1. 任务金矿石中金含量的测定
——泡沫塑料富集原子吸收光度法
任务描述
金在矿石中的含量一般较低,大概以0.xx~x.xxg/t计,在检测时通常需要先采用富集的方法,火试金以铅试金为主,湿法富集有泡沫塑料富集和活性炭富集等方法;然后采用原子吸收分光光度法进行测定。通过本次任务的学习,明白泡沫塑料富集金实验条件,掌握泡沫塑料富集金的操作方法;能够正确填写数据记录表格,正确填报实验结果。
任务实施
一、仪器和试剂准备
(1)仪器:原子吸收分光光度计,金空心阴极灯。
(2)泡沫塑料:将100g聚氨酯软质泡沫塑料(厚度约5mm)浸于400mL三正辛胺乙醇(3%)溶液中,反复挤压使之浸泡均匀,然后在70~80℃温度下烘干,剪成0.2g左右小块备用(一周内无变化)。
(3)硫脲-盐酸混合溶液:含5g/L硫脲的盐酸(2%)溶液。
(4)金标准溶液:称取0.1000g纯金置于50mL烧杯中,加入10mL王水,在电热板上加热溶解完全后,加入5滴氯化钠(200g/L)溶液,于水浴上蒸干,加2mL盐酸蒸发到干(重复3次),加入10mL盐酸温热溶解后,用水定容至100mL,此贮备液含金1mg/mL。取该溶液配制含金至100μg/mL及10μg/mL的标准溶液[盐酸(10%)介质]。
二、分析步骤
称取5~30g试样于瓷舟中,在550~650℃的高温炉中焙烧1~2h,中间搅拌2~3次,冷后移入300mL锥形瓶中,加入50mL王水(1+1),在电热板上加热近沸约1h(如含锑、钨时,应加入1~2g酒石酸,含酸溶性硅酸盐应加入5~10g氟化钠,煮沸),用水稀释至100mL,加入约0.2g泡沫塑料(预先用水润湿),用胶塞塞紧瓶口,在往复式振荡机上振荡30~90min,取出泡沫塑料,用自来水充分洗涤,然后用滤纸吸干,放入预先加入25mL硫脲-盐酸混合液的50mL比色管中,在沸水浴中加热15min,用玻璃棒将泡沫塑料挤压数次,取出泡沫塑料,将溶液定容到50mL,按仪器的工作条件,用原子吸收光谱法测定。随同试样做试剂空白试验。
工作曲线的绘制:吸取2.50mL、5.00mL、10.00mL、15.00mL、20.00mL含金10μg/mL的金标准溶液于50mL容量瓶中,25mL硫脲溶液(10g/L),以水定容;按试样相同条件,用原子吸收光谱法测定。
三、分析结果计算
样品中金的含量按下式计算:
岩石矿物分析
式中:w(Au)为金的质量分数,μg/g;m1为从校准曲线上查得试样溶液中金的质量,μg;m0为从校准曲线上查得试样空白中金的质量,μg;m为称取试样的质量,g。
四、质量表格填写
任务完成后,填写附录一质量表格3、4、7。
任务分析
一、方法原理
试样用王水分解,在约10%(体积分数)王水介质中,金用负载三正辛胺的聚氨酯泡沫塑料来吸附,然后用5g/L硫脲-2%(体积分数)盐酸溶液加热解脱被吸附的金,直接用火焰原子吸收光谱法测定。
二、方法优点
聚氨酯泡沫塑料分离富集金,萃取容量大、选择性好、回收率高(97% 以上)。该法操作简单快速、稳定性好、易于掌握、成本低,适用于大批量生产样品的分析。
三、泡沫塑料分离富集方法简介
泡沫塑料(PF,简称泡塑)属软塑料,为甲苯二异氰酸盐和聚醚或聚酯通过酰胺键交联的共聚物。
泡沫塑料已经广泛应用于贵金属的分离和富集。其分离与富集的机理可能包括表面吸附、吸附、萃取、离子交换、阳离子螯合等。泡塑吸附金属的效能取决于泡塑及金属配离子的类型、性质和配离子在溶液中的形成环境、扩散速度以及吸附方式。泡塑由于含有聚醚氧结构,适宜接受一价和二价的配阴离子,它的吸附行为与阴离子交换树脂的类似,故其吸附具有选择性。Au、Tl等以离子形式存在时,几乎不被泡塑吸附,只有成[MeX4]-型配阴离子时才能被吸附。
泡塑主要用于金的吸附分离。不同厂家生产的泡沫塑料的质量、结构和性质有差异,对金的吸附容量也不相同,通常在50~60mg/g之间。泡塑吸附的方式分为动态吸附和静态吸附。静态吸附是将泡塑块投入含金溶液中振荡吸附金。动态吸附是将泡塑做成泡塑柱,金溶液流入柱中进行吸附。王水浓度在(4+96)~(15+85)范围内对吸附无明显影响,当王水浓度低于(2+98)时略有偏低;当王水浓度大于(1+4)时,泡塑发黑。溶液体积在50~200mL对吸附无影响,振荡时间30min可以基本吸附完全。用0.4 g泡塑对20~100μg的金进行吸附,吸附率可达98% 以上。
动态吸附率稍高于静态吸附。泡塑在王水(1+9 )介质中吸附金,吸附率可达99%以上,其吸附流速可在较大范围内变化,以小于10mL/min为宜。
将萃取剂或螯合剂负载在泡塑上制备得到的负载泡塑兼有萃取和泡塑吸附两种功能,因而对金具有更大的富集能力。负载泡塑的吸附性质取决于负载在泡塑上萃取剂的种类和性质。目前,在金的分析测定中应用最广泛的载体泡塑有:磷酸三丁酯(TBP)泡塑、三正辛胺泡塑、双硫腙泡塑、甲基异丁酮泡塑、二正辛基亚砜泡塑、二苯硫脲泡塑、三苯基膦泡塑、酰胺泡塑以及将活性炭和泡沫塑料两种富集分离方法相结合而制备的充炭泡塑。其中,以二苯硫泡塑、三正辛胺泡塑、二正辛基亚砜泡塑、双硫腙泡塑富集金的性能较好。
吸附完后,需要对金进行解吸,通常解吸有以下一些方法:
1.灰化灼烧法
将吸附金的泡沫塑料用滤纸包好,置于30mL瓷坩埚中灰化、灼烧。取出冷却后,加2滴氯化钾溶液(200g/L)、3mL王水,在水浴上蒸干。然后再加入10滴浓盐酸,再次蒸干以除去硝酸。然后用光度法或原子吸收光谱法测定。
2.硫脲解吸法
当吸附金的泡沫塑料浸泡于硫脲热溶液中,此时硫脲将Au(Ⅲ)还原为Au(Ⅰ),并形成Au(Ⅰ)硫脲配合物,其反应式为:
R-AuCl4+3SC(NH2)2+H2O→Au2SC(NH2)2+RCl+2HCl+OC(NH2)2
故金离子即能从泡沫塑料上被洗脱。硫脲解吸金的条件是:酸度以中性溶液或小于0.5mol/L盐酸溶液为好。当盐酸浓度大于0.5mol/L时,容易析出单体硫而使结果偏低,从反应式可以看出,盐酸的存在显然对解吸是不利的。在常温下,硫脲解吸金的能力较低,4 h不能使金解吸完全,而在沸水浴中保温20min 即可使金解吸完全,回收率可达95% 以上。保温时间在20~90min不影响结果。硫脲的浓度为10~50g/L,通常采用20~30g/L。该法操作简单快速,成本较低。适用于原子吸收光谱直接测定。
3.硝酸-氯酸钾(HNO3-KClO3)分解法
泡沫塑料能够被氧化性无机酸和氧化剂所分解。采用HNO3、H2SO4-KMnO4、HNO3-H2O2、HNO3-HClO4、HNO3-KClO3等分解泡沫塑料试验表明,其中以HNO3-KClO3分解效果最佳。在HNO3-KClO3的作用下,泡沫塑料很快变成棕黑色块状体,软化后而溶解,并析出黄色油脂状物质浮在溶液表面。加热则发生剧烈的反应而放出大量的NO2气体。对于0.2~0.3 g泡沫塑料,硝酸用量在8mL以上,氯酸钾在0.05 g以上,足使泡沫塑料分解完全,最后得到黄色清亮的溶液。
4.甲基异丁基酮(MIBK)解吸法
MIBK是金的有效萃取剂。利用MIBK的萃取性能可以将泡沫塑料吸附的金解吸。利用20mL MIBK,剧烈振荡2min,金的回收率可达95%~100%。
四、铅试金法富集矿石中的金
经典的火法试金-铅试金法应用于金和银富集已有悠久历史,方法也比较完善。20世纪初开始尝试用经典的铅试金法来富集样品中的铂族金属。由于铂族金属在自然界中比金、银更为稀少,故富集效果较差。为此50年代末期,相继出现了铜镍试金法、锡试金法、镍锍试金法和锑试金法。火法试金作为可靠的方法被长期广泛采用,这是因为火法试金取样量大,一般取20~40g,有时多至100g以上,这样既减少了称样误差,又使结果具有较好的代表性。同时火试金的富集倍数很大(105倍以上),能将几十克样品中的贵金属富集于几毫克的试金合粒中,而且合粒的成分简单,便于后续测定。但火试金法也有其缺点:需要庞大的设备;又要求在高温下进行操作,劳动强度大,在熔炼过程中产生大量的氧化铅等蒸汽,污染环境。所以分析工作者多年来一直想找到一种新的方法,取而代之。近年来在这方面已有所进展,有的方法可以与火法媲美,但对不同性质的样品适应性不如铅试金。所以铅试金仍被各实验室用于例行分析或用以检查其他方法的分析结果。
铅试金的整个过程,可以分为配料、熔炼、灰吹、分金等几个步骤。不同种类的样品,其配料方法和用量比不一样。根据配料的不同,铅试金又可分为面粉法、铁钉法、硝石法等。面粉法以小麦粉作还原剂。铁钉法以铁钉为还原剂,铁钉还可以作为脱硫剂,用于含硫高的试样。硝石法是以硝酸钾作为氧化剂,用于含大量砷、碲、锑及高硫的试样分解,此法不易掌握,一般不常用。常用的为面粉法,它用面粉把氧化铅还原为铅,使铅和贵金属形成合金,与熔渣分离。
1.配料
在熔炼前要在试样中加入一定量的捕集剂、还原剂和助熔剂等。
(1)捕集剂:铅试金以氧化铅为捕集剂。在熔炼过程中,氧化铅被还原剂还原为金属铅,它能与试样中的贵金属生成合金,一般称“铅扣”,与熔渣分离。
对氧化铅的纯度要求不严,只要是不含贵金属的氧化铅如密陀僧等,就可以采用。
(2)还原剂:加入还原剂是为了使氧化铅还原为铅。可用炭粉、小麦粉、糖类、酒石酸、铁钉(铁粉)、硫化物等,国内多采用小麦粉。
(3)助熔剂:常采用的助熔剂有玻璃粉、碳酸钠、氧化钙、硼酸、硼砂、二氧化硅等。根据样品的成分,加入不同量的这些助熔剂,可降低熔炼温度,使熔渣的流动性比较好,铅扣和熔渣容易分离。
配料是铅试金的一个关键步骤,配料不恰当会使铅试金失败。配料是根据试样的种类,按一定比例称取捕集剂、还原剂、助熔剂的细粉和试样混合均匀。各实验室的配料比例不完全相同,仅略有差异。
试样和各种试剂应当混合均匀,使熔炼过程还原出来的金属铅珠能均匀地分布在试样中,发挥溶解贵金属的最大效能。混匀的方法有下列四种:
(1)试样和各种试剂放在试金坩埚中,用金属匙或刮刀搅拌均匀;
(2)在玻璃纸上来回翻滚混合均匀,连纸一起放入试金坩埚中。把玻璃纸的还原力也计算进去,少加些小麦粉等;
(3)把试样和各种试剂称于一个广口瓶中,加盖摇匀,然后倒入试金坩埚中;
(4)将试样和各种试剂称于重1g,长、宽各30cm的聚乙烯塑料袋中,缚紧袋口,摇动5min,即可混匀。然后连塑料袋放入试金坩埚中。配料时应把塑料袋的还原力计算进去,减少还原剂的用量。
2.熔炼
将盛有混合料的坩埚放在试金炉中,加热。于是,氧化铅还原为金属铅;它捕集试样中的贵金属后,凝聚下降到坩埚底部,形成铅扣。这个过程称为熔炼。熔炼过程应控制形成的铅扣的大小和造渣情况,并防止贵金属挥发损失。
常用的试金炉有柴油炉、焦炭炉和电炉三种,以电炉较为方便。
试样和各种试剂的总体积不要超过坩埚容积的四分之三,根据配料多少可以采用不同型号的坩埚。在坩埚中的混合料上面覆盖一层食盐或硼玻璃粉,以防止爆溅和贵金属的挥发,并防止氧化铅侵蚀坩埚。坩埚放进试金炉后,应慢慢升高温度,以防水分和二氧化碳等气体迅速逸出,造成样品的损失。升温到600~700℃后,保持30~40min,使加入的还原剂及试样中的某些还原性组分与氧化铅作用生成金属铅,铅溶解贵金属形成合质金。然后升温至800~900℃,坩埚中的物料开始熔融,渐渐能流动。反应中产生的二氧化碳等气体逸出时,对熔融物产生搅拌作用,促使铅更好地起捕集和凝聚作用。铅合金的密度大于熔渣,逐渐下降到坩埚底部。最后升温到1100~1200℃,保持10~20min,使熔渣与铅合金分离完全。取出坩埚,倒入干燥的铁铸型中。当温度降到700~800℃时,用铁筷挑起熔渣,观察造渣情况,以便改进配料比。若造渣酸性过强,则流动性较差,影响铅的沉降;若碱性过强,则对坩埚侵蚀严重,可能引起坩埚穿孔,造成返工。
熔融体冷却后,从铁铸型中倒出,将铅扣上面的熔渣弃去,把铅扣锤打成正方体。所得铅扣量最好在25~30g之间,以免贵金属残存在熔渣中。如铅扣过大(大于40g)或过小(小于15g),应当返工。铅扣过大,说明配料时加的还原剂太多;铅扣太小,说明加入的还原剂太少。所以重做时应当适当地减少或增加还原剂的用量。根据还原剂的还原力,计算出应补加或减少多少还原剂。
还原剂还原力的计算方法:若所用还原剂为纯碳粉,它和氧化铅在熔炼过程发生下列反应:
2PbO+C→2Pb+CO2
由反应式可以计算出1 g碳能还原氧化铅生成34 g铅。
假设用蔗糖作还原剂,反应如下:
24PbO+C12H22O11→24Pb+12CO2+11H2O
根据反应式可计算出1 g蔗糖能还原氧化铅生成14.0 g铅。试金工作者常称:蔗糖的还原力为14.0 g;碳的还原力为34 g;小麦粉的还原力为10~12 g;粗酒石酸的还原力为8~12 g等。
试样的组成是复杂的,有的具有氧化能力,有的具有还原能力。有还原能力的试样应当少加还原剂;有氧化能力的试样应当多加还原剂。例如含有硫化物的试样,应当少加还原剂,因为硫化物能作用如下:
3PbO+ZnS→ZnO+SO2+3Pb
遇到陌生的样品,难以确定配料比时,可以通过化验测定各种元素的含量,或通过物相分析测定出主要矿物组分的含量,也可以进行试样的氧化力或还原力的试验,以决定配料的组成和比例。
锤击铅扣时,如果发现铅扣脆而硬,这就表示铅扣中含有铜、砷或锑等。遇到这种情况,需要少称样,改用硝酸钾配料,重新熔炼。
矿石和团岩矿物的主要造渣成分为:SiO2、FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O、Al2O3、MnO、CuO、PbO等。这些氧化物中,除了很少的氧化物能单独在试金炉温度下熔融外,大多数不熔,因而需要加入助熔剂。若为酸性氧化矿石应当加入碱性助熔剂;碱性氧化矿石则应加入酸性助熔剂,硫化物样品可加铁钉或铁粉助熔。
3.灰吹
灰吹的作用是将铅扣中的铅与贵金属分离。铅在灰吹过程中,被氧化为氧化铅,然后被灰皿吸收;而贵金属不被氧化,呈圆球体留在灰皿上,与铅分离。
灰皿是由骨灰和水泥加水捣和在压皿机上压制而成的。含骨灰多的灰皿吸收氧化铅的性能较好,但灰皿成型较困难。应由具体试验确定水泥和骨灰的比例。灰皿为多孔性、耐高温、耐腐蚀的浅皿,重约40~50g,使用前,将清洁的灰皿放在1000℃以上的高温炉中,预热10~20min,以驱除灰皿中的水分和气体。加热后,如发现灰皿有裂缝,应当弃去不用。降温后,将铅扣放于灰皿中央,加热至675℃,铅扣熔融显出银一样的光泽。微微打开炉门(注意:不要大开炉门,以防冷空气直接吹到灰皿上,使铅的氧化作用太激烈,发生爆溅现象)。这时铅被氧化成氧化铅,氧化铅逐渐由铅扣表面脱落下来,被灰皿吸收。铜、镍等杂质被氧化为氧化铜和氧化镍等,对灰皿也有湿润作用,并渗透到灰皿中。
灰吹温度不宜太高,应控制在800~850℃,使铅恰好保持在熔融状态。若温度过低,氧化铅与铅扣不易分离。氧化铅将铅扣包住,可使铅立即凝固,这种现象叫作“冻结”。凝固后再进行加温灰吹,会使贵金属损失加大。合适的温度能使氧化铅挥发至灰皿边沿上,出现羽毛状的结晶;若羽毛状氧化铅结晶出现在灰皿表面上,则说明温度太低。
微量的杂质如铜、铁、锌、钴、镍等,部分转变为氧化物被灰皿吸收,还有部分挥发掉。铅也是如此,大部分成为氧化铅被灰皿吸收,小部分挥发掉。贵金属大都不被氧化。例如金、银、铂、钯等,它们的内聚力较强,凝集成球状,不被灰皿吸收,也不挥发。在铅扣中的铅几乎全部消失后,可以看到球面上覆盖着一个彩虹镜面(或称辉光点)。随后这个彩虹镜面消失,圆球变为银灰色。将炉门关闭2min,进一步除去微量残余的铅后,再取出灰皿冷却。若不经过2min的除铅过程,则在取出灰皿时,因微量的余铅激烈氧化发生闪光,会造成贵金属的损失。
炉温过高也会造成贵金属的损失。虽然金、银、铂、钯等挥发甚微,但在高温下,它们会部分地被氧化而随氧化铅渗入灰皿中。灰吹过程温度愈高,金、银、铂、钯的损失愈大,所以应当严格控制温度在800~850℃。
4.分金与称量
分金是指将火法试金得到的金属合粒中的金和银分离的过程,它适用于金和银的重量法测定。若所得金银合粒中只有金和银,利用银溶液溶于热稀硝酸而金不溶的特性,将金和银分开。
分金用的硝酸不能含有盐酸和氯气等氧化剂。
5.铅试金中铂族元素的行为
铂族元素在铅试金中表现的行为很复杂,如钌与锇在熔炼过程及灰吹过程容易被氧化成四氧化物而挥发,所以用铅试金法测定钌和锇是困难的。
铱在铅试金的熔炼过程中,不与铅生成合金,而是悬浮在熔融的铅中。所以当铅扣与熔渣分离时,铱的损失很严重。在灰吹过程中,铑不溶于银,氧化损失严重。因此,铱、铑采用铅试金分离富集,是不合适的。
铂、钯在铅试金中的行为与金相似,在熔炼过程溶于铅,在灰吹过程溶于银,在熔炼和灰吹过程都损失甚微。只有含镍的样品使铂、钯损失严重,可以改用锍试金及锑试金进行分离和富集。
6.金与银、铂、钯的分离
若试祥中有金、银、铂、钯,则进行铅试金时,灰吹后得到的合粒为灰色。含铂、钯量较大时,在灰吹过程中,铅未被完全氧化并被灰皿吸收之前,熔珠可能发生“凝固”,得到的金属合粒表面粗糙。
金属合粒中的银比铂、钯多10倍以上时,须用稀硝酸分金多次。铂、钯可以随银完全溶于酸而与金分离。将残留的金洗涤、烘干、称量,得到金的测定结果。
分离金以后的酸性溶液,加热蒸发除酸,通入硫化氢将银沉淀。硫化银可以将铂、钯等硫化物一起沉淀下来。将沉淀用薄铅片包裹起来,再进行灰吹。得到的金属合粒用浓硫酸加热处理,银溶而铂、钯不溶,因此得以分离。
也可以用王水溶解上述硫化物。加入氨水,若有不溶残渣,过滤除去。将滤液蒸干,加水溶解后,加入饱和氯化钾酒精溶液,静置,使铂形成K2[PtCl6]沉淀,用恒重的玻璃砂芯漏斗过滤。用80% 酒精洗涤后,放在恒温箱中干燥,然后称重。这个方法只适用于含铂高的样品。银、铂、钯也可以在同一溶液中用原子吸收分光光度法或发射光谱分析法进行测定。
7.铅试金中常见矿石配料
铅试金中常见矿石配料见表7-2。
表7-2 铅试金中常见矿石配料表
续表
8.提高试金结果准确度的几项要素
试金分析的全过程有繁杂的手工操作,看起来似乎是个粗糙的过程,但实际上操作中的每一步都必须认真仔细。为提高分析结果的准确度,除了按操作规程认真操作外,还必须从下述几个方面着手并尽力实现之,方可达到目的。
(1)灰皿材料及制作。灰皿材料宜使用动物骨灰、水泥或镁砂。使用500 号水泥加10%~15% 的水压制成水泥皿,自然干燥后使用,由于水泥皿的空隙较粗大,灰吹时的贵金属损失较大,合粒与水泥皿亦易黏结,故分析误差较大,一般只是在骨灰缺乏时用于厂内部周转料的分析。使用动物骨灰,最好是牛羊骨烧成骨灰,然后碾成0.175 mm以下,加10%~15% 的水压制成骨灰皿,自然干燥3 个月后使用。在灰吹前先将灰皿放入马弗炉内于900℃左右烧20min以除去可能存在的有机物。
由于在灰吹过程中氧化铅及贱金属氧化物除少量进入空气挥发外,绝大部分要被灰皿吸收。灰皿对金、银也有一些吸收,即所谓金、银损失。因此,不言而喻,灰皿制作时的压力差异必然造成灰皿空隙的差异,从而造成金的灰吹损失的差异,增大了分析误差。这就要求同一批材料来源的骨灰粉要用相同的压力加工;在人力加工的条件下,同一盒灰皿要由同一个人加工;在灰皿将要用完的情况下,不要在不同盒的灰皿中挑选,以免造成分析误差的扩大。更不能将不同来源的骨灰材料灰皿混批使用。
(2)火试金对马弗炉的通风要求及补偿措施。灰吹过程实际上是样品中的贱金属和铅在高温下的氧化过程,因此要求灰皿中熔融的物料与空气有均匀的接触机会,以保证氧化速度的一致,最理想的是铅扣同时熔化,以同样的速度灰吹,同时完成即同时达到辉光点。这就要求马弗炉有合适的进出气孔道。由于一般使用的马弗炉不可能是理想的,除在设计制作时应进行改进外,应考虑到炉内不同位置接触空气的差异和温度差异,对不同区域的样品应使用相应的标准进行补正,其原则是尽量使标准能代表样品。
实验指南与安全提示
三正辛胺在酸性溶液中能与某些金属配阴离子进行交换反应,泡沫塑料对一些有机和无机物质具有吸附性能,因此用负载三正辛胺的泡沫塑料更增强了对[AuCl4]-1的吸附性能,而且经水多次洗涤不被洗掉,对0.5~1000μg的金,吸附回收率为96%~100%。
本法吸附金的酸度范围较宽,即0.5~6mol/L盐酸或5%~30%(体积分数)王水介质都能定量吸附金;但硝酸浓度太大时,使金的吸附率下降。
在非纯标准的情况下,金的吸附速度随金品位的降低和试样数量的增加而降低,如30g含金0.0xg/t的样品,振荡吸附时间需延长至90min,一般样品振荡吸附30min即可。
在不加酒石酸和氟化钠时,可允许20mg锑,10mg钨,4000mg铁及小于200mg的可溶性二氧化硅存在。加入1 g酒石酸,可消除300mg锑,100mg钨的干扰。加入5 g氟化钠,可允许5000mg铁存在。可溶性二氧化硅需加入4.2 g氟化钠,使之生成氟硅酸钠晶体沉淀而消除干扰。
对含砷量高的试样,焙烧时应从低温开始,逐渐升高温度,至480℃时保持1~2h,使砷挥发,然后再升高温度继续焙烧除硫,否则由于形成低沸点的砷-金合金而挥发,造成金的损失,导致测定结果偏低。
除钨、锑、铁和酸溶性硅酸盐影响吸附和测定外,矿石中大量其他共存元素均无干扰。钨、锑的干扰用加入酒石酸消除,大量铁和一定量酸溶性硅酸盐的干扰可加入氟化钠使之生成氟硅酸钠(Na2SiF6)晶体沉淀而消除。
金标准溶液的保存:Au3+浓度为2.5~25μg/mL 的溶液,盛于玻璃容器中可稳定300 d。金的浓度更低时,可被玻璃器皿吸附。当pH=2 时,吸附金的量最多,玻璃器皿吸附约30%,石英器皿吸附约60%;当pH=2~7 时,滤纸吸附金高达40%,因此,制备金的标准溶液时,不能用滤纸过滤。为了提高[AuCl4]-的稳定性,有人建议在金的标准溶液中加入NaCl、KCl和碱土金属的氯化物。
拓展提高
ICP-MS法测定矿样中的金
1.方法原理
试样经800℃灼烧后,王水溶解,以氩等离子体激发,ICP-MS法测定。
2.试剂与设备
硝酸(ρ=1.42g/mL)、盐酸(ρ=1.19g/mL)、铊标准溶液(1mg/mL):国家标准溶液GSB G62070-90。
铊内标工作液:移取铊标准溶液2.5mL于2000mL容量瓶中,加入250mL王水,以水稀释至刻度,混匀,此标准溶液含铊0.25μg/mL。
金标准贮备液:称取1.000 g纯金(纯度大于99.99%,使用前擦去表面氧化层)于250mL烧杯中,加入100mL水,60mL王水,加热分解清亮,冷却,移入1000mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀。此标准溶液含金1mg/mL。
金标准工作液:移取金标准贮备液2.50mL于100mL容量瓶中,加入1mL王水,以水稀释至刻度,混匀。此标准溶液含金25μg/mL。
标准溶液的配制:移取金标准工作液0.00、1.00、2.00、4.00mL于一系列100mL容量瓶中,加入铊内标工作液 10mL,用水定容,溶液中含金分别为 0.00,2.50,5.00,10.00μg/L。
氩气(>99.99%)。
分析天平:感量0.0001 g。
等离子体质谱仪:ELAN9000。
3.分析步骤
按表称取两份试样,置于75mL蒸发皿中,在800℃灼烧2 h。移入500mL烧杯中,加入20mL盐酸,加热5min,加入50mL王水,加热浓缩体积至10~20mL,取下,冷却,加热分解清亮,冷却,移入200mL容量瓶中,以水稀释至刻度,混匀,按下表分取试液。
表7-3 分取量
移取样品1.00mL加入已预先加5mL铊内标的50mL容量瓶中,用水定容,混匀,将标准溶液和试液依次进行ICP-MS测定。测量元素同位素质量数:Au 197,Tl 205。
2. 任务矿石中银含量的测定
——原子吸收光谱法
任务描述
银的测定方法很多,视银的含量和实验室的工作条件可以选用不同的方法。发射光谱法在测定痕量银的同时,还可以测定硼、钼、铅等组分;低含量的银也可以用光度测定;原子吸收光谱法在银的测定中,获得了广泛的应用,方法简便,灵敏度高。微克级的银可用火焰原子吸收光谱法测定,石墨炉原子吸收光谱法可测定纳克级的银。含量较高的银可以采用容量法进行测定。通过本次任务的学习,掌握原子吸收光谱法测定的方法原理、实验条件、操作方法,能够正确填写数据记录表格。
任务实施
一、仪器及试剂
(1)原子吸收分光光度计、银空心阴极灯。
(2)银标准贮存溶液:称取0.5000g银(99.99%)于100mL烧杯中,加入20mL硝酸(1+1),微热溶解完全,煮沸驱除氮的氧化物。取下冷至室温,移入1000mL容量瓶中,加入20mL硝酸(1+1),用不含氯离子水定容。此溶液含银0.5mg/mL。
(3)银标准溶液:移取10mL 银标准贮存溶液于100mL 容量瓶中,加入4mL 硝酸(1+1),用不含氯离子水定容。此溶液含银50μg/mL。
(4)盐酸(AR)。
(5)硝酸(AR)。
(6)高氯酸(AR)。
二、分析步骤
称取0.2500~1.0000 g试样于250mL烧杯中,加少许水润湿摇散(随同试样做空白试验),加25mL盐酸,加热溶解,低温蒸至溶液体积10mL。加入5~10mL硝酸,继续加热溶解至体积为10mL左右,加5mL高氯酸,加热冒烟至湿盐状,取下冷却,用水吹洗表面皿及杯壁,加入盐酸(加入量使最后测定溶液酸度保持在10%),煮沸使可溶性盐类溶解,冷却至室温,移入容量瓶中(容量瓶大小视含量而定),以水定容,静置或干过滤。滤液于原子吸收分光光度计灯电流3mA,波长328.1nm,光谱通带0.4nm,燃烧器高度5mm,空气流量5L/min,乙炔流量1.0L/min,用空气-乙炔火焰,以水调零,测量溶液的吸光度。将所测吸光度减去试样空白吸光度,从工作曲线上查出相应的银的质量浓度。随同试样做空白试验。
工作曲线的绘制:移取0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL 银标准溶液于一组100mL容量瓶中,加20mL盐酸(1+1 ),用水定容。与试样相同的测定条件下,测量标准溶液吸光度。以吸光度(减去零浓度溶液吸光度)为纵坐标,以银的质量浓度为横坐标,绘制工作曲线。
三、结果计算
样品中银的含量按下式计算:
岩石矿物分析
式中:w(Ag)为银的质量分数,μg/g;ρ为从工作曲线上查得试样溶液中银的浓度,μg/mL;ρ0为从工作曲线上查得试样空白中银的浓度,μg/mL;m为称取试样的质量,g;V为试样溶液的体积,mL。
四、质量表格填写
测定完成后,填写附录一质量记录表格3、4、7。
任务分析
一、原子吸收光谱法测定银的原理
试样经盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸分解,赶尽氟和破坏有机物后,在酸性介质中用空气-乙炔火焰,于原子吸收光谱议上,在波长328.1 nm处测量银的吸光度。方法测定范围为1~500μg/g。
二、银的测定方法概述
1.滴定法
银的滴定法是使用较为广泛的方法之一。基于银与某种试剂在一定条件下生成难溶化合物的沉淀反应,其中碘量法和硫氰酸盐滴定法用得最为普遍。其他还有配位滴定法、亚铁滴定法、电位滴定法、催化滴定法等。这里重点介绍硫氰酸盐滴定法。
在弱的硝酸介质中,硫氰酸钾或硫氰酸铵与银离子反应,形成微溶的硫氰酸银沉淀,反应式如下:
Ag++SCN-→AgSCN↓
用硝酸铁或铁铵钒作为指示剂,终点时过量的硫氰酸钾同 Fe3+形成红色配合物[Fe(SCN)6]3-。由于Ag+与SCN-结合能力远比Fe3+强,所以只有当Ag+与SCN-反应完后,Fe3+才能与SCN-作用,使溶液呈现浅红色。
Ni2+、Co2+、Pb2+(大于300mg),Cu2+(大于10mg)、Hg2+(大于10μg)、Au3+以及氯化物、硫化物干扰硫氰酸盐滴定银。此外氧化氮和亚硝酸根离子可氧化硫氰酸根离子,也干扰测定,所以必须预先除去。Pd与SCN-离子生成棕黄色胶状沉淀,也消耗SCN-。以硫氰酸盐作为银滴定剂专属性较差,因此在滴定前一般先将银与其他干扰元素分离。常用的分离方法有火试金法、氯化银沉淀法、巯基棉分离法、硫化银沉淀法、泡沫塑料分离法等。
2.可见分光光度法
自从原子吸收光谱法用于银的测定以来,光度法测定银的研究工作和实际应用显着地减少。然而某些银的光度法具有灵敏度高、设备简单等优点。因此在某种场合下,分光光度法仍不失为银的一种方便的测定手段。
分光光度法测定银的显色剂种类很多,主要有:
(1)碱性染料:三苯甲烷类、罗丹明B类;
(2)偶氮染料:吡啶偶氮类、若丹宁偶氮类;
(3)含硫染料:双硫腙、硫代米蚩酮、金试剂;
(4)卟啉类染料;
(5)其他有机染料。
下面重点介绍含硫类染料光度法。
用于光度法测定银的含硫染料有:双硫腙、硫代米蚩酮(TMK )、金试剂等。其中TMK最为常用。TMK是测定银的灵敏度较高的试剂,通常采用胶束增溶光度法进行测定,现已用于岩石、矿物、废水等物料中微量银的测定。在pH值为2.8~3.2 的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,TMK与银形成一种不溶于水的红色配合物,可溶于与水混溶的乙醇溶液中,最大吸收波长为525nm,银量在2.0~25μg/25mL范围内符合比尔定律。具体分析步骤如下:
称取0.5000~1.000g矿样于瓷坩埚中,放入700℃马弗炉中灼烧1.5h,取出冷却,将试样移入100mL烧杯中,加5mL盐酸-磷酸混合酸(4+1),5mL氯化钠(100g/L),加热溶解,冷却,加40~50mL氨水(1+3 )使溶液pH为8~9,过滤于100mL容量瓶中,用水定容,摇匀。吸取10mL清液于50mL烧杯中,加入5mL乙酸(10%),4mL乙酸-乙酸钠(pH4 )缓冲溶液,1mL 柠檬酸铵(400g/L )、1mL EDTA(100g/L )溶液(用15% 氨水配制),1.5mL 0.1g/L硫代米蚩酮的乙醇溶液,摇匀,加入1mL十二烷基苯基磺酸钠溶液(30g/L),移入25mL容量瓶中,用水定容,摇匀。用1cm比色皿,以试剂空白作参比,于波长525 nm处测量吸光度。
3.原子吸收光谱法
在原子吸收光谱法测定贵金属元素中以银的灵敏度为最高,也是目前测定银的主要手段,广泛应用于岩石、矿物、矿渣、废水、化探样品等物料中银的测定。银在火焰中全部离解,自由银原子的浓度仅受喷雾效率的影响。火焰法测定水溶液中银的灵敏度以1% 吸收计,一般为0.05~0.1μg/mL。无论是用空气-丙烷或是空气-乙炔火焰,溶液中共存的各种离子对银的火焰法测定几乎都不产生干扰。此类方法有两种常用的测定介质:氨性介质和酸性介质,酸性介质一般含较高浓度的盐酸,方法最简单,试液中大量铅的影响采用加入乙酸铵、氯化铵或在EDTA及硫代硫酸钠共存下消除。
银的原子吸收分为火焰法和无火焰法两种,方法的对比见表7-4。
为了发挥原子吸收光谱法的优势,广大分析工作者做了大量工作,如采用预富集浓缩、石英缝管技术、原子捕集技术等,进一步提高了方法的灵敏度,满足不同含量银的测定要求,使之成为测定银的行之有效的方法。
原子吸收光谱法按其测定方式,分为直接测定法和预富集分离法。预富集分离又分为溶剂萃取、萃取色谱、离子交换等。
表7-4 火焰法与无火焰法测定银对比
原子吸收光谱法采用空气-乙炔火焰,以银空心阴极灯为辐射光源。用328.1 nm为吸收线,溶液中共存的各种离子均不干扰测定,但如果称样量较大,稀释体积较小时,其背景值较大,此时须用氘灯扣除背景吸收。也可用非吸收线332.3 nm进行背景校正。
本法适用于矿石中20~1000 g/t银的测定。
4.原子发射光谱法——平面光栅摄谱仪
银是属于易挥发元素。在炭电弧游离元素的挥发顺序中它是位于前半部,在铁、锰之间,铅的后面。用电弧光源蒸发铅的试金熔珠时,银要在大部分铅蒸发之后才进入弧焰。在银和金同时存在的矿石中,银总是比金和其他铂族元素蒸发得更快。银的电弧光谱线并不多,灵敏线仅有328.068 nm和338.289 nm两条。其中328.068 nm更灵敏些,测定灵敏度通常可达 1×10-6。其余的次灵敏线,如 224.641 nm、241.318 nm、243.779 nm、520.907 nm、546.549 nm等,测定灵敏度仅为0.03%~0.1%。银缺乏中等灵敏度的谱线。采用上述两条灵敏线测定地质样品中的银是很方便的。它们的光谱干扰很少,对于Ag 328.068 nm需注意Mn 328.076 nm和Zr 328.075 nm的干扰。当矿样中的Cu、Zn含量高时,Cu 327.396 nm、Cu 327.982 nm以及Zn 328.233 nm的扩散背景,也将对这根银线产生极不利的影响。
5.原子发射光谱法——等离子体法
(1)ICP-AES法。ICP-AES具有良好的检出限和分析精密度,基体干扰小,线性动态范围宽,分析工作者可以用基准物质配制成一系列的标准,以及试样处理简便等优点,因此,它已广泛应用于地质、冶金、机械制造、环境保护、生物医学、食品等领域。ICP-AES测银常用的谱线是328.07 nm。
用ICP-AES测银,主要解决基体干扰问题,对于含量较高的试样,经稀释后可不经分离富集而直接测定,对于含微量银的试样,必须经过分离富集,常用手段仍然是火试金、活性炭吸附富集分离、泡沫塑料富集分离等,如果分离方法合适,尚可实现贵金属多元素的同时测定。
(2)ICP-MS法。ICP-MS具有许多独特的优点,与ICP-AES相比,ICP-MS的主要优点是:①检出限低;②谱线简单,谱线干扰少;③可进行同位素及同位素比值的测定。用ICP-MS测定银,基体干扰仍是主要问题,除了经典的火试金法外,也可根据试样性质的不同采用相应的分离手段。
实验指南与安全提示
高氯酸烟不能蒸得太干,否则结果会偏低。
如果试样含硅很高或被灼烧过,加入氢氟酸分解试样。
原子吸收光谱法测定银,按其测定方式,可分为直接原子吸收光谱法和预富集分离-原子吸收光谱法:
——直接原子吸收光谱法:对于银量在10 g/t以上的矿样都可采用直接原子吸收光谱法,一般都在酸性和氨性介质中测定。采用的酸性介质有HCl介质、HCl-HNO3介质、HNO3介质、HClO4介质。HCl介质为10%~20%,由于酸度大,对雾化器腐蚀严重,有人采用HCl-NH4Cl、HCl-硫脲、HNO3-硫脲介质。采用HCl-硫脲介质,能避免大量钙、铁的吸收干扰。若在HClO4-硫脲介质中进行测定,可测定高铜、高铅中的银。在上述介质中引入酒石酸铵、碳酸铵、柠檬酸铵、酒石酸等掩蔽剂,可消除锰、钙、铅等元素的干扰。在HClO4-硫脲、HCl-硫脲、HNO3-硫脲介质中测定银是目前原子吸收光谱法测定银的较好方法。
氨性介质火焰原子吸收光谱法:氨性介质火焰原子吸收光谱法测定银,是将试样用王水冷浸过夜,用氨水处理后离心制备成氨水-氯化铵介质溶液,将清液喷入空气-乙炔火焰,进行原子吸收光谱法测定。该法已用于化探样品中银的测定。对于含硫、碳的化探样品,不能与金在同一称样中测定,也不能借助灼烧来除去。试样在700℃高温下灼烧1h,银的损失非常严重。该法采用酸浸法直接分解试样,如含有大量有机物易产生一些泡沫,并使溶液呈黄色,但不影响测定。采用氨水-氯化铵为测定介质,使大量金属离子沉淀分离,也使背景值降到最低程度。这样可以提高测量精度,但却降低了方法的检出限。方法的选择性好,经氨水分离后,溶液中的共存离子一般不干扰测定,大量钙产生Ca 328.6 nm背景,在分辨率较高的原子吸收光谱仪上基本没有波及Ag 328.1 nm测定线,但高浓度钙离子会使火焰中原子密度增大,改变银的吸收系数,会产生微小的负误差。在含有足够氯化铵条件下,氢氧化铁对银的吸附甚微,故亦不干扰测定。
——预富集分离-原子吸收光谱法:预富集分离主要有溶剂萃取、萃取色谱、离子交换溶剂萃取法是富集分离银的有效手段。在原子吸收光谱法测定中,采用溶剂萃取银是目前测定微量银应用最广泛的富集分离方法。该法的优点是:①操作简单快速,不需要特殊的仪器设备;②大大降低检出限,提高灵敏度;③选择性较好,能够排除大量基体的干扰;④直接雾化,使萃取富集分离和原子吸收光谱法测定为一体,联合进行测定。萃取色谱法是原子吸收测定银常用的富集分离方法之一。采用该法富集分离银不但操作简单快速,富集能力强,回收率高,而且易于解脱。与溶剂萃取法相比具有试剂用量少、成本低、不污染环境等优点。采用的萃取剂有:双硫腙、磷酸三丁酯、三正辛胺、P350等。采用的载体有:聚四氟乙烯、泡沫塑料等。离子交换树脂法应用于原子吸收测定银的预富集报道较少。
拓展提高
银精矿分析方法
银精矿为有色金属工业生产过程中的中间产品,确定银的品位及相关元素的含量对银精矿供需双方的交易和生产工艺流程的确定起着重要的作用。主要测定元素除主成分银外,还有金、铜、砷、铋、铅、锌、硫、铝和镁。目前,银和金含量的测定,主要采用最经典的火试金重量法,一般都进行二次试金回收;铜含量的测定,高含量的采用碘量法,低含量的采用原子吸收光谱法;铅和锌的测定,高含量的采用EDTA滴定法,低含量的则采用原子吸收光谱法;砷含量的测定,采用溴酸钾滴定法,低含量的采用原子荧光光谱法;硫含量的测定,采用硫酸钡重量法和燃烧中和法;铋含量的测定,主要是原子荧光光谱法;铝的测定,有光度法和EDTA滴定法;镁的测定,一般采用原子吸收光谱法。随着科学技术的进步和发展,先进的分析测试手段和方法已应用到银精矿的分析测定中,如ICP-AES、ICP-MS和XRF等方法。
火试金法测定金和银:试样经配料,高温熔融,融态的金属铅捕集试料中的金银形成铅扣,试样中的其他物质与熔剂生成易熔性熔渣。将铅扣灰吹,得金银合粒,用乙酸煮沸处理合粒表面黏附的杂质,合粒经硝酸分金后,用重量法测定金和银的含量。
本方法适用于银精矿中0.5~40 g/t金和3000~15000 g/t银的测定。
1.试剂
(1)碳酸钠。
(2)氧化铅:金含量小于2×10-8,银含量小于2×10-7。
(3)氯化钠。
(4)二氧化硅:粒度180~150μm。
(4)以上试剂均为工业纯、粉状。
(5)铅箔:铅含量大于99.9%,不含金银。
(6)硼砂:粉状。
(7)淀粉:粉状。
(8)硝酸钾:粉状。
(9)硝酸,优级纯:不含氯离子,硝酸(1+7)(1+2)。
(10)冰乙酸(1+3)。
2.仪器、设备
(1)分析天平:感量0.1mg和0.01mg;微量天平:感量0.01mg、0.001mg。
(2)试金电炉:最高加热温度在1350℃。
(3)试金坩埚:材质为耐火黏土。高130mm,顶部外径90mm,底部外径50mm,容积约为300mL。
(4)镁砂灰皿:顶部内径约35mm,底部外径约40mm,高30mm,深约17mm。
制法:水泥(标号425 )、镁砂(180μm )与水按质量比(15∶85∶10 )搅拌均匀,在灰皿机上压制成型,阴干3个月后备用。
(5)骨灰灰皿:1份质量的骨灰粉与3份质量的水泥(标号425)混匀,加入适量水搅拌,在灰皿机上压制成型,阴干3个月后使用。
3.分析步骤
(1)称样量:5.00~10.00g。
(2)配料:根据试样的化学组成及试样量,按下列方法于黏土坩埚中进行配料并搅匀,覆盖约5 mm厚氯化钠。①碳酸钠:40 g;②氧化铅:150 g;③二氧化硅:按等于1.0硅酸度的渣型计算加入量;④硝酸钾、淀粉:根据试样中硫及碳量,按铅扣40 g计算加入量(硝酸钾的氧化力为4.0;淀粉的还原力为12 )。
(3)熔融:将配好料的黏土坩埚置于900℃的试金电炉中,升温40min至1100℃,保温15min出炉,将熔融物倒入已预热过的铸铁模中,保留坩埚。冷却后,铅扣与熔渣分离,把熔渣去掉覆盖剂后收回原坩埚中,用于补正。将铅扣捶成立方体。适宜的铅扣应表面光亮、重35~45 g。否则应重新配料。
(4)灰吹:将铅扣置于已在900℃预热30min的灰皿中,关闭炉门1~2min,待铅液表面黑色膜脱去,稍开炉门,使炉温尽快降至840℃进行灰吹,当合粒出现闪光后,灰吹结束。将灰皿移至炉门口,稍冷后,移入灰皿盘中。
(5)分金:用医用止血钳夹住合粒,置入30mL瓷坩埚中,保留灰皿,用于补正。加入30mL乙酸(1+3),置于低温电热板上,保持近沸,并蒸至约10mL,取下冷却,倾出液体,用热水洗涤3 次,放在电炉上烤干,取下冷却,称重,即为合粒质量。用锤子捶扁合粒,将捶扁的合粒放回30mL瓷坩埚中,加入15mL硝酸(1+7 )放在低温电热板上,保持近沸,并蒸至约5mL,取下冷却,倾出硝酸银溶液,再加入10mL硝酸(1+1),置于电热板上并蒸至约5mL,取下冷却,用热水洗涤坩埚3次。将盛有金粒的瓷坩埚置于高温电炉上烘烤5min,取下冷却后称量,此为金的质量。将合粒质量减去金粒质量即为银的质量。
(6)补正:将熔渣和灰皿置于粉碎机中粉碎后加入40g 碳酸钠、20g 二氧化硅、15 g硼砂、4 g淀粉搅匀,覆盖约5mg氯化钠。以下按上述操作进行。
4.结果计算
按下式计算金、银的含量,以质量分数表示:
岩石矿物分析
岩石矿物分析
式中:w(Au)和w(Ag)分别为金和银的质量分数,g/t;m1为第一次试金金银合粒的质量,mg;m2为补正金银合粒的质量,mg;m3为试金空白金银合粒的质量,mg;m4为第一次试金获得金的质量,mg;m5为补正合粒中金的质量,mg;m6为空白中金的质量,mg;m0为试样的质量,g。
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金银的分析方法发展过程
中国古代金的分析技术可以追溯到石器时代,最古老的黄金分析方法是淘金法,淘金法伴随着黄金被发现和开采的历史,它出现在夏代的新石器时代晚期,距今有4000年以上。当时只能根据拣出的金的个数来判断含金砂石的价值及其产地价值,所以最初的淘金法是一种数量分析法。夏代开始人们认识了黄金的密度较大,以砂石中淘洗出金的多少来判断砂石价值。春秋战国时期淘金法有了新的发展,天平的使用使人们可以定量分析判断砂石及其产地的价值。随着“先碎”、“后淘”工艺的出现,在宋朝淘金法得以进一步的发展,使淘采的对象从砂石扩展到矿石,加上使用天平得以定量分析矿石含金量。
金、银的火法试金在国内外已有悠久的历史,该法是以冶金学的原理和技术运用到分析化学领域。12世纪英国已将灰吹法作为公认的检定方法,1343年法国提出了分金技术。16世纪中期,欧洲已有不少论述试金法的着作,其中载记的方法,已近于现在所用的方法。我国在15~16世纪明代的着作中已经详细地记载了与试金分析有关的金属铅定量捕集银的方法、铅银合金的灰吹法分离、金与银定量分离等技术。在《天工开物》中记载:“欲去银存金,则将其金打成薄片,剪碎,每块以土泥裹涂,入坩埚中鹏砂(即硼砂)焙化,其银即吸入土内,让金流出,以成足色。然后,入铅少许,另入坩埚内,勾出土中银,亦毫厘具在也。”这段记载说明了当时已经掌握了金与银的分离方法,以及明确地提出金属铅捕集银是定量的。
金银的火试金法虽然操作较繁杂,但它是特效方法,迄今仍广泛应用。火试金法从铅试金开始,逐渐发展了锡试金法、锑试金法、铋试金法、锍试金法等。早期用多种含硫、氮的有机物和无机物沉淀的重量法也不少,但多数因选择性不好受到限制,只有少数方法,如还原沉淀金的重量法仍在应用,并列为国内外标准分析方法。经典的火试金法随着科学技术的发展而发展,近年来使用了放射性同位素来检查贵金属在试金过程中的行为,可以直观地和精确地了解贵金属的分布,从而设法减少贵金属在试金过程中的损失。试金法与各种先进的测试手段相结合,并加之电子微量天平的应用,使火试金法得以进一步的发展。该方法具有取样代表性好,方法适用性广,富集效果好等优点。
在中国古代人们还通过利用黄金、白银一些物理性质来对黄金、白银进行鉴别、鉴定、检验。如利用表面颜色、硬度、氧化法、溶解法、试金石法、密度法等来鉴别金、银。
硬度法是人们利用黄金硬度小的特征,对其进行粗略辨识的方法,在《本草拾遗》中就有“咬时极软,即是真金”的记载,因此在民间就流传着用牙咬、指甲划,辨别真金的方法。
表面A色鉴别法就是利用A色鉴别金的成色高低,是一种简单实用的方法。在曹昭着的《新增格古要论》中对不同成色的金有如下记载“其色七青、八黄、九紫、十赤,以赤为足色金也”,是一种半定量的黄金鉴定方法。
试金石法和密度法是较为准确的方法,一直延续至今。
《前汉书·食货志》中有“黄金方寸,二中一斤”的说法。《天工开物》中有“凡金之至重,每铜方寸重一两者,银照依其则寸增重三钱,银方寸重一两者,金照依其则寸重二钱”的记载,由于测试方法和测试仪器的改进,密度法测定金的成色目前仍然使用。
试金石法是一种鉴定金、银真伪和成分的方法。该法实质上与比色分析法中的目视比色法极为相似。通常采用一种称作试金石的石头,在待测物料上磨道,再把对牌以同样的方式在试金石上磨道,通过对比色泽的比较就可以初步确定待测物料的成色。
金银的湿法分析,近年来有很大的发展,出现了一些成熟的、快速的分析方法,利用金银变价性质建立的氧化还原滴定法是测定高含量金银的有效方法。其中金的氧化还原反应滴定法根据反应情况分为两大类:一是以三价金还原为一价金的反应,这类方法的典型代表是氢醌滴定法;另一类是三价金还原为零价金的反应,其代表是碘量法。而银的滴定法最常见是基于银与某种试剂在一定的条件下生成难溶的化合物的沉淀反应,主要有氯化钠法、硫氰酸盐滴定法和碘量法。光度法是研究应用较多的一种方法。吸光光度法与有机溶剂萃取结合,可用于复杂物料的分析,如硫代米蚩酮吸光光度法测定金、双硫腙吸光光度法测定银。此外还有荧光光度法、化学光度法都可以达到很低的检出限。溶出伏安法、离子选择性电极电位法在金、银分析中也有新的发展。原子发射光谱法(AES)用于纯金、纯银已日趋成熟,原子吸收光谱法用于金银的测定是非常成功的,等离子体的应用,为金银分析开拓了广阔的前景。此外,X射线荧光光谱法、动力学法、中子活化分析也有应用。