一种含硫金精矿的火试金方法试验研究及改进

一种含硫金精矿的火试金方法试验研究及改进
梁玉省;谢敏雄;王楠
【摘要】本方法基于高含硫金精矿的还原力主要是样品中的硫这一情况,测得样品中硫的含量就可以计算出样品的还原力,代替金精矿化学分析方法—火试金法测定金量和银量(国标)对样品的还原力的测定.另外将覆盖剂由一定比例的硼砂和碳酸钠代替氯化钠,以减少有毒物质的排放,并大幅度降低氧化铅的配料量,铅扣重量由30克提高到40克,以便将样品中的贵金属更好的回收,按此方法配料快速、简单,成本低,准确,化验合格率高.
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2016(000)008
【总页数】4页(P79-82)
【关键词】硫的百分含量;还原力;火试金;覆盖剂;铅扣重量
【作者】梁玉省;谢敏雄;王楠
【作者单位】山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿,山东莱州261400;山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿,山东莱州261400;山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿,山东莱州261400
【正文语种】中文
【中图分类】O655
火试金法是金分析的传统方法之一,因其操作简便、准确率高,一直是金精矿销售样品化验的首选方法，近来有关这种方法的试验及误差分析、不确定性评估，以及得
了一些进展[1-4]，有较多的论述。

三山岛金矿是我国最大的单体黄金矿山，自2012年始，所产金精矿全部外销，金银化验采用火试金法，而火试金的配料是重要的环节，国家黄金标准汇编金精矿火试金操作规程中，配料首先要测样品的还原力，传统操作过程费时费力，成本偏高。

本文以三山岛金矿所产金精矿的还原力主要是样品中的硫为基础，研究通过试验样品中硫的含量（硫的测量时间短、成本低）与还原力的关系及配料方案，改变覆盖剂，并将铅扣由30克左右改为40克左右，使样品中的贵金属能更好的回收，取得了显著效果。

1.1 主要仪器和试剂
熔融电炉：使用温度在1200℃。

试金天平：感量0.001mg。

试金坩埚：材质为耐火粘土。

高130mm,顶部外径90mm，底部外径50mm，容积约为300ml。

镁砂灰皿：顶部内径约35mm，底部外径约40mm，高30mm,深约17mm。

氧化铅（工业纯）:粉状。

金量小于2×10-6%，银量小于2×10-5%。

1.2 试验方法
准确称取已知硫百分含量为35%的金精矿试样20克，碳酸钠40克，氧化铅100克，硼砂10克，玻璃粉25克，硝酸钾30克，上述配料置于粘土坩埚中，搅拌
均匀后，覆盖约10mm厚搅拌均匀的硼砂、碳酸钠（1：1）。

将坩埚置于炉温为800℃的熔融电炉内按国家黄金操作规程标准，经过两次造渣，灰吹后，得到金银合粒，将合粒放入50ml瓷坩埚中，加入1:10醋酸20-30ml，加热5分钟，用热蒸馏水洗净合粒，烘干，称重。

如果合粒中金与银比值小于或等于五分之一时，可直接分金。

大于五分之一须补银再用3～5g铅皮包好灰吹。

再锤成0.2～0.3mm
薄片。

（锤扁的合粒要经过650-700℃退火），最后按国家标准分金[5]，称重，
并计算。

2.1 金精矿中硫的还原力的测定
笔者所在单位金精矿中硫主要以黄铁矿存在，黄铁矿随熔炼条件不同，其理论还原力是不同的：
当配料中碳酸钠量不足时，还原反应按下式进行[6]：
FeS2+5PbO+SiO2=FeO·SiO2+5Pb+2SO2
这时黄铁矿中的硫氧化成为二氧化硫，即氧化到四价，此时黄铁矿的还原力是：
硫还原力是16.13
但是在大量碳酸钠和少量的二氧化硅存在时，硫被氧化到六价，生成硫酸钠。

2FeS2+14PbO+4 Na2CO3+SiO2=4Na2SO4+14Pb +2FeO·SiO2+4CO2
按照这个反应，这时黄铁矿的还原力是：
硫还原力是22.63
选取9个含硫量不同的样品，每个样品20克，碳酸钠的量都为40克情况下不同
配料，经高温熔融获得适当铅扣，硝酸钾的氧化力以4计，计算测得的金精矿中
硫的还原力，测量结果见表1。

由表1可见，将碳酸钠的量配成试样量的两倍，属于配料中碳酸钠为大量的情况，硫的还原力基本上稳定在23左右，比理论22.63稍大。

其原因可能有以下三点：一是样品中含少量碳等还原性物质，二是实验中硝酸钾的氧化力达不到4，三是硫并不全是以黄铁矿形式存在。

将硫的还原力固定在23，
这样只需要测定样品硫的百分含量就可以算出样品的总还原力，而硫的百分含量可用燃烧—中和法大批量分析测试，即快又成本低。

下式是试样的还原力和试样中硫的百分含量关系式。

F＝（M0×S%×23）/ M0＝S%×23
式中：F——试样的还原力；
M0——试样量，g；
S%——试样中硫的百分含量
23——金精矿中硫的还原力
2.2 氧化铅加入量与试样中硫百分含量的关系
目前含硫量较高的金精矿配料方法是硝石法，氧化铅加入量国家标准计算公式是：M1= M0F×1.1+30
式中：M1—氧化铅加入量，g；
M0—试样量，g；
F—试样的还原力。

30—铅扣重，g
当还原力低时，即样品中硫的百分含量低，氧化铅的加入量应不少于80g。

在实际工作中，笔者经过长时间摸索逐步降低氧化铅的加入量，也能保证造渣的完好，选取5个代表性较好的样品（-200目全通过，含颗粒金少），氧化铅加入量(克)按国家标准和实际加入量对比试验，其他配料相同，铅扣按40克要求，金品位测量结果见表2。

由表2可见，金精矿中硫的百分含量较高的情况下，氧化铅实际加入量只有按国家标准理论加入量的不到一半，其结果很好。

实验证明，氧化铅实际加入量在大幅减少的情况下，熔融过程很好，渣脆、渣扣分离良好，渣中无铅粒，这样即保证做样质量又降低了生产成本。

对样品中按国家标准理论加入氧化铅的样品，渣中有发黄现象，说明氧化铅有些过量；但是对一些样品，特别是造渣不好，铅粒不聚集的情况下，要适当加大氧化铅的量。

高硫金精矿样品硫百分含量不同情况下，氧化铅理论和实际量可用表3做一简单对比（氧化铅理论量为整数位）。

由表3可以看出，实际氧化铅的加入量没有一个固定公式，随着硫的百分含量增加而增加，它只是一些经验公式。

2.3 硝酸钾加入量与试样中硫百分含量的关系
目前含硫量较高的金精矿配料方法是硝石法，该方法应用范围广，快速，铅扣与渣分离好，铅扣光滑，但其缺点是不容易控制铅扣的大小，硝酸钾加入量与硫的百分含量可以用下面公式来计算。

M2= （M0×S%×23-40）/4
式中：M2—硝酸钾加入量，g；
M0—试样量，g；
S%—试样硫的百分含量
40—铅扣重，g
4—硝酸钾的氧化力
以试样量为20克为例，不同硫百分含量的样品与硝酸钾加入量（克）可用表4表示（硝酸钾量保留一位小数）。

硝石法中硝酸钾加入量最好不超过25克为好，但表4中硫百分含量超过31%时，硝酸钾的加入量就超过了25克，为此可以采取降低试样量来应对，但在实际工作中，硝酸钾加入量达到40克，也没有什么问题。

由以上公式可以得出试样量为20克情况下，样品硫百分含量达到9%就可以采用
硝石法，如果试样量增加，样品硫百分含量可以更低，也可以使用硝石法。

2.4 碳酸钠、硼砂、玻璃粉的加入量
以样品20克为例，碳酸钠加入量为试样量的两倍，以保证硫的还原力在23左右，由于样品成分测定较困难，造渣中所加的二氧化硅量不易计算。

因此所用的二氧化硅一部分用10克硼砂代替，一部分用25克玻璃粉代替，玻璃
粉过量5克或10克，对熔融没有妨碍。

2.5 综上所述，可以用下表来说明金精矿中硫百分含量不同的样品火试金配料表
由表5可以看出，样品硫百分含量都较高，对样品硫百分含量低于30%，高于9%
的样品，按30%的样品配料，只改变硝酸钾的量，对硫百分含量高于40%的样品，可改变试样量，以控制硝酸钾的加入量。

2.6 覆盖剂的改型
国标火试金法中使用氯化钠作覆盖剂，其好处是几乎不进入熔融体，浮在熔渣上面，自成一相，能隔绝空气并在某中程度上防止沸腾时的溅失，但在出炉时有大量的氯化铅白烟冒出污染环境，损坏操作人员的身体健康，将硼砂和碳酸钠以1：1的比例混合作为覆盖剂，其硅酸度基本上与熔融的配料相吻合，不至于改变配料的硅酸度，实验结果很好。

2.7 铅扣重量的优化
国标火试金法中铅扣的重量为30克，经过大量的实验，部分样品铅扣的重量为
30克时，结果有所偏低，将铅扣重量保持在40克左右，结果偏低现象大大减小，这样灰吹时间变长，但可以减少硝酸钾的用量。

2.8 合粒粘附杂质的清洁
国标火试金法中用小镊子将合粒从灰皿中取出，刷去粘附杂质，这样的处理方法是不彻底的，合粒表面还会有杂质，可将合粒放入50ml瓷坩埚中，加入1:10醋酸20-30ml，加热5分钟，用热蒸馏水洗净合粒，烘干，称重，这样处理起来合粒
才干净，又不损失，对银品位的影响很小。

2.9 分金前合金薄片的新增退火工艺
灰皿上的合粒从高温炉中取出后，在冷却过程中，首先凝固的是Au/Ag比率高的合金，后凝固的是Au/ Ag比例低的合金，最后凝固的是最外面的富银的金银合金，因此合粒锤扁后，边缘上是富银合金，分金时金的微粒易破碎而损失在硝酸中，富金的晶核部分分金后又会残留多量的银，因此锤扁的合粒要在650-700℃退火，
使合粒内部发生扩散作用，破坏了晶核，消除了富金和富银部分，分金时能降低金的机械损失和银的残留量。

改进后方法适合含硫较高的金精矿样品，对于含铜、镍较高的样品配料方法特别是氧化铅的量将视铜镍含量计算后适当调整。

该方法是在结合本单位实际情况的基础上总结而成，总体是测定样品硫的含量来代替样品火试金法测定还原力，降低了氧化铅使用量，此方法已经使用并推广到多个兄弟单位，应用效果理想。

采用上述方法节省时间，降低成本，降低了操作人员的劳动强度，减少了空气污染，保护了操作人员的身心健康，提高了工作效率。

【相关文献】
[1]江水英,肖化云,吴声东．火试金法测定铜精矿中金含量结果的不确定度评定[J]．岩矿测
试,2008,27(4)：299-301．
[2]张广盛．高铁高硫砷金精矿火试金法配料的探讨[J]．黄金,2009,30(5)：49-51．
[3]杨宇鹏,杨勤松．火试金法铅扣灰吹溅出损失产生误差问题的探讨[J]．资源导刊：地球科技
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[4]薛光．金定方法的最新进展(待续)[J]．黄金,1999(06)：50-51．
[5]刘长沂,吴建伟,马兆明等．黄金标准汇编[M]．1994：77-77．
[6]蔡树型,黄超．贵金属分析[M]．1988：51-52．。