贵金属材料分析中的富集和分离方法

贵金属材料分析中的富集和分离方法

前言

如今在贵金属分析常用的分离和富集的方法，包括火试金法、共沉淀法、萃取法、离子交换法等。贵金属原料除了纯金属和含量较高的冶金中间产物外，原料中贵金属的含量或品位一般的较低。为了改善贵金属原料分析的灵敏度和选择性，在常用的化学分析或现代仪器分析测试各种原料的贵金属之前，一般都需要对这些原材料进行适当的富集和分离，其目的就是排出大量的共存元素的影响和提高测定的灵敏度。主要介绍火试金法、沉淀法、萃取法。

一、火试金法

火试金法是比较古老的预富集金的手段，该方法是把贵金属从其他的金属和脉石中分离出来的，其作为一种经典的富集贵金属元素方法早在20世纪已经出现1。它借助固体试剂与岩石、矿石等样品混合，在坩埚中加热融化，生成的试金扣在高温时捕集到金、银元素，其密度大，下沉到坩埚底，样品中贱金属的氧化物和脉石与二氧化硅、硼砂、碳酸钠等熔剂反应生成密度较小的熔渣浮在上面。①

常用的火试金法有铅试金法、硫化镍试金法、锑试金法等。不同的方法, 应用范围也不同。由于在灰化过程中,Ru、Ir、O s容易遗失, 所以铅试金法更适用于Pt、Pd、Rh的分离。硫化镍试金法对所有铂族元素的分离效果都差不多, 但是, 由于使用了大量的熔剂和镍捕集剂, 造成试金流程的空白值相对较大, 抗干扰性差。因此, 李晓林等②在过去已有方法的基础上, 研究建立了微型镍锍试金流程, 降低了试剂的用量, 以适用于微小样品的铂族元素中子活化分析,可以直接分析酸溶镍锍扣后的铂族元素硫化物残渣。另外, 采用高纯捕集剂也可以有效的消除或减少试剂空白。例如文献③通过纯化氧化镍, 使全流程的回收率都在94. 0% 以上。

火试金分析实际上是以坩埚或者灰皿为容器的一种试金方法，种类繁多，操作程序不一，有铅试金、铋试金、锡试金、锑试金、硫化镍试金、硫化铜试金、铜铁镍试金、铜试金、铁试金等。但各种新试金方法的熔炼原理和试金过程中的反应仍与铅试金法有许多相同之处。在所有的火试金法中，应用得最为普遍最为重要的是铅试金法，其优点是所得的铅扣可以进行灰吹。铅试金法与灰吹技术相结合，可以使几十克样品中的贵金属富集在数毫克重的合粒中。铅试金法，Au 的捕集率＞99%，对低至0.2～0.3g/t的Au仍有很高的回收率，铅试金对常量及微量贵金属的分析准确度都很高。以下以铅试金法为例简述火试金的原理④。

火法试金不仅是古老的富集金银的手段，而且是金银分析的重要手段。国内1

外的地质、矿山、金银冶炼厂都将它作为最可靠的分析方法广泛应用于生产。一些国家已将该方法定为标准方法，我国在金精矿、铜精矿及首饰金、合质金中金的测定上，也定为国家标准方法。随着科学技术的发展，分析金银的新技术越来越多，分析仪器也愈来愈先进，火试金法与其它方法比较，其操作程序较长并需要一定技巧，有许多分析工作者试图使用其它分析方法来代替火试金法。然而，火试金法是不可替代的，对于高含量金原料或纯金中金成份的测定，其精确度和准确度为其它直接测定法所不及，在有关金银含量的仲裁分析中，火试金分析可以给出令争议各方信服的结果。这是由于火试金法有许多其它分析手段所不具备的独特的优点：

（1）取样代表性好。金银常以＜g/t量级不均匀地存在于样品中，火试

金法取样量大，一般取20～40g，甚至可取多至100g或100g以上的样品，因此，样品代表性好，可把取样误差减小到最低限度。

（2）适应性广。几乎能适应所有的样品，从矿石、金精矿到合质金，火

试金法都能准确地进行金银的测定，包括那些目前用湿法分析还解决不了的辉锑矿在内。对于纯金主成份的分析，火试金的分析同样可以获得满意的结果，除了极个别的样品外，此法几乎能适应所有的矿种。

（3）富集效率高，达万倍以上，能将少量金银从含有大量基体元素的几十克样品中定量地富集到试金扣中，即使富集微克量的金银，损失也很小，一般仅百分之几。由于合粒（或富集渣）的成分简单，有利于以后用各种测试手段进行测定。

火试金法原理是火试金分析实际上是以坩埚或者灰皿为容器的一种试金方法，种类繁多，操作程序不一，有铅试金、铋试金、锡试金、锑试金、硫化镍试金、硫化铜试金、铜铁镍试金、铜试金、铁试金等。但各种新试金方法的熔炼原理和试金过程中的反应仍与铅试金法有许多相同之处。在所有的火试金法中，应用得最为普遍最为重要的是铅试金法，其优点是所得的铅扣可以进行灰吹。铅试金法与灰吹技术相结合，可以使几十克样品中的贵金属富集在数毫克重的合粒中。铅试金法，Au的捕集率＞99%，对低至0.2～0.3g/t的Au仍有很高的回收率，铅试金对常量及微量贵金属的分析准确度都很高。以下以铅试金法为例简述火试金的原理。

火试金法完成金银及贵金属的分离与富集后，除上述测定金、银的重量法外，用王水将将金银合粒溶解后，可用多种化学分析方法测定金、银及其它贵金属。

火试金的理论依据可概括为五个方面。

第一，正确使用化学试剂使熔融点降低，保证能在试金电炉达到的温度下得

到流动性良好的矿物质。

第二，高温熔化的金属铅对金银及贵金属有极大的捕收能力，可将熔融状态下暴露出来的金银完全熔解在铅中。

第三，金属铅与熔渣比重不同，熔融中铅下沉到底部形成铅扣，矿渣漂浮其上，实现了铅扣与熔渣的良好分离。

第四，一定温度下铅易氧化，同时氧化铅能被细密多孔的灰皿所吸收，金银不能氧化形成合粒保留灰皿之中。

第五，借金银在硝酸中溶解性的不同，进行金银分离，银形成硝酸银进入溶液，金经称重可以计算出金的品位。⑤

火试金的缺点：

试金炉设备价格昂贵且体积大，必须有一名技巧熟练的试金师，而且这种工作较脏并要消耗大量的化学试剂，常常造成炉料被银有时是金污染。这个问题可以通过采用试剂空白加以排除，必须做大量的工作确定火试金法中贵金属的损失。当今利用放射性失踪，有助于这项工作的展开。目前试金法的成功在于很大的程度上仍依赖于试金师的经验。如有一个较少的受主观因素的影响试金法，将有很大的好处。灰吹后Os几乎全部损失，Ru、Ir有明显的损失，Rh、Pd、Pt有少量的损失，Au损失最少，Ag的损失视试样中的含量而异，微克级损失多，毫克级损失少。

二、共沉淀法

利用共沉淀剂以及还原剂，使贵金属被还原后和沉淀剂一起沉淀，从而与基体元素分离的方法被称为共沉淀法，是常用的贵金属分离富集方法。使用的沉淀剂有碲⑥、硫脲⑦、汞等。近年开，由于新型沉淀剂的使用，有效地缩短了分析时间。Mustafa Soylak⑧是有新的沉淀剂，用火焰原子吸收法分析。

沉淀法是一种传统的分离富集方法，但共沉淀法能在60年代起迅速发展。在溶液中加入沉淀剂和一点点金属离子(称为载体Carrier⑨)共沉淀溶液中的痕量金属元素，另一方面得益于其与具有高选择性的固体进样仪器的结合，使富集倍数极大提高而被用干超痕量分析，近年来又与流动注射分析结合克服了耗时多的缺点。新的共沉淀捕集剂不断涌现，其应用日益广泛。⑩

以前, 人们常用火试金法和共沉淀法提取富集矿石中的贵金属。但是, 火试金法成本较高, 工作环境差, 必须要求有较好的通风条件, 而共沉淀法操作过程繁杂。这些不足使它们在贵金属分离富集过程中的应用越来越少。随着技术的发展, 下面介绍的几种方法受到了更多分析工作者的亲睐。共沉淀分离法是富集痕量贵金属组分的有效方法之一。在样品溶液中加入共沉淀剂和还原剂后,共