩和基性岩有關的銅鎳礦床、鉻鐵礦床和砂礦床內。銅鎳礦床中所含鉑族元素以鉑、鈀為主,其次是銠、釕、鋨、銥。鉻鐵礦中所含鉑族元素以鋨、釕、銥為主。鉑族元素之間,以及它們與鐵、鈷、鎳、銅、金、銀、汞、錫、鉛等元素之間能構成金屬互化物。在自然界存在自然鉑和自然鈀。自然鉑含鉑量為84%~98%,其餘為鐵,及少量鈀、銥、鎳、銅等。自然鈀含鈀量為86.2%~100%,同時含有少量鉑、銥、銠等。自然釕很少見,我國廣東省發現的自然釕中含有91.1%~100% 的釕。鉑族元素還可以與非金屬性較強的第Ⅵ主族元素氧、硫、硒、碲及第V主族元素砷、銻、鉍等組成不同類型的化合物。目前已知的鉑族元素礦物有120多種。在一些普通金屬礦物(如黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃鐵礦、鉻鐵礦等)以及普通非金屬礦物(如橄欖石、蛇紋石、透輝石等)中也可能含有微量鉑族元素。
鉑族元素的共同特性是具有優良的抗腐蝕性、穩定的熱電性、高的抗電火花蝕耗性、高溫抗氧化性能以及良好催化作用,故在工業上應用很廣泛,特別是在國防、化工、石油精煉、電子工業上不可缺少的重要原料。
二、貴金屬的分析化學性質
(一)化學性質
1.金
金具有很高的化學穩定性,即使在高溫條件下也不與氧發生化學作用,這大概就是在自然界中能夠以自然金甚至是以微小金顆粒存在的重要原因。金與單一的鹽酸、硫酸、硝酸和強鹼均不發生化學反應。金能夠溶解在鹽酸和硝酸的混合酸中,其中在王水中的溶解速率是最快的。用於分析化學中的金標准溶液通常就是以王水溶解純金來制備,但需要用鹽酸反復蒸發除去多餘的硝酸或氮氧化合物。在有氧化劑存在的鹽酸中,如 H2O2、KMnO4、KClO3、KBrO3、KNO3和溴水等,金也能夠很好被溶解,這主要是由於鹽酸與氧化劑相互作用產生新生態的氯氣同金發生反應所致。
2.銀
銀有較高的化學穩定性,常溫下不與氧發生化學作用,在自然界同樣能夠以元素形態存在。當與其他元素發生化學反應時,通常形成正一價的銀化合物。在某些條件下也可生成正二價化合物,例如AgO和AgF2,但這些化合物不穩定。
金屬銀易溶於硝酸生成硝酸銀,也易溶於熱的濃硫酸生成硫酸銀,而不溶於冷的稀硫酸中。銀在鹽酸和王水中並不會很快溶解,原因在於初始反應生成的Ag-以AgCl沉澱沉積在金屬表面而形成一層灰黑色的保護膜,阻止了銀的進一步溶解。但是如果在濃鹽酸中加入少量的硝酸,銀的溶解是比較快的。這是因為形成的 AgCl 又生成可溶性的[AgCl2]-配離子。這一反應對含銀的貴金屬合金材料試樣的溶解是很有用的。銀與硫接觸時,會生成黑色硫化銀;與游離鹵作用生成相應的鹵化物。銀飾品在空氣中長久放置或佩戴後失去光澤常常與其表面上硫化物及其氯化物的形成有關。在有氧存在時,銀溶解於鹼金屬氰化物而生成[Ag(CN)2]-配離子。銀在氧化劑參與下,如有Fe3+時也能溶於酸性硫脲溶液而形成復鹽。
3.鉑族金屬
鉑族金屬在常溫條件下是十分穩定的,不被空氣腐蝕,也不易與單一酸、鹼和很多活潑的非金屬元素反應。但是在確定的條件下,它們可溶於酸,並同鹼、氧和氯氣相互作用。鉑族金屬的反應活性在很大程度上依賴於它們的分散性以及同其他元素,即合金化的元素形成中間金屬化合物的能力。
就溶解能力而言,鉑族金屬粉末較海綿狀的易於溶解,而塊狀金屬的溶解是非常緩慢的。與無機酸的反應,除鈀外,鉑族金屬既不溶於鹽酸也不溶於硝酸。鈀與硝酸反應生成Pd(NO3)2。海綿鋨粉與濃硝酸在加熱條件下反應生成易揮發的OsO4。鈀、海綿銠與濃硫酸反應,生成相應的PdSO4、Rh2(SO4)3。鋨與熱的濃硫酸反應生成OsO4或OsO2。鉑、銥、釕不與硫酸反應。王水是溶解鉑、鈀的最好溶劑。但王水不能溶解銠、銥、鋨和釕,只有當它們為高分散的粉末和加熱條件下可部分溶解。在有氧化劑存在的鹽酸溶液中(如H2O2、Cl2等)於封管的壓力條件下,所有的鉑族金屬都能被很好地溶解。
通常,鹼溶液對鉑族金屬沒有腐蝕作用,但當加入氧化劑時則有較強的相互作用。如OsO4就能夠在鹼溶液中用氯酸鹽氧化金屬鋨來獲得。在氧化劑存在條件下,粉末狀鉑族金屬與鹼高溫熔融,反應產物可溶於水(對於Os和Ru)、鹽酸、溴酸和鹽酸與硝酸的混合物中,由此可將難溶的鉑族金屬轉化為可溶性鹽類。高溫熔融時,常用的混合熔劑有:NaOH+NaNO3(或NaClO3)、K2CO3+KNO3、BaO2+BaNO3、NaOH+Na2O2和Na2O2等。利用在硝酸鹽存在條件下的NaOH或KOH的熔融、利用Na2O2的熔融以及利用BaO2的高溫燒結方法通常被認為是將鉑族金屬如銠、銥、鋨、釕轉化成可溶性化合物的方便途徑。
在鹼金屬氯化物存在條件下,鉑族金屬的氯化作用同樣是將其轉化成可溶性化合物的最有效途徑之一。
(二)貴金屬分析中常用的化合物和配合物
1.貴金屬的鹵化物和鹵配合物
貴金屬的鹵化物或鹵配合物是貴金屬分析中最重要的一類化合物,尤其是它們的氯化物或氯配合物。因為貴金屬分析中大多數標准溶液的制備主要來自這些物種;鉑族金屬與游離氯反應,即氯化作用,被廣泛用於分解這些金屬;更重要的是在鉑族金屬的整個分析化學中幾乎都是基於在鹵配合物水溶液中所發生的反應,包括分離和測定它們的方法。
鉑族金屬配合物種類繁多,能與其配位的除鹵素外,還有含O、S、N、P、C、As等配位基團,常見的有
2.貴金屬氧化物
金、銀的氧化物在分析上並不重要。金的氧化物有Au2O3、Au2O,Au2O很不穩定,與水接觸分解為Au2O3和Au。用硝酸汞、乙酸鹽、酒石酸鹽等還原劑還原Au(Ⅲ)可得到Au2O。Au(Ⅲ)與NaOH作用時,生成Au(OH)3沉澱。通常,Au(OH)3以膠體形態存在,所形成的膠粒直徑一般為80~200 nm。
向銀溶液中小心加入氨溶液時可形成白色的氫氧化銀。當以鹼作用時則有棕色的氧化銀析出。氧化銀呈鹼性,能微溶於鹼並生成[Ag(OH )2]-;在300℃條件下分解為 Ag和O2。
鉑族金屬及其化合物在空氣中灼燒可形成各種組分的氧化物。由於許多氧化物不穩定,或者穩定的溫度范圍比較窄,或者某些氧化物具有揮發性,因此在用某些分析方法測定時要十分注意。例如,一些採用重量法的測定需在保護氣氛中灼燒成金屬後稱重。Os(Ⅷ)、Ru(Ⅷ)的氧化物易揮發,這也是與其他貴金屬分離的最好方法。鉑族金屬對氧的親和力順序依次為:Pt<Pd<Ir<Ru<Os。鉑的親和力最差,但粉末狀的鉑能很好與氧結合。貴金屬的氧化物在溶液中多呈水合氧化物形式存在。
3.貴金屬的硫化物
形成硫化物是貴金屬元素的共性,但難易程度不同。其中IrS生成較難,而PdS、AgS較容易形成。貴金屬硫化物均不溶於水,其溶解度按下列順序依次減小:Ir2S3、Rh2S3、PtS2、RuS2、OsS2、PdS、Au2S3、Ag2S。在貴金屬的氯化物或氯配合物(銀為硝酸鹽)溶液中,通入H2S氣體或加入Na2S溶液可得到相應的硫化物沉澱。
4.貴金屬的硝酸鹽和亞硝酸鹽化合物或配合物
在貴金屬的硝酸鹽中,AgNO3是最重要的化合物。分析中所用的銀標准溶液都是以AgNO3為初始基準材料配製的。其他貴金屬的硝酸鹽及硝基配合物不穩定,易水解,在分析中較少應用。鉑族金屬的亞硝基配合物是一類十分重要的配合物。鉑族金屬的氯配合物與NaNO2在加熱條件下反應,生成相應的亞硝基配合物。這些配合物很穩定,在pH 8~10的條件下煮沸也不會發生水解。利用這種性質可進行貴金屬與賤金屬的分離。
三、貴金屬礦石礦物的取樣和制樣
含有貴金屬元素的樣品在分析之前必須具備兩個條件:①樣品應是均勻的;②樣品應具有代表性。否則,無論分析方法的准確度如何高或分析人員的操作如何認真,獲得的分析結果往往是毫無意義的。此外,隨著科學技術的發展,貴金屬資源被廣泛應用於各工業部門和技術領域,由於貴金屬資源逐漸減少,供需矛盾日漸突出,其價格日趨昂貴,因此對分析結果准確性的要求比其他金屬要高。
貴金屬礦石礦物的取樣、加工是為了得到具有較好代表性和均勻性的樣品,使所測試樣品中貴金屬的含量能夠較真實地反映原礦的情況,避免取樣帶來的誤差。貴金屬在自然界中的賦存狀態很復雜,又由於貴金屬元素的含量較低,故分析試樣的取樣量必須滿足兩個因素:①分析要求的精度;②試樣的均勻程度,即取出的少量試樣中待測元素的平均含量要與整個分析試樣中的平均含量一致。實際上貴金屬元素在礦石中的分布並不均勻,往往集中在少數礦物顆粒中,要達到取出的試樣與總試樣完全一致的要求是很難做到的。因此,只能在滿足所要求的分析誤差范圍內進行取樣,增加取樣量,分析誤差可能會減小。試樣中貴金屬礦物的破碎粒度與取樣量有很大關系,粒度愈大,試樣愈不均勻,取樣量也應愈大,因此加工礦物試樣時應盡可能磨細。為了達到一定的測量精度,除滿足上述取樣量的條件外,還應滿足測定方法的靈敏度。
一般的礦樣,可按常規方法取樣、制樣。金多以自然金的形式存在於礦石礦物中,它的粒度變化較大,大的可達千克以上,而微小顆粒甚至在顯微鏡下都難以分辨。金的延展性很好,它的破碎速度比脈石的破碎速度慢,因此對未過篩的和殘留在篩縫中的樣品部分絕對不能棄之,此部分大多含有自然金。金礦石的取樣與加工一般按切喬特經驗公式進行。對於比較均勻的樣品,K取值為0.05,一般金礦石樣品,K取值為0.6~1.5。
對於較難加工的金礦石,在棒磨之前加一次盤磨碎樣並磨至0.154mm,因為棒磨機的作用是用鋼棒沖擊和擠壓岩石再磨細金粒,能滿足一般金粒較細的試樣所需的破碎粒度。含有較粗金粒的試樣,用棒磨機只能使金粒壓成片狀或帶狀,達不到破碎的目的。而盤磨機是利用搓壓的作用力使石英等硬度較大的物料搓壓金粒來達到破碎的目的。
在金礦樣的加工過程中,應注意以下幾個方面:
(1)如果礦樣量在1kg以下,碎樣時應磨至200目。一半送分析用,一半作為副樣。如果礦樣量在1 kg以上,按加工流程進行破碎,作基本分析的樣品重量不應少於500~600 g。
(2)若樣品中含有明金時,應增設80目過篩和篩上收金的過程。
(3)對於1∶20萬區域化探水系沉澱物樣品,應將原分析樣混勻後分取40g,用盤磨粉碎至200目,混勻後作為金的測定樣。
(4)在過篩和縮分過程中,任何時間都不能棄去篩上物和損失樣品。
(5)所使用的各種設備每加工完一個樣品後必須徹底清掃干凈,並認真檢查在縫隙等處有無金粒殘留。
(6)礦樣經棒磨機粉碎至200 目後,送分析之前必須再進行混勻,以防止因金的密度大在放置時間過久或運送過程中金下沉而導致樣品不均勻。
由於金在礦石中的不均勻性,要製取有代表性、供分析用的礦樣,應盡可能地增大礦石取樣量。在磨樣過程中,對分離出粗粒的金應分別處理。其他貴金屬礦樣的取樣與加工要比金礦石的容易。
為了獲得准確的分析結果,貴金屬試樣在分析之前,取樣與樣品的加工,試樣的分解將是整個分析工作中的重要環節。另一方面,由於在大多數的分析方法中,獲得的分析結果常常是通過與已知的標准物質的含量,包括標准溶液和標准樣品進行比較獲得的,因此,准確的分析結果同樣也依賴於貴金屬標准溶液的准確制備。
四、貴金屬礦樣的樣品處理技術
貴金屬礦石礦物的分解有其特殊性,是分析化學中的難題之一。因為多數貴金屬具有很強的抗酸、鹼腐蝕的特點,常用的無機溶劑和分解技術難以分解。
含銠、銥和釕等試樣,在常溫、常壓,甚至較高溫度、壓力下用王水也難以分解。
砂鉑礦多由超基性岩體中的鉻-鉑礦風化次生而成,其密度及硬度極高、化學惰性極強,在高溫、高壓條件下溶解也較慢。
鋨銥礦是以鋨和銥為主的天然合金,晶格類型的差別較大(銥為等軸晶系,鋨為六方晶系)。含鋨高時稱為銥鋨礦,呈鋼灰色至亮青銅色;含銥高時稱為鋨銥礦,呈明亮錫白色。它們的密度都很大,性脆且硬,含銥、釕高時磁性均較強,鋨高時相反。化學性質也都很穩定,於王水中長時間煮沸難以被分解。
為了分解這些難溶物料,需要引入一些特殊的技術,如焙燒預處理技術、鹼熔融技術、加壓酸消解技術等。
(一)焙燒預處理方法
貴金屬在礦石中除以自然金、自然鉑等形式存在外,還以各種金屬互化物形式存在,並常伴生在硫化銅鎳礦和其他硫化礦中。用王水分解此類礦樣時,由於硫的氧化不完全,易產生元素硫,並吸附金、鉑、鈀等,使測定結果偏低,尤其對金的吸附嚴重,故需要先進行焙燒處理,使硫氧化為SO2而揮發。焙燒溫度的控制是很重要的,溫度過低,分解不完全;溫度過高,會燒結成塊,影響分析測定。常用的焙燒溫度為600~700℃,焙燒時間與試樣量和礦石種類有關,一般為1~2h。不同硫化礦的焙燒分解情況不同,其中黃鐵礦最易分解,其次是黃銅礦,最難分解的是方鉛礦。以下是幾種貴金屬礦石的焙燒處理方法。
(1)含砷金礦的焙燒。先將礦石置於高溫爐中,升溫至400℃恆溫2h,使大部分砷分解、揮發,繼續升溫至650℃,使硫和剩餘的少量砷完全揮發。於礦石中加入NH4NO3、Mg(NO3)2等助燃劑,可提高焙燒效率,縮短焙燒時間。如果金礦中砷的含量在0.2% 以上,且砷含量比金含量高800倍的條件下焙燒時,會生成砷和金的一種易揮發的低沸點化合物而使金損失,此時的焙燒溫度應控制在650℃以下。當金礦石中硅含量較高時,加入一定量NH4HF2可分解SiO2。
(2)含銀硫化礦的焙燒。先將礦石置於高溫爐中,升溫至650℃,恆溫2h,使硫完全揮發。當礦石中硅含量較高時,即使加入NH4HF2,由於焙燒過程中生成難溶的硅酸銀,使測定結果嚴重偏低。為此,用酸分解焙燒試樣時,加入HF以分解硅酸銀,可獲得滿意的結果。
(3)含鉑族元素硫化礦的焙燒。與含金硫化礦的焙燒方法相同。
(4)含鋨硫化礦的焙燒。試樣進行焙燒時,易氧化為OsO4形式揮發損失,於焙燒爐中通入氫氣,硫以H2S形式揮發;或按10∶1∶1∶1比例將礦石、NH4Cl、(NH4)2CO3、炭粉混合後焙燒,可加速硫的氧化,對鋨起保護作用。
(二)酸分解法
貴金屬物料的酸分解法是最常用的方法,操作簡便,不需特殊設備。常用的溶劑是王水,它所產生的新生態氯具有極強的氧化能力,是溶解金礦和某些鉑族礦石的有效試劑。溶解金時可在室溫下浸泡,加熱使溶解加速。溶解鉑、鈀時,需用濃王水並加熱。此外,分解金礦的試劑很多,如HCl-H2O2、HCl-KClO3、HCl-Br2等。被硅酸鹽包裹的礦物,應在王水中加少量HF或其他氟化物分解硅酸鹽。酸分解方法不能用於含銠、銥礦石的分解,此類礦石只有在高溫、高壓的特定條件下強化溶解才能完全溶解。
(三)鹼熔法
固體試劑與試樣在高溫條件下熔融反應可達到分解的目的。最常用的是過氧化鈉熔融法,幾乎可以分解所有含貴金屬的礦石,但對粗顆粒的鋨銥礦很難分解完全,常需要用合金碎化後再鹼熔才能分解完全。本法的缺點是引入了大量無機鹽,對坩堝腐蝕嚴重,又帶入了大量鐵、鎳。使用鎳坩堝還能帶入微量貴金屬元素。此法多用於無機酸難以分解的礦石。
五、貴金屬元素的分離和富集方法
貴金屬元素在岩石礦物中的含量較低,因此,在測定前對其進行分離富集往往是必要且關鍵的一步。貴金屬元素的分離和富集有兩種方法;一種是干法分離和富集——火法試金;一種是濕法分離和富集——將樣品先轉為溶液,然後採用沉澱、吸附、離子交換、萃取、色層等方法進行分離富集貴金屬與賤金屬分離,主要有共沉澱分離法、溶劑萃取法、離子交換分離法、活性炭分離富集法、泡沫塑料富集法及液膜分離富集法等。目前應用最廣泛的是火試金法、泡沫塑料法、萃取法。具體方法詳見任務2、任務3、任務4的相關內容。
六、貴金屬元素的測定方法
(一)化學分析法
1.重量法測定金與銀
將鉛試金法得到的金、銀合粒,稱其總量。經「分金後」得到金粒,稱重。兩者重量之差為銀的重量。
為了減少金在灰吹中的損失和便於分金,在熔煉時通常加入毫克量的銀。如果試樣中含金量較高,加入的銀量必須相應增加,以達金量的3倍以上為宜。低於此數時,分金不完全,且銀不能完全溶解,影響測定結果。
在實際應用中,不同含金量可按表7-1所示的銀與金的比例加入銀,可滿意地達到分金效果。
表7-1 銀與金的比例
如合粒中含銀量低、金量高時,可稱取兩份試樣,一份不加銀,所得合粒稱重,為金銀合量。另一份加銀,分金後測金。二者重量之差為銀量。亦可先將金、銀合粒稱重,再加銀灰吹,然後進行分金,測得金量。差減法得銀量。
分金可採用熱硝酸(1∶7),此時合粒中的銀、鈀以及部分鉑溶解,而金不溶並呈一黑色的整粒留下來。如果留的下金粒帶黃色,則表示分金不完全,應當取出,補加適量銀,包在鉛片中再灰吹,然後分金。
用硝酸(1∶7)分金後,金粒中還殘留有微量銀,可再用硝酸(1∶1)加熱數分鍾除去。
2.滴定法
在貴金屬元素的滴定法中,主要利用貴金屬離子在溶液中進行的氧化還原反應、形成穩定配合物反應、生成難溶化合物沉澱或被有機試劑萃取的化合反應。被滴定的貴金屬離子本身多數是有顏色的,而且存在著復雜的化學形態和化學平衡反應,故導致滴定法的應用有一定的局限性。
金的滴定法主要依據氧化還原反應,包括碘量法、氫醌法、硫酸鈰滴定法、釩酸銨滴定法及少數催化滴定法和原子吸收-碘量法聯合的分析方法。其中碘量法和氫醌法在我國應用最普遍,它們與活性炭或泡塑吸附分離聯用,方法的選擇性較好,且可測得微量至常量的金,已成為經典的測定方法或實際生產中的例行測定規程。由於樣品的成分的復雜性,故用活性炭吸附分離-碘量法測定金時,還應針對試樣的特殊性採取相應的預處理手段。例如,含鉛、銀高的試樣,可加入5~7g硫酸鈉,煮沸使二氯化鉛轉化為硫酸鉛沉澱過濾除去,銀用鹽酸溶液(2+98)洗滌,可避免氯化銀沉澱以銀的氯配離子形式進入溶液中而被活性炭吸附。含鐵、鉛、銅、鋅的試樣,在滴定時加入0.5~1 g氟化氫銨可掩蔽50mg鐵、鉛,3~5mL的EDTA溶液(25g/L)可掩蔽大量鉛、銅、鋅,但需立即加入碘化鉀,以避免Au(Ⅲ)被還原為Au(Ⅰ)。含硫高時,於馬弗爐中500℃溫度下焙燒3h後再於650~700℃恆溫1~2h,可避免金的分析結果偏低。含銻的試樣,用氫氟酸蒸發2次,可消除其對金的影響。試樣中含鉑和鈀時,會與碘化鉀形成紅色和棕色碘化物,且消耗硫代硫酸鈉,可於滴定時加入5mL硫氰酸鉀溶液(250g/L),使之形成穩定的配合物而消除干擾。用碘量法測定金的誤差源於多種因素:金標准溶液的穩定性、活性炭吸附金的酸度、水浴蒸發除氮氧化物的條件、澱粉指示劑用量、滴定前碘化鉀的加入量、分取試液和滴定液的濃度、標定量的選擇等,因此應予以注意。
關於銀的化學滴定法,應用最普遍的是硫氰酸鉀(銨)和碘化鉀沉澱滴定法,其次是硫代硫酸鈉返滴定法、硫酸亞鐵氧化還原滴定法和二硫腙萃取滴定法等。
硫氰酸鉀滴定法測定銀:將試金所得的金、銀合粒用稀硝酸溶解其中的銀,以硫酸鐵銨為指示劑,用硫氰酸鉀標准溶液滴定至淡紅色,即為終點。其主要反應式如下:
Ag++KCNS→K++AgCNS↓
Fe3++3KCNS→3K++Fe(CNS)3
在鉑族金屬的滴定中,以莫爾鹽還原Pt(Ⅳ),用釩酸銨返滴定法或二乙基二硫代氨基甲酸鈉滴定法的條件苛刻,選擇性差,不能用於組成復雜的試樣分析中。於pH為3~4酸性介質中,長時間煮沸的條件下,Pt(Ⅳ)能與EDTA定量絡合,在乙酸-乙酸鈉緩沖介質中,用二甲酚橙作指示劑,乙酸鋅滴定過量的EDTA,可測定5~30mg Pd。利用這一特性,採用丁二肟分離鈀,用酸分解濾液中的丁二肟,可測定含鉑、鈀的冶金物料中的鉑。Pd(Ⅱ)的滴定測定方法較多,常見的是利用形成難溶化合物沉澱和穩定配合物的反應。在較復雜的冶金物料中,採用選擇性試劑掩蔽鈀,二甲酚橙作指示劑,鋅(鉛)鹽滴定析出與鈀等量的EDTA測定鈀的方法較多。
(二)儀器分析法
貴金屬在地殼中的含量很低,因此各種儀器分析方法在貴金屬的測定中獲得了非常廣泛的應用。主要有可見分光光度法、原子吸收光譜法、發射光譜法、電感耦合等離子體原子發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法等。具體的應用請參閱本項目的任務2、任務3、任務4的相關內容。
七、貴金屬礦石的分析任務及其分析方法的選擇
貴金屬礦石的分析項目主要是金、銀、銠、釕、鈀、鋨、銥、鉑含量的測定,除精礦外,一般礦石中貴金屬的含量都比較低,因此,在選擇分析方法時,靈敏度是需要重點考慮的因素。一般,銀的測定主要用原子吸收光譜法和可見分光光度法,且10 g/t以上含量的不需要預富集,可直接測定。可見分光光度法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法在金的測定上都獲得了廣泛的應用。金的測定一般都需要採取預富集手段。銠、釕、鈀、鋨、銥、鉑在礦石中含量甚微,因此對方法的靈敏度要求較高。目前,電感耦合等離子體質譜法在銠、釕、鈀、鋨、銥、鉑的測定的應用已經越來越廣泛和成熟。另外光度法、電感耦合等離子體發射光譜法也在銠、釕、鈀、鋨、銥、鉑的測定中發揮了重要作用。
技能訓練
實戰訓練
1.學生實訓時按每組5~8人分成幾個小組。
2.每個小組進行角色扮演,利用所學知識並上網查詢相關資料,完成貴金屬礦石委託樣品從樣品驗收到派發樣品檢驗單工作。
3.填寫附錄一中質量表格1、表格2。
② 任務礦石中銀含量的測定
——原子吸收光譜法
任務描述
銀的測定方法很多,視銀的含量和實驗室的工作條件可以選用不同的方法。發射光譜法在測定痕量銀的同時,還可以測定硼、鉬、鉛等組分;低含量的銀也可以用光度測定;原子吸收光譜法在銀的測定中,獲得了廣泛的應用,方法簡便,靈敏度高。微克級的銀可用火焰原子吸收光譜法測定,石墨爐原子吸收光譜法可測定納克級的銀。含量較高的銀可以採用容量法進行測定。通過本次任務的學習,掌握原子吸收光譜法測定的方法原理、實驗條件、操作方法,能夠正確填寫數據記錄表格。
任務實施
一、儀器及試劑
(1)原子吸收分光光度計、銀空心陰極燈。
(2)銀標准貯存溶液:稱取0.5000g銀(99.99%)於100mL燒杯中,加入20mL硝酸(1+1),微熱溶解完全,煮沸驅除氮的氧化物。取下冷至室溫,移入1000mL容量瓶中,加入20mL硝酸(1+1),用不含氯離子水定容。此溶液含銀0.5mg/mL。
(3)銀標准溶液:移取10mL 銀標准貯存溶液於100mL 容量瓶中,加入4mL 硝酸(1+1),用不含氯離子水定容。此溶液含銀50μg/mL。
(4)鹽酸(AR)。
(5)硝酸(AR)。
(6)高氯酸(AR)。
二、分析步驟
稱取0.2500~1.0000 g試樣於250mL燒杯中,加少許水潤濕搖散(隨同試樣做空白試驗),加25mL鹽酸,加熱溶解,低溫蒸至溶液體積10mL。加入5~10mL硝酸,繼續加熱溶解至體積為10mL左右,加5mL高氯酸,加熱冒煙至濕鹽狀,取下冷卻,用水吹洗表面皿及杯壁,加入鹽酸(加入量使最後測定溶液酸度保持在10%),煮沸使可溶性鹽類溶解,冷卻至室溫,移入容量瓶中(容量瓶大小視含量而定),以水定容,靜置或干過濾。濾液於原子吸收分光光度計燈電流3mA,波長328.1nm,光譜通帶0.4nm,燃燒器高度5mm,空氣流量5L/min,乙炔流量1.0L/min,用空氣-乙炔火焰,以水調零,測量溶液的吸光度。將所測吸光度減去試樣空白吸光度,從工作曲線上查出相應的銀的質量濃度。隨同試樣做空白試驗。
工作曲線的繪制:移取0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL 銀標准溶液於一組100mL容量瓶中,加20mL鹽酸(1+1 ),用水定容。與試樣相同的測定條件下,測量標准溶液吸光度。以吸光度(減去零濃度溶液吸光度)為縱坐標,以銀的質量濃度為橫坐標,繪制工作曲線。
三、結果計算
樣品中銀的含量按下式計算:
岩石礦物分析
式中:w(Ag)為銀的質量分數,μg/g;ρ為從工作曲線上查得試樣溶液中銀的濃度,μg/mL;ρ0為從工作曲線上查得試樣空白中銀的濃度,μg/mL;m為稱取試樣的質量,g;V為試樣溶液的體積,mL。
四、質量表格填寫
測定完成後,填寫附錄一質量記錄表格3、4、7。
任務分析
一、原子吸收光譜法測定銀的原理
試樣經鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸分解,趕盡氟和破壞有機物後,在酸性介質中用空氣-乙炔火焰,於原子吸收光譜議上,在波長328.1 nm處測量銀的吸光度。方法測定范圍為1~500μg/g。
二、銀的測定方法概述
1.滴定法
銀的滴定法是使用較為廣泛的方法之一。基於銀與某種試劑在一定條件下生成難溶化合物的沉澱反應,其中碘量法和硫氰酸鹽滴定法用得最為普遍。其他還有配位滴定法、亞鐵滴定法、電位滴定法、催化滴定法等。這里重點介紹硫氰酸鹽滴定法。
在弱的硝酸介質中,硫氰酸鉀或硫氰酸銨與銀離子反應,形成微溶的硫氰酸銀沉澱,反應式如下:
Ag++SCN-→AgSCN↓
用硝酸鐵或鐵銨釩作為指示劑,終點時過量的硫氰酸鉀同 Fe3+形成紅色配合物[Fe(SCN)6]3-。由於Ag+與SCN-結合能力遠比Fe3+強,所以只有當Ag+與SCN-反應完後,Fe3+才能與SCN-作用,使溶液呈現淺紅色。
Ni2+、Co2+、Pb2+(大於300mg),Cu2+(大於10mg)、Hg2+(大於10μg)、Au3+以及氯化物、硫化物干擾硫氰酸鹽滴定銀。此外氧化氮和亞硝酸根離子可氧化硫氰酸根離子,也干擾測定,所以必須預先除去。Pd與SCN-離子生成棕黃色膠狀沉澱,也消耗SCN-。以硫氰酸鹽作為銀滴定劑專屬性較差,因此在滴定前一般先將銀與其他干擾元素分離。常用的分離方法有火試金法、氯化銀沉澱法、巰基棉分離法、硫化銀沉澱法、泡沫塑料分離法等。
2.可見分光光度法
自從原子吸收光譜法用於銀的測定以來,光度法測定銀的研究工作和實際應用顯著地減少。然而某些銀的光度法具有靈敏度高、設備簡單等優點。因此在某種場合下,分光光度法仍不失為銀的一種方便的測定手段。
分光光度法測定銀的顯色劑種類很多,主要有:
(1)鹼性染料:三苯甲烷類、羅丹明B類;
(2)偶氮染料:吡啶偶氮類、若丹寧偶氮類;
(3)含硫染料:雙硫腙、硫代米蚩酮、金試劑;
(4)卟啉類染料;
(5)其他有機染料。
下面重點介紹含硫類染料光度法。
用於光度法測定銀的含硫染料有:雙硫腙、硫代米蚩酮(TMK )、金試劑等。其中TMK最為常用。TMK是測定銀的靈敏度較高的試劑,通常採用膠束增溶光度法進行測定,現已用於岩石、礦物、廢水等物料中微量銀的測定。在pH值為2.8~3.2 的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液中,TMK與銀形成一種不溶於水的紅色配合物,可溶於與水混溶的乙醇溶液中,最大吸收波長為525nm,銀量在2.0~25μg/25mL范圍內符合比爾定律。具體分析步驟如下:
稱取0.5000~1.000g礦樣於瓷坩堝中,放入700℃馬弗爐中灼燒1.5h,取出冷卻,將試樣移入100mL燒杯中,加5mL鹽酸-磷酸混合酸(4+1),5mL氯化鈉(100g/L),加熱溶解,冷卻,加40~50mL氨水(1+3 )使溶液pH為8~9,過濾於100mL容量瓶中,用水定容,搖勻。吸取10mL清液於50mL燒杯中,加入5mL乙酸(10%),4mL乙酸-乙酸鈉(pH4 )緩沖溶液,1mL 檸檬酸銨(400g/L )、1mL EDTA(100g/L )溶液(用15% 氨水配製),1.5mL 0.1g/L硫代米蚩酮的乙醇溶液,搖勻,加入1mL十二烷基苯基磺酸鈉溶液(30g/L),移入25mL容量瓶中,用水定容,搖勻。用1cm比色皿,以試劑空白作參比,於波長525 nm處測量吸光度。
3.原子吸收光譜法
在原子吸收光譜法測定貴金屬元素中以銀的靈敏度為最高,也是目前測定銀的主要手段,廣泛應用於岩石、礦物、礦渣、廢水、化探樣品等物料中銀的測定。銀在火焰中全部離解,自由銀原子的濃度僅受噴霧效率的影響。火焰法測定水溶液中銀的靈敏度以1% 吸收計,一般為0.05~0.1μg/mL。無論是用空氣-丙烷或是空氣-乙炔火焰,溶液中共存的各種離子對銀的火焰法測定幾乎都不產生干擾。此類方法有兩種常用的測定介質:氨性介質和酸性介質,酸性介質一般含較高濃度的鹽酸,方法最簡單,試液中大量鉛的影響採用加入乙酸銨、氯化銨或在EDTA及硫代硫酸鈉共存下消除。
銀的原子吸收分為火焰法和無火焰法兩種,方法的對比見表7-4。
為了發揮原子吸收光譜法的優勢,廣大分析工作者做了大量工作,如採用預富集濃縮、石英縫管技術、原子捕集技術等,進一步提高了方法的靈敏度,滿足不同含量銀的測定要求,使之成為測定銀的行之有效的方法。
原子吸收光譜法按其測定方式,分為直接測定法和預富集分離法。預富集分離又分為溶劑萃取、萃取色譜、離子交換等。
表7-4 火焰法與無火焰法測定銀對比
原子吸收光譜法採用空氣-乙炔火焰,以銀空心陰極燈為輻射光源。用328.1 nm為吸收線,溶液中共存的各種離子均不幹擾測定,但如果稱樣量較大,稀釋體積較小時,其背景值較大,此時須用氘燈扣除背景吸收。也可用非吸收線332.3 nm進行背景校正。
本法適用於礦石中20~1000 g/t銀的測定。
4.原子發射光譜法——平面光柵攝譜儀
銀是屬於易揮發元素。在炭電弧游離元素的揮發順序中它是位於前半部,在鐵、錳之間,鉛的後面。用電弧光源蒸發鉛的試金熔珠時,銀要在大部分鉛蒸發之後才進入弧焰。在銀和金同時存在的礦石中,銀總是比金和其他鉑族元素蒸發得更快。銀的電弧光譜線並不多,靈敏線僅有328.068 nm和338.289 nm兩條。其中328.068 nm更靈敏些,測定靈敏度通常可達 1×10-6。其餘的次靈敏線,如 224.641 nm、241.318 nm、243.779 nm、520.907 nm、546.549 nm等,測定靈敏度僅為0.03%~0.1%。銀缺乏中等靈敏度的譜線。採用上述兩條靈敏線測定地質樣品中的銀是很方便的。它們的光譜干擾很少,對於Ag 328.068 nm需注意Mn 328.076 nm和Zr 328.075 nm的干擾。當礦樣中的Cu、Zn含量高時,Cu 327.396 nm、Cu 327.982 nm以及Zn 328.233 nm的擴散背景,也將對這根銀線產生極不利的影響。
5.原子發射光譜法——等離子體法
(1)ICP-AES法。ICP-AES具有良好的檢出限和分析精密度,基體干擾小,線性動態范圍寬,分析工作者可以用基準物質配製成一系列的標准,以及試樣處理簡便等優點,因此,它已廣泛應用於地質、冶金、機械製造、環境保護、生物醫學、食品等領域。ICP-AES測銀常用的譜線是328.07 nm。
用ICP-AES測銀,主要解決基體干擾問題,對於含量較高的試樣,經稀釋後可不經分離富集而直接測定,對於含微量銀的試樣,必須經過分離富集,常用手段仍然是火試金、活性炭吸附富集分離、泡沫塑料富集分離等,如果分離方法合適,尚可實現貴金屬多元素的同時測定。
(2)ICP-MS法。ICP-MS具有許多獨特的優點,與ICP-AES相比,ICP-MS的主要優點是:①檢出限低;②譜線簡單,譜線干擾少;③可進行同位素及同位素比值的測定。用ICP-MS測定銀,基體干擾仍是主要問題,除了經典的火試金法外,也可根據試樣性質的不同採用相應的分離手段。
實驗指南與安全提示
高氯酸煙不能蒸得太干,否則結果會偏低。
如果試樣含硅很高或被灼燒過,加入氫氟酸分解試樣。
原子吸收光譜法測定銀,按其測定方式,可分為直接原子吸收光譜法和預富集分離-原子吸收光譜法:
——直接原子吸收光譜法:對於銀量在10 g/t以上的礦樣都可採用直接原子吸收光譜法,一般都在酸性和氨性介質中測定。採用的酸性介質有HCl介質、HCl-HNO3介質、HNO3介質、HClO4介質。HCl介質為10%~20%,由於酸度大,對霧化器腐蝕嚴重,有人採用HCl-NH4Cl、HCl-硫脲、HNO3-硫脲介質。採用HCl-硫脲介質,能避免大量鈣、鐵的吸收干擾。若在HClO4-硫脲介質中進行測定,可測定高銅、高鉛中的銀。在上述介質中引入酒石酸銨、碳酸銨、檸檬酸銨、酒石酸等掩蔽劑,可消除錳、鈣、鉛等元素的干擾。在HClO4-硫脲、HCl-硫脲、HNO3-硫脲介質中測定銀是目前原子吸收光譜法測定銀的較好方法。
氨性介質火焰原子吸收光譜法:氨性介質火焰原子吸收光譜法測定銀,是將試樣用王水冷浸過夜,用氨水處理後離心制備成氨水-氯化銨介質溶液,將清液噴入空氣-乙炔火焰,進行原子吸收光譜法測定。該法已用於化探樣品中銀的測定。對於含硫、碳的化探樣品,不能與金在同一稱樣中測定,也不能藉助灼燒來除去。試樣在700℃高溫下灼燒1h,銀的損失非常嚴重。該法採用酸浸法直接分解試樣,如含有大量有機物易產生一些泡沫,並使溶液呈黃色,但不影響測定。採用氨水-氯化銨為測定介質,使大量金屬離子沉澱分離,也使背景值降到最低程度。這樣可以提高測量精度,但卻降低了方法的檢出限。方法的選擇性好,經氨水分離後,溶液中的共存離子一般不幹擾測定,大量鈣產生Ca 328.6 nm背景,在解析度較高的原子吸收光譜儀上基本沒有波及Ag 328.1 nm測定線,但高濃度鈣離子會使火焰中原子密度增大,改變銀的吸收系數,會產生微小的負誤差。在含有足夠氯化銨條件下,氫氧化鐵對銀的吸附甚微,故亦不幹擾測定。
——預富集分離-原子吸收光譜法:預富集分離主要有溶劑萃取、萃取色譜、離子交換溶劑萃取法是富集分離銀的有效手段。在原子吸收光譜法測定中,採用溶劑萃取銀是目前測定微量銀應用最廣泛的富集分離方法。該法的優點是:①操作簡單快速,不需要特殊的儀器設備;②大大降低檢出限,提高靈敏度;③選擇性較好,能夠排除大量基體的干擾;④直接霧化,使萃取富集分離和原子吸收光譜法測定為一體,聯合進行測定。萃取色譜法是原子吸收測定銀常用的富集分離方法之一。採用該法富集分離銀不但操作簡單快速,富集能力強,回收率高,而且易於解脫。與溶劑萃取法相比具有試劑用量少、成本低、不污染環境等優點。採用的萃取劑有:雙硫腙、磷酸三丁酯、三正辛胺、P350等。採用的載體有:聚四氟乙烯、泡沫塑料等。離子交換樹脂法應用於原子吸收測定銀的預富集報道較少。
拓展提高
銀精礦分析方法
銀精礦為有色金屬工業生產過程中的中間產品,確定銀的品位及相關元素的含量對銀精礦供需雙方的交易和生產工藝流程的確定起著重要的作用。主要測定元素除主成分銀外,還有金、銅、砷、鉍、鉛、鋅、硫、鋁和鎂。目前,銀和金含量的測定,主要採用最經典的火試金重量法,一般都進行二次試金回收;銅含量的測定,高含量的採用碘量法,低含量的採用原子吸收光譜法;鉛和鋅的測定,高含量的採用EDTA滴定法,低含量的則採用原子吸收光譜法;砷含量的測定,採用溴酸鉀滴定法,低含量的採用原子熒光光譜法;硫含量的測定,採用硫酸鋇重量法和燃燒中和法;鉍含量的測定,主要是原子熒光光譜法;鋁的測定,有光度法和EDTA滴定法;鎂的測定,一般採用原子吸收光譜法。隨著科學技術的進步和發展,先進的分析測試手段和方法已應用到銀精礦的分析測定中,如ICP-AES、ICP-MS和XRF等方法。
火試金法測定金和銀:試樣經配料,高溫熔融,融態的金屬鉛捕集試料中的金銀形成鉛扣,試樣中的其他物質與熔劑生成易熔性熔渣。將鉛扣灰吹,得金銀合粒,用乙酸煮沸處理合粒表面黏附的雜質,合粒經硝酸分金後,用重量法測定金和銀的含量。
本方法適用於銀精礦中0.5~40 g/t金和3000~15000 g/t銀的測定。
1.試劑
(1)碳酸鈉。
(2)氧化鉛:金含量小於2×10-8,銀含量小於2×10-7。
(3)氯化鈉。
(4)二氧化硅:粒度180~150μm。
(4)以上試劑均為工業純、粉狀。
(5)鉛箔:鉛含量大於99.9%,不含金銀。
(6)硼砂:粉狀。
(7)澱粉:粉狀。
(8)硝酸鉀:粉狀。
(9)硝酸,優級純:不含氯離子,硝酸(1+7)(1+2)。
(10)冰乙酸(1+3)。
2.儀器、設備
(1)分析天平:感量0.1mg和0.01mg;微量天平:感量0.01mg、0.001mg。
(2)試金電爐:最高加熱溫度在1350℃。
(3)試金坩堝:材質為耐火黏土。高130mm,頂部外徑90mm,底部外徑50mm,容積約為300mL。
(4)鎂砂灰皿:頂部內徑約35mm,底部外徑約40mm,高30mm,深約17mm。
製法:水泥(標號425 )、鎂砂(180μm )與水按質量比(15∶85∶10 )攪拌均勻,在灰皿機上壓製成型,陰干3個月後備用。
(5)骨灰灰皿:1份質量的骨灰粉與3份質量的水泥(標號425)混勻,加入適量水攪拌,在灰皿機上壓製成型,陰干3個月後使用。
3.分析步驟
(1)稱樣量:5.00~10.00g。
(2)配料:根據試樣的化學組成及試樣量,按下列方法於黏土坩堝中進行配料並攪勻,覆蓋約5 mm厚氯化鈉。①碳酸鈉:40 g;②氧化鉛:150 g;③二氧化硅:按等於1.0硅酸度的渣型計算加入量;④硝酸鉀、澱粉:根據試樣中硫及碳量,按鉛扣40 g計算加入量(硝酸鉀的氧化力為4.0;澱粉的還原力為12 )。
(3)熔融:將配好料的黏土坩堝置於900℃的試金電爐中,升溫40min至1100℃,保溫15min出爐,將熔融物倒入已預熱過的鑄鐵模中,保留坩堝。冷卻後,鉛扣與熔渣分離,把熔渣去掉覆蓋劑後收回原坩堝中,用於補正。將鉛扣捶成立方體。適宜的鉛扣應表面光亮、重35~45 g。否則應重新配料。
(4)灰吹:將鉛扣置於已在900℃預熱30min的灰皿中,關閉爐門1~2min,待鉛液表面黑色膜脫去,稍開爐門,使爐溫盡快降至840℃進行灰吹,當合粒出現閃光後,灰吹結束。將灰皿移至爐門口,稍冷後,移入灰皿盤中。
(5)分金:用醫用止血鉗夾住合粒,置入30mL瓷坩堝中,保留灰皿,用於補正。加入30mL乙酸(1+3),置於低溫電熱板上,保持近沸,並蒸至約10mL,取下冷卻,傾出液體,用熱水洗滌3 次,放在電爐上烤乾,取下冷卻,稱重,即為合粒質量。用錘子捶扁合粒,將捶扁的合粒放回30mL瓷坩堝中,加入15mL硝酸(1+7 )放在低溫電熱板上,保持近沸,並蒸至約5mL,取下冷卻,傾出硝酸銀溶液,再加入10mL硝酸(1+1),置於電熱板上並蒸至約5mL,取下冷卻,用熱水洗滌坩堝3次。將盛有金粒的瓷坩堝置於高溫電爐上烘烤5min,取下冷卻後稱量,此為金的質量。將合粒質量減去金粒質量即為銀的質量。
(6)補正:將熔渣和灰皿置於粉碎機中粉碎後加入40g 碳酸鈉、20g 二氧化硅、15 g硼砂、4 g澱粉攪勻,覆蓋約5mg氯化鈉。以下按上述操作進行。
4.結果計算
按下式計算金、銀的含量,以質量分數表示:
岩石礦物分析
岩石礦物分析
式中:w(Au)和w(Ag)分別為金和銀的質量分數,g/t;m1為第一次試金金銀合粒的質量,mg;m2為補正金銀合粒的質量,mg;m3為試金空白金銀合粒的質量,mg;m4為第一次試金獲得金的質量,mg;m5為補正合粒中金的質量,mg;m6為空白中金的質量,mg;m0為試樣的質量,g。
閱讀材料
金銀的分析方法發展過程
中國古代金的分析技術可以追溯到石器時代,最古老的黃金分析方法是淘金法,淘金法伴隨著黃金被發現和開採的歷史,它出現在夏代的新石器時代晚期,距今有4000年以上。當時只能根據揀出的金的個數來判斷含金砂石的價值及其產地價值,所以最初的淘金法是一種數量分析法。夏代開始人們認識了黃金的密度較大,以砂石中淘洗出金的多少來判斷砂石價值。春秋戰國時期淘金法有了新的發展,天平的使用使人們可以定量分析判斷砂石及其產地的價值。隨著「先碎」、「後淘」工藝的出現,在宋朝淘金法得以進一步的發展,使淘採的對象從砂石擴展到礦石,加上使用天平得以定量分析礦石含金量。
金、銀的火法試金在國內外已有悠久的歷史,該法是以冶金學的原理和技術運用到分析化學領域。12世紀英國已將灰吹法作為公認的檢定方法,1343年法國提出了分金技術。16世紀中期,歐洲已有不少論述試金法的著作,其中載記的方法,已近於現在所用的方法。我國在15~16世紀明代的著作中已經詳細地記載了與試金分析有關的金屬鉛定量捕集銀的方法、鉛銀合金的灰吹法分離、金與銀定量分離等技術。在《天工開物》中記載:「欲去銀存金,則將其金打成薄片,剪碎,每塊以土泥裹塗,入坩堝中鵬砂(即硼砂)焙化,其銀即吸入土內,讓金流出,以成足色。然後,入鉛少許,另入坩堝內,勾出土中銀,亦毫釐具在也。」這段記載說明了當時已經掌握了金與銀的分離方法,以及明確地提出金屬鉛捕集銀是定量的。
金銀的火試金法雖然操作較繁雜,但它是特效方法,迄今仍廣泛應用。火試金法從鉛試金開始,逐漸發展了錫試金法、銻試金法、鉍試金法、鋶試金法等。早期用多種含硫、氮的有機物和無機物沉澱的重量法也不少,但多數因選擇性不好受到限制,只有少數方法,如還原沉澱金的重量法仍在應用,並列為國內外標准分析方法。經典的火試金法隨著科學技術的發展而發展,近年來使用了放射性同位素來檢查貴金屬在試金過程中的行為,可以直觀地和精確地了解貴金屬的分布,從而設法減少貴金屬在試金過程中的損失。試金法與各種先進的測試手段相結合,並加之電子微量天平的應用,使火試金法得以進一步的發展。該方法具有取樣代表性好,方法適用性廣,富集效果好等優點。
在中國古代人們還通過利用黃金、白銀一些物理性質來對黃金、白銀進行鑒別、鑒定、檢驗。如利用表面顏色、硬度、氧化法、溶解法、試金石法、密度法等來鑒別金、銀。
硬度法是人們利用黃金硬度小的特徵,對其進行粗略辨識的方法,在《本草拾遺》中就有「咬時極軟,即是真金」的記載,因此在民間就流傳著用牙咬、指甲劃,辨別真金的方法。
表面A色鑒別法就是利用A色鑒別金的成色高低,是一種簡單實用的方法。在曹昭著的《新增格古要論》中對不同成色的金有如下記載「其色七青、八黃、九紫、十赤,以赤為足色金也」,是一種半定量的黃金鑒定方法。
試金石法和密度法是較為准確的方法,一直延續至今。
《前漢書·食貨志》中有「黃金方寸,二中一斤」的說法。《天工開物》中有「凡金之至重,每銅方寸重一兩者,銀照依其則寸增重三錢,銀方寸重一兩者,金照依其則寸重二錢」的記載,由於測試方法和測試儀器的改進,密度法測定金的成色目前仍然使用。
試金石法是一種鑒定金、銀真偽和成分的方法。該法實質上與比色分析法中的目視比色法極為相似。通常採用一種稱作試金石的石頭,在待測物料上磨道,再把對牌以同樣的方式在試金石上磨道,通過對比色澤的比較就可以初步確定待測物料的成色。
金銀的濕法分析,近年來有很大的發展,出現了一些成熟的、快速的分析方法,利用金銀變價性質建立的氧化還原滴定法是測定高含量金銀的有效方法。其中金的氧化還原反應滴定法根據反應情況分為兩大類:一是以三價金還原為一價金的反應,這類方法的典型代表是氫醌滴定法;另一類是三價金還原為零價金的反應,其代表是碘量法。而銀的滴定法最常見是基於銀與某種試劑在一定的條件下生成難溶的化合物的沉澱反應,主要有氯化鈉法、硫氰酸鹽滴定法和碘量法。光度法是研究應用較多的一種方法。吸光光度法與有機溶劑萃取結合,可用於復雜物料的分析,如硫代米蚩酮吸光光度法測定金、雙硫腙吸光光度法測定銀。此外還有熒光光度法、化學光度法都可以達到很低的檢出限。溶出伏安法、離子選擇性電極電位法在金、銀分析中也有新的發展。原子發射光譜法(AES)用於純金、純銀已日趨成熟,原子吸收光譜法用於金銀的測定是非常成功的,等離子體的應用,為金銀分析開拓了廣闊的前景。此外,X射線熒光光譜法、動力學法、中子活化分析也有應用。
③ 請問哪裡有貴金屬濕法提煉白金或是半濕法提煉鉑金的提煉工廠或是黃金冶煉公司
濕法的技術人員需求二名
④ 任務金礦石中金含量的測定
——泡沫塑料富集原子吸收光度法
任務描述
金在礦石中的含量一般較低,大概以0.xx~x.xxg/t計,在檢測時通常需要先採用富集的方法,火試金以鉛試金為主,濕法富集有泡沫塑料富集和活性炭富集等方法;然後採用原子吸收分光光度法進行測定。通過本次任務的學習,明白泡沫塑料富集金實驗條件,掌握泡沫塑料富集金的操作方法;能夠正確填寫數據記錄表格,正確填報實驗結果。
任務實施
一、儀器和試劑准備
(1)儀器:原子吸收分光光度計,金空心陰極燈。
(2)泡沫塑料:將100g聚氨酯軟質泡沫塑料(厚度約5mm)浸於400mL三正辛胺乙醇(3%)溶液中,反復擠壓使之浸泡均勻,然後在70~80℃溫度下烘乾,剪成0.2g左右小塊備用(一周內無變化)。
(3)硫脲-鹽酸混合溶液:含5g/L硫脲的鹽酸(2%)溶液。
(4)金標准溶液:稱取0.1000g純金置於50mL燒杯中,加入10mL王水,在電熱板上加熱溶解完全後,加入5滴氯化鈉(200g/L)溶液,於水浴上蒸干,加2mL鹽酸蒸發到干(重復3次),加入10mL鹽酸溫熱溶解後,用水定容至100mL,此貯備液含金1mg/mL。取該溶液配製含金至100μg/mL及10μg/mL的標准溶液[鹽酸(10%)介質]。
二、分析步驟
稱取5~30g試樣於瓷舟中,在550~650℃的高溫爐中焙燒1~2h,中間攪拌2~3次,冷後移入300mL錐形瓶中,加入50mL王水(1+1),在電熱板上加熱近沸約1h(如含銻、鎢時,應加入1~2g酒石酸,含酸溶性硅酸鹽應加入5~10g氟化鈉,煮沸),用水稀釋至100mL,加入約0.2g泡沫塑料(預先用水潤濕),用膠塞塞緊瓶口,在往復式振盪機上振盪30~90min,取出泡沫塑料,用自來水充分洗滌,然後用濾紙吸干,放入預先加入25mL硫脲-鹽酸混合液的50mL比色管中,在沸水浴中加熱15min,用玻璃棒將泡沫塑料擠壓數次,取出泡沫塑料,將溶液定容到50mL,按儀器的工作條件,用原子吸收光譜法測定。隨同試樣做試劑空白試驗。
工作曲線的繪制:吸取2.50mL、5.00mL、10.00mL、15.00mL、20.00mL含金10μg/mL的金標准溶液於50mL容量瓶中,25mL硫脲溶液(10g/L),以水定容;按試樣相同條件,用原子吸收光譜法測定。
三、分析結果計算
樣品中金的含量按下式計算:
岩石礦物分析
式中:w(Au)為金的質量分數,μg/g;m1為從校準曲線上查得試樣溶液中金的質量,μg;m0為從校準曲線上查得試樣空白中金的質量,μg;m為稱取試樣的質量,g。
四、質量表格填寫
任務完成後,填寫附錄一質量表格3、4、7。
任務分析
一、方法原理
試樣用王水分解,在約10%(體積分數)王水介質中,金用負載三正辛胺的聚氨酯泡沫塑料來吸附,然後用5g/L硫脲-2%(體積分數)鹽酸溶液加熱解脫被吸附的金,直接用火焰原子吸收光譜法測定。
二、方法優點
聚氨酯泡沫塑料分離富集金,萃取容量大、選擇性好、回收率高(97% 以上)。該法操作簡單快速、穩定性好、易於掌握、成本低,適用於大批量生產樣品的分析。
三、泡沫塑料分離富集方法簡介
泡沫塑料(PF,簡稱泡塑)屬軟塑料,為甲苯二異氰酸鹽和聚醚或聚酯通過醯胺鍵交聯的共聚物。
泡沫塑料已經廣泛應用於貴金屬的分離和富集。其分離與富集的機理可能包括表面吸附、吸附、萃取、離子交換、陽離子螯合等。泡塑吸附金屬的效能取決於泡塑及金屬配離子的類型、性質和配離子在溶液中的形成環境、擴散速度以及吸附方式。泡塑由於含有聚醚氧結構,適宜接受一價和二價的配陰離子,它的吸附行為與陰離子交換樹脂的類似,故其吸附具有選擇性。Au、Tl等以離子形式存在時,幾乎不被泡塑吸附,只有成[MeX4]-型配陰離子時才能被吸附。
泡塑主要用於金的吸附分離。不同廠家生產的泡沫塑料的質量、結構和性質有差異,對金的吸附容量也不相同,通常在50~60mg/g之間。泡塑吸附的方式分為動態吸附和靜態吸附。靜態吸附是將泡塑塊投入含金溶液中振盪吸附金。動態吸附是將泡塑做成泡塑柱,金溶液流入柱中進行吸附。王水濃度在(4+96)~(15+85)范圍內對吸附無明顯影響,當王水濃度低於(2+98)時略有偏低;當王水濃度大於(1+4)時,泡塑發黑。溶液體積在50~200mL對吸附無影響,振盪時間30min可以基本吸附完全。用0.4 g泡塑對20~100μg的金進行吸附,吸附率可達98% 以上。
動態吸附率稍高於靜態吸附。泡塑在王水(1+9 )介質中吸附金,吸附率可達99%以上,其吸附流速可在較大范圍內變化,以小於10mL/min為宜。
將萃取劑或螯合劑負載在泡塑上制備得到的負載泡塑兼有萃取和泡塑吸附兩種功能,因而對金具有更大的富集能力。負載泡塑的吸附性質取決於負載在泡塑上萃取劑的種類和性質。目前,在金的分析測定中應用最廣泛的載體泡塑有:磷酸三丁酯(TBP)泡塑、三正辛胺泡塑、雙硫腙泡塑、甲基異丁酮泡塑、二正辛基亞碸泡塑、二苯硫脲泡塑、三苯基膦泡塑、醯胺泡塑以及將活性炭和泡沫塑料兩種富集分離方法相結合而制備的充炭泡塑。其中,以二苯硫泡塑、三正辛胺泡塑、二正辛基亞碸泡塑、雙硫腙泡塑富集金的性能較好。
吸附完後,需要對金進行解吸,通常解吸有以下一些方法:
1.灰化灼燒法
將吸附金的泡沫塑料用濾紙包好,置於30mL瓷坩堝中灰化、灼燒。取出冷卻後,加2滴氯化鉀溶液(200g/L)、3mL王水,在水浴上蒸干。然後再加入10滴濃鹽酸,再次蒸干以除去硝酸。然後用光度法或原子吸收光譜法測定。
2.硫脲解吸法
當吸附金的泡沫塑料浸泡於硫脲熱溶液中,此時硫脲將Au(Ⅲ)還原為Au(Ⅰ),並形成Au(Ⅰ)硫脲配合物,其反應式為:
R-AuCl4+3SC(NH2)2+H2O→Au2SC(NH2)2+RCl+2HCl+OC(NH2)2
故金離子即能從泡沫塑料上被洗脫。硫脲解吸金的條件是:酸度以中性溶液或小於0.5mol/L鹽酸溶液為好。當鹽酸濃度大於0.5mol/L時,容易析出單體硫而使結果偏低,從反應式可以看出,鹽酸的存在顯然對解吸是不利的。在常溫下,硫脲解吸金的能力較低,4 h不能使金解吸完全,而在沸水浴中保溫20min 即可使金解吸完全,回收率可達95% 以上。保溫時間在20~90min不影響結果。硫脲的濃度為10~50g/L,通常採用20~30g/L。該法操作簡單快速,成本較低。適用於原子吸收光譜直接測定。
3.硝酸-氯酸鉀(HNO3-KClO3)分解法
泡沫塑料能夠被氧化性無機酸和氧化劑所分解。採用HNO3、H2SO4-KMnO4、HNO3-H2O2、HNO3-HClO4、HNO3-KClO3等分解泡沫塑料試驗表明,其中以HNO3-KClO3分解效果最佳。在HNO3-KClO3的作用下,泡沫塑料很快變成棕黑色塊狀體,軟化後而溶解,並析出黃色油脂狀物質浮在溶液表面。加熱則發生劇烈的反應而放出大量的NO2氣體。對於0.2~0.3 g泡沫塑料,硝酸用量在8mL以上,氯酸鉀在0.05 g以上,足使泡沫塑料分解完全,最後得到黃色清亮的溶液。
4.甲基異丁基酮(MIBK)解吸法
MIBK是金的有效萃取劑。利用MIBK的萃取性能可以將泡沫塑料吸附的金解吸。利用20mL MIBK,劇烈振盪2min,金的回收率可達95%~100%。
四、鉛試金法富集礦石中的金
經典的火法試金-鉛試金法應用於金和銀富集已有悠久歷史,方法也比較完善。20世紀初開始嘗試用經典的鉛試金法來富集樣品中的鉑族金屬。由於鉑族金屬在自然界中比金、銀更為稀少,故富集效果較差。為此50年代末期,相繼出現了銅鎳試金法、錫試金法、鎳鋶試金法和銻試金法。火法試金作為可靠的方法被長期廣泛採用,這是因為火法試金取樣量大,一般取20~40g,有時多至100g以上,這樣既減少了稱樣誤差,又使結果具有較好的代表性。同時火試金的富集倍數很大(105倍以上),能將幾十克樣品中的貴金屬富集於幾毫克的試金合粒中,而且合粒的成分簡單,便於後續測定。但火試金法也有其缺點:需要龐大的設備;又要求在高溫下進行操作,勞動強度大,在熔煉過程中產生大量的氧化鉛等蒸汽,污染環境。所以分析工作者多年來一直想找到一種新的方法,取而代之。近年來在這方面已有所進展,有的方法可以與火法媲美,但對不同性質的樣品適應性不如鉛試金。所以鉛試金仍被各實驗室用於例行分析或用以檢查其他方法的分析結果。
鉛試金的整個過程,可以分為配料、熔煉、灰吹、分金等幾個步驟。不同種類的樣品,其配料方法和用量比不一樣。根據配料的不同,鉛試金又可分為麵粉法、鐵釘法、硝石法等。麵粉法以小麥粉作還原劑。鐵釘法以鐵釘為還原劑,鐵釘還可以作為脫硫劑,用於含硫高的試樣。硝石法是以硝酸鉀作為氧化劑,用於含大量砷、碲、銻及高硫的試樣分解,此法不易掌握,一般不常用。常用的為麵粉法,它用麵粉把氧化鉛還原為鉛,使鉛和貴金屬形成合金,與熔渣分離。
1.配料
在熔煉前要在試樣中加入一定量的捕集劑、還原劑和助熔劑等。
(1)捕集劑:鉛試金以氧化鉛為捕集劑。在熔煉過程中,氧化鉛被還原劑還原為金屬鉛,它能與試樣中的貴金屬生成合金,一般稱「鉛扣」,與熔渣分離。
對氧化鉛的純度要求不嚴,只要是不含貴金屬的氧化鉛如密陀僧等,就可以採用。
(2)還原劑:加入還原劑是為了使氧化鉛還原為鉛。可用炭粉、小麥粉、糖類、酒石酸、鐵釘(鐵粉)、硫化物等,國內多採用小麥粉。
(3)助熔劑:常採用的助熔劑有玻璃粉、碳酸鈉、氧化鈣、硼酸、硼砂、二氧化硅等。根據樣品的成分,加入不同量的這些助熔劑,可降低熔煉溫度,使熔渣的流動性比較好,鉛扣和熔渣容易分離。
配料是鉛試金的一個關鍵步驟,配料不恰當會使鉛試金失敗。配料是根據試樣的種類,按一定比例稱取捕集劑、還原劑、助熔劑的細粉和試樣混合均勻。各實驗室的配料比例不完全相同,僅略有差異。
試樣和各種試劑應當混合均勻,使熔煉過程還原出來的金屬鉛珠能均勻地分布在試樣中,發揮溶解貴金屬的最大效能。混勻的方法有下列四種:
(1)試樣和各種試劑放在試金坩堝中,用金屬匙或刮刀攪拌均勻;
(2)在玻璃紙上來回翻滾混合均勻,連紙一起放入試金坩堝中。把玻璃紙的還原力也計算進去,少加些小麥粉等;
(3)把試樣和各種試劑稱於一個廣口瓶中,加蓋搖勻,然後倒入試金坩堝中;
(4)將試樣和各種試劑稱於重1g,長、寬各30cm的聚乙烯塑料袋中,縛緊袋口,搖動5min,即可混勻。然後連塑料袋放入試金坩堝中。配料時應把塑料袋的還原力計算進去,減少還原劑的用量。
2.熔煉
將盛有混合料的坩堝放在試金爐中,加熱。於是,氧化鉛還原為金屬鉛;它捕集試樣中的貴金屬後,凝聚下降到坩堝底部,形成鉛扣。這個過程稱為熔煉。熔煉過程應控制形成的鉛扣的大小和造渣情況,並防止貴金屬揮發損失。
常用的試金爐有柴油爐、焦炭爐和電爐三種,以電爐較為方便。
試樣和各種試劑的總體積不要超過坩堝容積的四分之三,根據配料多少可以採用不同型號的坩堝。在坩堝中的混合料上面覆蓋一層食鹽或硼玻璃粉,以防止爆濺和貴金屬的揮發,並防止氧化鉛侵蝕坩堝。坩堝放進試金爐後,應慢慢升高溫度,以防水分和二氧化碳等氣體迅速逸出,造成樣品的損失。升溫到600~700℃後,保持30~40min,使加入的還原劑及試樣中的某些還原性組分與氧化鉛作用生成金屬鉛,鉛溶解貴金屬形成合質金。然後升溫至800~900℃,坩堝中的物料開始熔融,漸漸能流動。反應中產生的二氧化碳等氣體逸出時,對熔融物產生攪拌作用,促使鉛更好地起捕集和凝聚作用。鉛合金的密度大於熔渣,逐漸下降到坩堝底部。最後升溫到1100~1200℃,保持10~20min,使熔渣與鉛合金分離完全。取出坩堝,倒入乾燥的鐵鑄型中。當溫度降到700~800℃時,用鐵筷挑起熔渣,觀察造渣情況,以便改進配料比。若造渣酸性過強,則流動性較差,影響鉛的沉降;若鹼性過強,則對坩堝侵蝕嚴重,可能引起坩堝穿孔,造成返工。
熔融體冷卻後,從鐵鑄型中倒出,將鉛扣上面的熔渣棄去,把鉛扣錘打成正方體。所得鉛扣量最好在25~30g之間,以免貴金屬殘存在熔渣中。如鉛扣過大(大於40g)或過小(小於15g),應當返工。鉛扣過大,說明配料時加的還原劑太多;鉛扣太小,說明加入的還原劑太少。所以重做時應當適當地減少或增加還原劑的用量。根據還原劑的還原力,計算出應補加或減少多少還原劑。
還原劑還原力的計算方法:若所用還原劑為純碳粉,它和氧化鉛在熔煉過程發生下列反應:
2PbO+C→2Pb+CO2
由反應式可以計算出1 g碳能還原氧化鉛生成34 g鉛。
假設用蔗糖作還原劑,反應如下:
24PbO+C12H22O11→24Pb+12CO2+11H2O
根據反應式可計算出1 g蔗糖能還原氧化鉛生成14.0 g鉛。試金工作者常稱:蔗糖的還原力為14.0 g;碳的還原力為34 g;小麥粉的還原力為10~12 g;粗酒石酸的還原力為8~12 g等。
試樣的組成是復雜的,有的具有氧化能力,有的具有還原能力。有還原能力的試樣應當少加還原劑;有氧化能力的試樣應當多加還原劑。例如含有硫化物的試樣,應當少加還原劑,因為硫化物能作用如下:
3PbO+ZnS→ZnO+SO2+3Pb
遇到陌生的樣品,難以確定配料比時,可以通過化驗測定各種元素的含量,或通過物相分析測定出主要礦物組分的含量,也可以進行試樣的氧化力或還原力的試驗,以決定配料的組成和比例。
錘擊鉛扣時,如果發現鉛扣脆而硬,這就表示鉛扣中含有銅、砷或銻等。遇到這種情況,需要少稱樣,改用硝酸鉀配料,重新熔煉。
礦石和團岩礦物的主要造渣成分為:SiO2、FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O、Al2O3、MnO、CuO、PbO等。這些氧化物中,除了很少的氧化物能單獨在試金爐溫度下熔融外,大多數不熔,因而需要加入助熔劑。若為酸性氧化礦石應當加入鹼性助熔劑;鹼性氧化礦石則應加入酸性助熔劑,硫化物樣品可加鐵釘或鐵粉助熔。
3.灰吹
灰吹的作用是將鉛扣中的鉛與貴金屬分離。鉛在灰吹過程中,被氧化為氧化鉛,然後被灰皿吸收;而貴金屬不被氧化,呈圓球體留在灰皿上,與鉛分離。
灰皿是由骨灰和水泥加水搗和在壓皿機上壓制而成的。含骨灰多的灰皿吸收氧化鉛的性能較好,但灰皿成型較困難。應由具體試驗確定水泥和骨灰的比例。灰皿為多孔性、耐高溫、耐腐蝕的淺皿,重約40~50g,使用前,將清潔的灰皿放在1000℃以上的高溫爐中,預熱10~20min,以驅除灰皿中的水分和氣體。加熱後,如發現灰皿有裂縫,應當棄去不用。降溫後,將鉛扣放於灰皿中央,加熱至675℃,鉛扣熔融顯出銀一樣的光澤。微微打開爐門(注意:不要大開爐門,以防冷空氣直接吹到灰皿上,使鉛的氧化作用太激烈,發生爆濺現象)。這時鉛被氧化成氧化鉛,氧化鉛逐漸由鉛扣表面脫落下來,被灰皿吸收。銅、鎳等雜質被氧化為氧化銅和氧化鎳等,對灰皿也有濕潤作用,並滲透到灰皿中。
灰吹溫度不宜太高,應控制在800~850℃,使鉛恰好保持在熔融狀態。若溫度過低,氧化鉛與鉛扣不易分離。氧化鉛將鉛扣包住,可使鉛立即凝固,這種現象叫作「凍結」。凝固後再進行加溫灰吹,會使貴金屬損失加大。合適的溫度能使氧化鉛揮發至灰皿邊沿上,出現羽毛狀的結晶;若羽毛狀氧化鉛結晶出現在灰皿表面上,則說明溫度太低。
微量的雜質如銅、鐵、鋅、鈷、鎳等,部分轉變為氧化物被灰皿吸收,還有部分揮發掉。鉛也是如此,大部分成為氧化鉛被灰皿吸收,小部分揮發掉。貴金屬大都不被氧化。例如金、銀、鉑、鈀等,它們的內聚力較強,凝集成球狀,不被灰皿吸收,也不揮發。在鉛扣中的鉛幾乎全部消失後,可以看到球面上覆蓋著一個彩虹鏡面(或稱輝光點)。隨後這個彩虹鏡面消失,圓球變為銀灰色。將爐門關閉2min,進一步除去微量殘余的鉛後,再取出灰皿冷卻。若不經過2min的除鉛過程,則在取出灰皿時,因微量的余鉛激烈氧化發生閃光,會造成貴金屬的損失。
爐溫過高也會造成貴金屬的損失。雖然金、銀、鉑、鈀等揮發甚微,但在高溫下,它們會部分地被氧化而隨氧化鉛滲入灰皿中。灰吹過程溫度愈高,金、銀、鉑、鈀的損失愈大,所以應當嚴格控制溫度在800~850℃。
4.分金與稱量
分金是指將火法試金得到的金屬合粒中的金和銀分離的過程,它適用於金和銀的重量法測定。若所得金銀合粒中只有金和銀,利用銀溶液溶於熱稀硝酸而金不溶的特性,將金和銀分開。
分金用的硝酸不能含有鹽酸和氯氣等氧化劑。
5.鉛試金中鉑族元素的行為
鉑族元素在鉛試金中表現的行為很復雜,如釕與鋨在熔煉過程及灰吹過程容易被氧化成四氧化物而揮發,所以用鉛試金法測定釕和鋨是困難的。
銥在鉛試金的熔煉過程中,不與鉛生成合金,而是懸浮在熔融的鉛中。所以當鉛扣與熔渣分離時,銥的損失很嚴重。在灰吹過程中,銠不溶於銀,氧化損失嚴重。因此,銥、銠採用鉛試金分離富集,是不合適的。
鉑、鈀在鉛試金中的行為與金相似,在熔煉過程溶於鉛,在灰吹過程溶於銀,在熔煉和灰吹過程都損失甚微。只有含鎳的樣品使鉑、鈀損失嚴重,可以改用鋶試金及銻試金進行分離和富集。
6.金與銀、鉑、鈀的分離
若試祥中有金、銀、鉑、鈀,則進行鉛試金時,灰吹後得到的合粒為灰色。含鉑、鈀量較大時,在灰吹過程中,鉛未被完全氧化並被灰皿吸收之前,熔珠可能發生「凝固」,得到的金屬合粒表面粗糙。
金屬合粒中的銀比鉑、鈀多10倍以上時,須用稀硝酸分金多次。鉑、鈀可以隨銀完全溶於酸而與金分離。將殘留的金洗滌、烘乾、稱量,得到金的測定結果。
分離金以後的酸性溶液,加熱蒸發除酸,通入硫化氫將銀沉澱。硫化銀可以將鉑、鈀等硫化物一起沉澱下來。將沉澱用薄鉛片包裹起來,再進行灰吹。得到的金屬合粒用濃硫酸加熱處理,銀溶而鉑、鈀不溶,因此得以分離。
也可以用王水溶解上述硫化物。加入氨水,若有不溶殘渣,過濾除去。將濾液蒸干,加水溶解後,加入飽和氯化鉀酒精溶液,靜置,使鉑形成K2[PtCl6]沉澱,用恆重的玻璃砂芯漏斗過濾。用80% 酒精洗滌後,放在恆溫箱中乾燥,然後稱重。這個方法只適用於含鉑高的樣品。銀、鉑、鈀也可以在同一溶液中用原子吸收分光光度法或發射光譜分析法進行測定。
7.鉛試金中常見礦石配料
鉛試金中常見礦石配料見表7-2。
表7-2 鉛試金中常見礦石配料表
續表
8.提高試金結果准確度的幾項要素
試金分析的全過程有繁雜的手工操作,看起來似乎是個粗糙的過程,但實際上操作中的每一步都必須認真仔細。為提高分析結果的准確度,除了按操作規程認真操作外,還必須從下述幾個方面著手並盡力實現之,方可達到目的。
(1)灰皿材料及製作。灰皿材料宜使用動物骨灰、水泥或鎂砂。使用500 號水泥加10%~15% 的水壓製成水泥皿,自然乾燥後使用,由於水泥皿的空隙較粗大,灰吹時的貴金屬損失較大,合粒與水泥皿亦易黏結,故分析誤差較大,一般只是在骨灰缺乏時用於廠內部周轉料的分析。使用動物骨灰,最好是牛羊骨燒成骨灰,然後碾成0.175 mm以下,加10%~15% 的水壓製成骨灰皿,自然乾燥3 個月後使用。在灰吹前先將灰皿放入馬弗爐內於900℃左右燒20min以除去可能存在的有機物。
由於在灰吹過程中氧化鉛及賤金屬氧化物除少量進入空氣揮發外,絕大部分要被灰皿吸收。灰皿對金、銀也有一些吸收,即所謂金、銀損失。因此,不言而喻,灰皿製作時的壓力差異必然造成灰皿空隙的差異,從而造成金的灰吹損失的差異,增大了分析誤差。這就要求同一批材料來源的骨灰粉要用相同的壓力加工;在人力加工的條件下,同一盒灰皿要由同一個人加工;在灰皿將要用完的情況下,不要在不同盒的灰皿中挑選,以免造成分析誤差的擴大。更不能將不同來源的骨灰材料灰皿混批使用。
(2)火試金對馬弗爐的通風要求及補償措施。灰吹過程實際上是樣品中的賤金屬和鉛在高溫下的氧化過程,因此要求灰皿中熔融的物料與空氣有均勻的接觸機會,以保證氧化速度的一致,最理想的是鉛扣同時熔化,以同樣的速度灰吹,同時完成即同時達到輝光點。這就要求馬弗爐有合適的進出氣孔道。由於一般使用的馬弗爐不可能是理想的,除在設計製作時應進行改進外,應考慮到爐內不同位置接觸空氣的差異和溫度差異,對不同區域的樣品應使用相應的標准進行補正,其原則是盡量使標准能代表樣品。
實驗指南與安全提示
三正辛胺在酸性溶液中能與某些金屬配陰離子進行交換反應,泡沫塑料對一些有機和無機物質具有吸附性能,因此用負載三正辛胺的泡沫塑料更增強了對[AuCl4]-1的吸附性能,而且經水多次洗滌不被洗掉,對0.5~1000μg的金,吸附回收率為96%~100%。
本法吸附金的酸度范圍較寬,即0.5~6mol/L鹽酸或5%~30%(體積分數)王水介質都能定量吸附金;但硝酸濃度太大時,使金的吸附率下降。
在非純標準的情況下,金的吸附速度隨金品位的降低和試樣數量的增加而降低,如30g含金0.0xg/t的樣品,振盪吸附時間需延長至90min,一般樣品振盪吸附30min即可。
在不加酒石酸和氟化鈉時,可允許20mg銻,10mg鎢,4000mg鐵及小於200mg的可溶性二氧化硅存在。加入1 g酒石酸,可消除300mg銻,100mg鎢的干擾。加入5 g氟化鈉,可允許5000mg鐵存在。可溶性二氧化硅需加入4.2 g氟化鈉,使之生成氟硅酸鈉晶體沉澱而消除干擾。
對含砷量高的試樣,焙燒時應從低溫開始,逐漸升高溫度,至480℃時保持1~2h,使砷揮發,然後再升高溫度繼續焙燒除硫,否則由於形成低沸點的砷-金合金而揮發,造成金的損失,導致測定結果偏低。
除鎢、銻、鐵和酸溶性硅酸鹽影響吸附和測定外,礦石中大量其他共存元素均無干擾。鎢、銻的干擾用加入酒石酸消除,大量鐵和一定量酸溶性硅酸鹽的干擾可加入氟化鈉使之生成氟硅酸鈉(Na2SiF6)晶體沉澱而消除。
金標准溶液的保存:Au3+濃度為2.5~25μg/mL 的溶液,盛於玻璃容器中可穩定300 d。金的濃度更低時,可被玻璃器皿吸附。當pH=2 時,吸附金的量最多,玻璃器皿吸附約30%,石英器皿吸附約60%;當pH=2~7 時,濾紙吸附金高達40%,因此,制備金的標准溶液時,不能用濾紙過濾。為了提高[AuCl4]-的穩定性,有人建議在金的標准溶液中加入NaCl、KCl和鹼土金屬的氯化物。
拓展提高
ICP-MS法測定礦樣中的金
1.方法原理
試樣經800℃灼燒後,王水溶解,以氬等離子體激發,ICP-MS法測定。
2.試劑與設備
硝酸(ρ=1.42g/mL)、鹽酸(ρ=1.19g/mL)、鉈標准溶液(1mg/mL):國家標准溶液GSB G62070-90。
鉈內標工作液:移取鉈標准溶液2.5mL於2000mL容量瓶中,加入250mL王水,以水稀釋至刻度,混勻,此標准溶液含鉈0.25μg/mL。
金標准貯備液:稱取1.000 g純金(純度大於99.99%,使用前擦去表面氧化層)於250mL燒杯中,加入100mL水,60mL王水,加熱分解清亮,冷卻,移入1000mL容量瓶中,以水稀釋至刻度,混勻。此標准溶液含金1mg/mL。
金標准工作液:移取金標准貯備液2.50mL於100mL容量瓶中,加入1mL王水,以水稀釋至刻度,混勻。此標准溶液含金25μg/mL。
標准溶液的配製:移取金標准工作液0.00、1.00、2.00、4.00mL於一系列100mL容量瓶中,加入鉈內標工作液 10mL,用水定容,溶液中含金分別為 0.00,2.50,5.00,10.00μg/L。
氬氣(>99.99%)。
分析天平:感量0.0001 g。
等離子體質譜儀:ELAN9000。
3.分析步驟
按表稱取兩份試樣,置於75mL蒸發皿中,在800℃灼燒2 h。移入500mL燒杯中,加入20mL鹽酸,加熱5min,加入50mL王水,加熱濃縮體積至10~20mL,取下,冷卻,加熱分解清亮,冷卻,移入200mL容量瓶中,以水稀釋至刻度,混勻,按下表分取試液。
表7-3 分取量
移取樣品1.00mL加入已預先加5mL鉈內標的50mL容量瓶中,用水定容,混勻,將標准溶液和試液依次進行ICP-MS測定。測量元素同位素質量數:Au 197,Tl 205。
⑤ 怎麼從礦石中化驗貴金屬
從礦石中化驗貴金屬的方法有幾種,先做光譜定性分析,再以此了解目標貴金屬有哪些?然後再做定量分析。定量分析的方法有火法、滴定法、目視比色法等,簡單的指導生產化驗滴定法就可以。
⑥ 任務礦石中鈀含量的測定
——活性炭吸附DDO光度法
任務描述
鈀是鉑族元素之一。在地殼中含量極微,屬「超痕量元素」,比「稀有元素」還少,比某些「分散元素」分散。鉑族元素的分析,是現今人們公認的一個難題。勘查地球樣品中的鉑族元素的含量低,基體復雜,樣品均勻性差,干擾因素多;且鉑族元素本身具有相似的電子層結構和化學性質,很多分析試劑能同時與多種鉑族元素發生相似的反應並產生干擾,很難找到一些特效的分析試劑。加之,它們又多伴在一起,因此分離和測定十分困難。本次任務用DDO光度法測定礦石中的鈀含量,通過本次任務,掌握兩個知識點:一是鈀的富集與分離,二是鈀的顯色測定。
任務實施
一、試劑配製
(1)石油醚-三氯甲烷混合溶液(3 +1):石油醚的沸程在60~90℃或90~120℃為佳。
(2)DDO溶液(2g/L):稱取0.2g DDO溶於100mL丙酮中。
(3)氯化鈉溶液(200g/L):稱取20g氯化鈉,溶於100mL水中。
(4)乙酸丁酯。
(5 )鈀標准溶液:稱取0.1000 g光譜純鈀片於500mL燒杯中,加20mL王水,於砂浴上加熱溶解,然後以少量鹽酸吹洗杯壁,加入5滴氯化鈉溶液(200g/L),並移到水浴上蒸干,加2mL鹽酸(1 +1),蒸發到干,反復處理三次,取下用鹽酸溶液(8mol/L)溶解,移入1L容量瓶中,並用鹽酸溶液(8mol/L)定容,此貯備液含鈀100μg/mL。吸取10mL貯備液於 500mL 容量瓶中,以並用鹽酸溶液(8mol/L )定容,此貯備液含鈀2μg/mL。
二、分析步驟
稱取10~30g試樣於瓷舟中,在550~650℃的高溫爐中焙燒1~2h,中間攪拌2~3次,冷後移入250mL燒杯中,加入50mL王水(1+1 ),搖勻,蓋上表面皿,在電熱板上加熱分解15~20min,取下表面皿,低溫蒸至黏稠狀,加HCl重復蒸發兩次(每次5mL),加水60mL稀釋,過濾。用水洗凈燒杯及沉澱,在濾液中加0.3 g活性炭(可滴加少量金標准溶液)攪拌均勻,放置過夜。用定性濾紙過濾並擦凈燒杯,再用水洗沉澱約15 次。將活性炭連濾紙轉移至瓷坩堝中,放入馬弗爐低溫升至650℃灰化完全。
在含鈀灰分的瓷坩堝中加王水5mL,水浴加熱溶解,加3 滴氯化鈉溶液(200g/L),繼續水浴蒸干,加鹽酸2~3次趕硝酸。殘渣用15mL鹽酸溶液(8mol/L)溶解後,並將此溶液移入25mL比色管中(至20mL)。
加乙酸丁酯4mL萃取1min,分層後棄去有機相。在水相中加入1mL DDO溶液(2g/L),搖勻,放入60~70℃的水浴中保溫10min,然後冷卻(或在25℃的室溫中放置1h),加入5mL石油醚-三氯甲烷混合溶劑,振搖1min,分層後,吸取有機相,用1cm吸收池,在波長450 nm處以試劑空白作參比,測定其吸光度。
鈀工作曲線的繪制:分別吸取含鈀0、2.00、4.00、8.00、12.00、20.00μg的鈀標准溶液於25mL比色管中,用鹽酸溶液(8mol/L)稀釋至20mL,以下操作同試樣分析步驟。
三、結果計算
鈀的含量按下式計算:
岩石礦物分析
式中:w(Pd)為鈀的質量分數,μg/g;m1為從工作曲線上查得試樣溶液中鈀的質量,μg;m0為從工作曲線上查得試樣空白中鈀的質量,μg;m為稱取試樣的質量,g。
四、質量記錄表格
測定完成後,填寫附錄一中質量記錄表格3、4、8。
任務分析
一、方法原理
試樣先經灼燒使某些不溶於王水的鈀礦物轉變為能在王水中溶解的單體金屬,然後用王水分解,以HCl驅除大部分HNO3後,加水稀釋,濾去殘渣。濾液用水稀釋使溶液中含酸量每100mL不超過5mL,分數次加入活性炭以使鈀吸附完全。濾出活性炭灰化後,溶於王水。先用乙酸丁酯萃取Au及Fe等雜質。然後在水相中使Pd與DDO反應。Pd(Ⅱ)與雙十二烷基二硫代乙二醯胺(DDO)生成黃色配合物,用石油醚-三氯甲烷混合液萃取測定鈀。
二、干擾情況
在本法的顯色條件下,80μg Au(Ⅲ)、40μg Rh(Ⅱ)、20μg Ir(Ⅳ)、20mg Ag(Ⅰ)、100μg Se(Ⅳ)、40μg Te(Ⅳ)、20mg Fe(Ⅲ)、20mg Cu(Ⅱ)、50mg Ni(Ⅱ)、50mg Pb(Ⅱ)對鈀的測定不幹擾。硝酸根的存在對鈀測定有嚴重干擾,導致結果偏低。高氯酸根的存在對測定無影響。
所取試樣中鈀含量小於5μg時,採用目視比色本法可測低至0.01 g/t的試樣。
三、配製貴金屬標准溶液的注意事項
在貴金屬分析化學中,通常使用貴金屬的氯化物或氯離子配合物與各種試劑發生反應,因為貴金屬氯化物和氯配合物的制備方法容易、穩定性好,而且具有確定的價態和形態。其他鹽類,如硝酸鹽、硫酸鹽、過氯酸鹽等不夠穩定,有的組成復雜,或與試劑反應難於進行。因此貴金屬的標准溶液(除銀一般是以AgNO3形式配製外)大都是以氯配合物的形式制備。
採用純度在99.95% 以上的金屬片或粉末以王水或(鹽酸+氧化劑)溶解時,溶解之後應除去氧化劑,如用鹽酸除硝酸和氮的氧化物時,應在沸水浴上小心蒸發,並加入氯化鈉或氯化鉀作保護劑;以鹽酸溶液稀釋定容時,應控制鹽酸濃度,以便保證較高的氯離子濃度,避免價態的變化和發生水解,以保證標准溶液能夠長期儲存。
貴金屬標准存儲溶液應具有較高的金屬離子濃度,以便在儲存時不易發生濃度的變化。分析用標准工作溶液常常由存儲溶液稀釋制備,但在常溫下保存時間一般不得超過2個月。
貴金屬標准溶液的儲存是一個重要的問題。影響貴金屬標准溶液穩定性的主要因素有兩個方面:貴金屬配合物離子的穩定性和容器對貴金屬離子的吸附。配合物離子穩定性依賴於酸度和氯離子濃度。對於鋨、釕標准溶液的儲存,還應考慮揮發損失的問題,在鹽酸(1mol/L)介質中,釕溶液保存在石英玻璃或玻璃容器里可穩定4個月,4個月後會損失25%;鋨溶液只能穩定2個月,2個月後會損失50%。銀標准溶液應避光保存。容器對貴金屬離子的吸附與容器的種類和溶液酸度有關,溶液的酸度越高,器壁吸附越少。
實驗指南與安全提示
DDO和Pd的反應稍慢,且試劑又不溶於水和鹽酸中,故加入DDO試劑應沿著管壁緩緩加入,並激烈振盪兩次,讓試劑很好地分散於溶液中,並放置30min,或在60~70℃的水浴中保溫10min。DDO與Pd(Ⅱ)形成黃色配合物,其配位比為2∶1,配合物被有機溶劑萃取後,色強非常穩定,15 h內無變化。
DDO對Pd有很高的選擇性。除100μg以上的金影響測定外,Fe、Co、Ni、Pb、Ir、Cu、Ag對Pd的測定無干擾。Pt(Ⅳ)、Rh(Ⅲ)若無強還原劑存在也無干擾。
當Pt、Pd的含量較低時,可採用目視比色測定。Pt、Pd與DDO的有色配合物在有機相中24 h內穩定。
加入DDO溶液的量要求准確,因試劑本身有淺綠色。
Pt(Ⅳ)不與DDO反應,但加入SnCl2還原為Pt(Ⅱ)就立即生成紅色螯合物,可穩定24h以上。
DDO的制備:稱取15 g二硫代已二醯胺於錐形瓶中,加入100mL乙醇溶解,在另一燒杯中,稱取46 g月桂胺,加入50mL乙醇溶解,將上述溶液合並,混勻,蓋上帶玻璃管的橡皮塞(作空氣冷凝管),在水浴上加熱,保持微沸30~40min,待無氨味時取出,倒入燒杯中,用冰水冷卻,抽濾,用冰冷卻過的乙醇洗滌至無綠色,取出沉澱於另一燒杯中,用100mL丙酮溶解後,移到錐形瓶(帶空氣冷凝管)中,加入一小勺活性炭,在水浴上加熱5~10min,趁熱抽濾,用丙酮洗滌,將濾液置於蒸發皿上,使其自然乾燥。若顏色不正常時,可用丙酮重結晶一次。
由於鈀的化合物均易分解,所以在蒸干時要特別小心,否則結果嚴重偏低。
活性炭吸附鈀應在低酸度下進行,故溶礦過程中盡量蒸去多餘的酸。
顯色反應應在鹽酸(>6mol/L)介質中進行。
拓展提高
鎳鋶試金法測定礦石中的貴金屬
鎳鋶試金法(也稱硫化鎳試金法)是以硫化鎳、硫化鐵(和硫化銅)組成的鋶來捕集貴金屬,它適合於捕集金和所有鉑族元素。也可用於其他試金法熔煉有困難的高硫高鎳樣品。硫化鎳有足夠大的密度(5.3g/cm3),便於與熔渣分開,並容易粉碎。鎳鋶扣捕集貴金屬的能力很強,試金扣的量在12g以上能將50g樣品中的貴金屬捕集完全。鎳鋶試金法中熔渣的硅酸度在1.5~2.0之間為好。但是要注意渣的是酸度不要太大,否則熔渣很黏,不利於鋶扣與熔渣的分離。鋶扣一般採用鹽酸溶解,硫成硫化氫逸出,銅、鐵、鎳(包括銀)以氯配合物形式進入溶液,金和鉑族金屬留在殘渣內。濃鹽酸溶解鋶扣時,鋨的損失比較大,鉑、鈀也會有一定的損失。用稀鹽酸溶解或採用封閉溶解法可減少這些元素的損失。鎳鋶試金法測定金的重現性不太好,其中既有金的捕集效率問題,也有金在鹽酸溶解時的損失問題。採用碲共沉澱法可以改善金的回收率和重現性。鎳鋶試金法需要加入硫黃作為還原劑和硫化劑,硫黃的加入量要適當。加得少了,在用鹽酸溶解扣時,鋨、釕的損失會增加。過量了又給試金扣的溶解帶來困難。為了避免硫黃過剩,可以用硫化鐵代替一部分硫黃,而且這樣的試金扣在水中能自行粉化。
一、鋶鎳試金法的特點
1.鋶鎳試金法優點
(1)可以捕集所有的鉑族元素。
(2)不同類型的樣品,其熔劑的組成變化相對較小。
(3)對含硫和鎳的樣品不需要事先除去。
(4)熔劑與樣品的比例較小,所以可以處理較大量的樣品。
(5)硫化鎳扣可直接用於激光剝蝕法。
2.鋶鎳試金法的局限性
(1)空白較高。有時有些元素的空白值可達數百個pg/g水平。尤其是鎳試劑的空白較高,建議使用純度較高的羰基鎳粉。
(2)Os以OsO4的形式揮發。
(3)在硫化鎳扣用鹽酸溶解時,有的貴金屬元素比如釕和鈀會以氯化物或含氯的配合物形式揮發損失。
(4)個別元素會由於硫化鎳捕集效率低或碲共沉澱的不完全分離而導致回收較差(<90%)。
(5)鹽酸溶解硫化鎳扣時,會產生大量硫化氫氣體,需要有效的排煙氣設備。
採用減小硫化鎳試金扣的方法可以降低試劑空白。早先的硫化鎳試金法一般要加入10 g以上的鎳,現在一般大約為幾克(根據樣品中鉑族元素含量范圍和樣品基體性質而定)。
二、鎳鋶試金法配料
配料是鎳鋶試金分析中關鍵的一步。首先要了解所測樣品的種類,以確定熔料的配方。
根據試料中的物質組成,按照預期生成熔渣的硅酸度,通過反應式計算,可獲得配料中各種試劑的加入量。
1.一般地質樣品配料大體范圍
(1)岩石、沉積物、土壤類:如石英、輝石、橄欖石、方解石、沉積岩、土壤、水系沉積物、海洋沉積物等,配方一般為(20g樣):Na2B4O5(OH)420~25g,Na2CO310~14g,Ni 2~3g,SiO21~2g,麵粉0.5~1g。
(2)礦石類樣品等:如鉻鐵礦、超基性岩、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、鎳礦等,配方一般為(20g樣):Na2B4O5(OH)4或Li2B4O725g,Na2CO315~20g,Ni 3.5~6g,SiO23~6g,麵粉2g。
許多鉻鐵礦中往往含有較多的鉑族元素,而鉻鐵礦是很難熔融的礦物,熔劑配方對鉻鐵礦的熔解很關鍵。可以加入偏磷酸鈉使鉻鐵礦完全熔融,其熔劑配方為:樣品10g,SiO29g,(NaPO3)x15g,Li2B4O730g,Ni 7.5g,S 4.5g。熔融溫度必須達到1200℃。
2.針對不同物料調整配方的要點
(1)硅酸鹽類樣品:硅酸鹽樣品中二氧化硅佔一半以上,還有少量鈣、鎂、鋁,需要加入較多的碳酸鈉,適量的硼砂。
(2)碳酸鹽類樣品:此類樣品的主要成分為碳酸鈣、碳酸鎂,在熔樣時分解逸出二氧化碳成為氧化鈣、氧化鎂,因此在熔樣時必須加入較多酸性熔劑二氧化硅和較多硼砂。
(3)氧化礦樣品:氧化礦樣品指含有較多赤鐵礦、磁鐵礦的樣品,具有一定的氧化力,能消耗掉部分還原劑,配料時需加以考慮。
(4)硫化礦樣品:含有較多的硫化物,還原力較強。需加入較多碳酸鈉,減少硫的加入量。
銅精礦、硫化銅鎳礦、輝銻礦、鎳礦、黃鐵礦等礦種常含有鉑族元素和金銀,熔礦相對困難,配料時需加大碳酸鈉和二氧化硅的量。
三、應用實例
鋶鎳試金-ICP-MS測定礦石中的貴金屬大多數鋶鎳試金-ICP-MS分析流程不包括鋨的測定,因為鋨被氧化成四氧化鋨,揮發損失。以前先將鋨蒸餾出,再用王水溶解殘渣測鋨。這種方法流程過長,不利於大批量樣品分析。改進的鎳鋶試金-碲共沉澱ICP-MS測定鉑族元素的方法,採用封閉溶解貴金屬硫化物濾渣與同位素稀釋法測鋨相結合,解決了包括鋨在內的全部鉑族元素和金的測定,避免了鋨的蒸餾分離和(或)單獨測定,簡化了分析流程。該方法要點如下:
1.樣品處理步驟
(1)取樣20g 於玻璃三角瓶中,加入混合熔劑,充分搖動混勻後,轉入黏土坩堝中。
(2)准確加入適量鋨稀釋劑,覆蓋少量熔劑,放入已升溫至1100℃的馬弗爐中熔融1.5 h。
(3)取出坩堝,將熔融體注入鐵模,冷卻後,取出鋶鎳扣,粉碎。轉入燒杯,加入60ml濃鹽酸,加熱溶解至溶液變清且不再冒泡為止。
(4)加入1mL碲共沉澱劑(含碲0.5mg),1mL二氯化錫(1mol/L)溶液,加熱0.5 h並放置數小時使碲凝聚。
(5)用0.45μm濾膜負壓抽濾,2mol/L鹽酸洗沉澱數次。
(6)將沉澱和濾膜一同轉入帶螺帽的Teflon封閉溶樣器,加入1mL王水,密封,於約100℃電熱板上溶解2~3 h。
(7)冷卻後轉入10mL比色管中,水定容待測。
2.鉑族元素的測定
樣品溶液直接用ICP-MS測定,釕、銠、鈀、銥、鉑用常規標准溶液標化測定。鋨採用同位素稀釋法測定。內標採用10 ng/mL的鎘、鉈標准溶液。雖然採用了密封溶渣的方法,但對鋨進行同位素稀釋測定仍是必不可少的。一方面是因為密封溶解不能確保沒有氣體泄漏;另一方面,即便是溶解過程沒有鋨的泄漏損失,由於不同氧化程度的鋨在ICP技術中靈敏度的巨大差異,採用標准溶液標化會造成分析結果的極大誤差。
閱讀材料
貴金屬首飾分析
在貴金屬首飾中,黃金首飾占據主導地位,銀飾品由於其白色和低廉的價格而成為普通百姓歡迎的主要原因。隨著人們生活的提高,鉑金首飾的消費也迅速增長。當今的黃金首飾市場已趨於國際化,生產和消費已超出地域限制的趨勢。通常,廣大消費者關心的是所購買的金或鉑金首飾是否符合標示的含金或含鉑量,同時希望有一種簡單易行的非破壞性鑒別方法;對於首飾生產廠家,應該以誠信為本,從生產的源頭即飾品材料的成分分析進行把關,使其質量達到國家規定的標准,避免不符合產品出廠;同時,在飾品進入市場之後,有關部門應加強監管,不定期進行抽樣化驗,禁止不合格產品或假貨在市場上銷售。只有這樣,才能維護首飾消費者的合法利益。
一、金首飾的成色
在首飾交易中,金的成色常用「開(K)」表示,[「開」(K)源於英文詞carat,稱「克拉」,原用於表示寶石的質量單位,1ct=0.200g];其純度以千分比表示。純金為24開,也即成色是1000‰。以此推算,1 K的含金量=41.66‰,18 開金就是含有750‰的金。由於41.66‰為無限循環小數,因此不同地域就出現不同的K金標准。國際標准化組織(ISO )推薦的22 K、18 K、14 K 和9 K 飾品金的成色分別含金916‰、750‰、585‰和375‰。我國黃金首飾分類標准如表,基本上與國際標准接軌。由於不同的購買目的,每個國家對黃金首飾成色的要求大不相同,表7-6列出了我國黃金首飾成色分類標准(GB11887-1990 )。
表7-7列出了黃金的成色等級及其適用地域范圍。
表7-5 我國黃金首飾成色分類標准
表7-6 黃金成色等級和適用范圍
二、金首飾的鑒定
從嚴格的意義上來說,首飾的鑒定和分析有著不同的含義。鑒定意味著是對飾品真假的區別或鑒別,它既要維持原有飾品的原貌,又能快速地對飾品做出比較正確的結論。而分析往往意味著是通過某種現代儀器手段或方法對首飾的組成和(或)含金量給出公正和正確的分析結果。
鑒定常常根據金的物理性質如顏色、密度和硬度等進行測估。在金首飾的鑒定中,試金石法和密度法的應用由來已久。前者現在稱為「條痕比色法」,即將金首飾在試金石(一種特殊的硅酸鹽石頭)上輕輕劃痕,然後再與「對牌」(即已知金成色的標准)在試金石上的劃痕顏色比較。據稱有經驗的鑒定者可以將金成色控制在1% 的誤差內。這種方法在以前銀行和舊首飾的收購中常常使用,因為具有立等可取的快速特點。密度法的應用據說是阿基米德在為國王金冠打造中是否被摻假一事的冥思苦想中,因進浴池洗澡受滿池水的溢出啟發而發現了「浮力定律」,並由此揭開了假金皇冠的秘密。自此之後,密度法的鑒定就有了科學依據。
採用密度法鑒定金飾品,首飾應該潔凈乾燥,設法避免在液體中稱量時附著在首飾上的氣泡,最好是按照國家標准《貴金屬及其合金密度的測試方法》(GB/T1423 -1996)進行。值得注意的是,該法不適用於空心首飾和鑲嵌首飾。當然,也不適用於金包鎢的假首飾,因為鎢和金的密度相近。
三、金首飾的分析及含金量的精密測定
(一)無損分析
利用某些現代儀器對貴金屬飾品的成色進行無損檢測被認為是比較理想的方法,因為它具有不破壞樣品、無污染、快速和准確的特點,同時又能提供樣品中多種雜質元素及其含量數據。例如,藉助黃金首飾標樣,X射線熒光光譜法(XRF )廣泛用於飾品的組成和元素含量的測定,並且已被制定成國家標准檢測方法。然而這一方法的測定結果仍受到飾品表面的光滑度、形狀、大小的影響以及因樣品照射位置、面積的差異導致主、次元素熒光強度不同程度的損失,於是有不少改進的測定方法報道,例如無標樣的XRFA方法、XRF-密度校正法等,從而在一定程度上提高了方法的檢測精度和擴大了方法的適用范圍。
(二)化學分析
多姿多彩的金飾品皆源於金基合金材料,材料成分的准確分析是金飾品質量控制的根本保證。因此,僅僅依靠無損分析法顯然是不現實的,因為單就制備用於分析這些合金的標樣就是一件十分復雜和消耗人力、資金的工作。如果把金飾品的分析納入貴金屬合金材料分析范疇的話,原則上貴金屬合金材料中的許多化學分析或儀器分析方法都能適用。這些分析方法既能夠准確地測定主金屬組分的含量,也能夠提供次成分乃至雜質元素的分析結果。如AAS、ICP-AES法等。
應該指出的是,廣大消費者最關心的是飾品中主成分金、鉑、鈀、銀等的含量,其他金屬成分對構成首飾的成本與其工藝所體現的價值相比都微不足道。正因為如此,貴金屬飾品的主成分分析關鍵在於測定方法的准確與否。對於金(或銀)的主成分分析,火試金重量法是具有高准確度的測定方法之一,也是傳統的金銀飾品分析檢測方法。與火試金重量法相比,容量法、電位滴定法和庫侖分析法的操作手續是簡單的,尤其是具有高准確度、精密度和不需要標准樣品的庫侖分析法,對於貴金屬飾品主含量的測定是特別適宜的。
四、鉑金首飾的成分
銀白色的首飾高貴典雅,然而用銀打造的首飾佩戴不久便會晦暗而喪失光澤。金屬鉑的亮白色雖然不及銀,但卻能夠長期經受腐蝕並保持其白色,因此鉑金首飾受到人們的青睞。目前,鉑首飾主要用純鉑和鉑合金製作,也有含鉑的白色K金,例如含有10% Pt、10% Pd、3% Cu和2% Zn的18 K金。所謂白色K金就是為了取代昂貴的鉑而在金基體中加入能夠使金漂白的元素,如 Ag、Al、Co、Cr、In、Fe、Mg、Mn、Ni、Pd、Pt、Si、Sn、Ti、V、Zn等,但白色K金大多數是Au-Pd-Ag系合金,其中可能還含有Cu、Ni、Fe、Mn等。含Ni的白色K金價格便宜,但Ni對人體皮膚具有潛在的毒性問題頗受爭議,為保護消費者的利益,某些歐洲國家今年來已制定了有關製造和銷售與皮膚接觸的含鎳首飾的法令,並制定了相關標准。白色K金依舊按金的成色區分,而對鉑首飾的成色還沒有硬性規定的標准。由於鉑的供給受到資源的限制,近年來價格逐漸攀升,幾乎接近金價的3 倍,這樣一來,鉑首飾的鑒別與分析更令人關注。
五、鉑金首飾分析
到目前為止,還缺乏一種簡單的、像鑒別黃金首飾那樣來鑒別鉑首飾的方法。一些分析工作者試圖採用像無損分析金飾品那樣,用X射線熒光光譜法來進行分析,但是鉑飾品成分比較復雜,難以獲得用作比較的標准樣品。曾有利用XRF金標樣的多元素回歸方程,對Pt、Pd的熒光強度進行修正後並當作Au、Ag的熒光強度,再以計算機編程計算鉑製品中Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Ni等元素含量的X射線熒光光譜測定方法,但其准確度和適用性仍有待研究。
在溶液中利用氯化銨將Pt(Ⅳ)沉澱成(NH)2PtCl6的重量法現在已經很少用於分析工作中,因為(NH)2PtCl6沉澱不很完全,且Ir、Rh存在時共沉澱。然而對於鉑飾品這一特殊分析對象,經改進的(NH)2PtCl6-光譜(或原子吸收)法則能夠適用,而且還被制定為鉑首飾合金分析的標准方法。鉑首飾中鉑含量的測定,採用精密庫侖滴定分析法是較好的選擇。該法不需要鉑首飾標准樣品,測定方法的選擇性好,准確度和精密度都很高,而且測定手續簡便快速。
⑦ 採用濕法工藝從高硫物料中提取貴金屬
提煉過程:首先要進行分解,然後將有貴金屬含量的進行提煉,提煉一般有濕法、火法或者電解法,企業一般會選擇濕法,該工藝除了具有投資少、生產周期短、易於操作、金產品穩定達標等優點外,還克服了其它溶金工藝環境污染嚴重的缺點,因而先後被許多黃金生產廠家所採用。該工藝的產品穩定、達標。
金的沉澱可選用不同的還原劑從浸金溶液中沉澱金,如亞硫酸鹽、二氧化硫、硫酸亞鐵、氯化亞錫、草酸等。還原產生的金多呈砂狀和海綿狀。金粉經凈化、乾燥處理後鑄錠,得到符合各種質量和規格要求的金產品。
⑧ 礦石檢測方法標准有哪些
礦石檢測方法挺多的,具體需要看檢測目的。
要是成分一般就是化學分析法
要是做鑒定就需要定性分析加物相分析以及部分力學性能檢測等
要是檢測石頭的實用性能就測得是一些理化性質。
需要檢測的話可以私信聯系我
⑨ 高硫硅化變質岩礦石檢測貴金屬需要多少錢
那麼這要看你具體選擇的檢測機構,那麼也要看你這塊礦石當中的雜質是否是很多。那麼這二者都直接影響著它的價格。
⑩ 怎樣從礦石中提取鉑、金、銀、銠貴金屬
如果是礦石中的貴金屬,含量一般都比較低,不宜直接用王水溶解。
可採用火法或濕法富集礦石中的貴金屬,再使用硝酸提取銀,王水提取鉑、金,熔爐的方法提取銠。如有疑問可發郵件交流[email protected]