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北方伟业计量集团有限公司

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卡林型金矿金砷成分分析标准物质研制

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 323 2020-10-23
【摘要】卡林型金矿因其含砷影响金的分析和选冶回收率而备受关注,需要研制相应的标准物质支撑应用研究。本文依托近年来探明的超大型卡林型金矿———阳山金矿采集候选物,按照国家一级标准物质技术规范研制了 4 种卡林型金矿标准物质 GBW07854 ~ GBW07857。共有20 家实验室联合定值,金主要分析方法为原子吸收光谱法和火试金法,湿法分析采用梯度焙烧 - 活性炭吸附金而分离砷等干扰组分; 砷分析主要采用电感耦合等离子体发射光谱法和分光光度法。引用金量分析相对偏差允许限界定组内离群值,弥补了 Dixon法和 Grubbs 法剔除离群值不够完全的缺陷。均匀性检验指标 F < F0. 05 ( 29,30) = 1. 84,表明组内和组间均无明显差异; 在 22 个月内进行了 5 次检验,稳定性良好。4 种标准物质金和砷的定值结果准确度均优于同量级的国家一级金矿石标准物质和国外含砷多金属矿石标准物质。该系列标准物质可用作卡林型金矿金和砷分析与研究等工作的量值标准。
  • 要点:

    ( 1) 卡林型金矿在国内外是重要的金矿类型,分布较广且金资源量较大,矿石中金砷共存并且砷影响金的分 析准确度和选冶回收率。

    ( 2) 金的定值方法主要采用梯度焙烧 - 活性炭吸附 - 原子吸收分光光度法,砷定值方法主要采用王水溶样 - 电感耦合等离子体发射光谱法。

    ( 3) 定值数据处理中应用了 DZ /T0130—2006 中 YG 和 YC 为判据剔除 Au 和 As 组内数据中的离群值,后续用 Grubbs 法和 Dixon 法检验并剔除组间数据中的离群值。

    ( 4) 参加金定值的协作单位中包括 1 个国际检测机构。

    中图分类号: TQ421. 31; O657. 31 文献标识码: A

    金在地壳中的平均含量只有亿分之几,金矿石 中金含量一般也只有百万分之几,样品中金的分析 方法必须有分离富集金的步骤,导致操作流程较长, 而且不同类型的金矿有不同元素组合,需要有相应 的样品预处理技术分离干扰组分,为了保证分析质 量,需要合理研制和使用金矿石标准物质进行全程 质量监控[1 - 2]。20 世纪 80 年代以来,我国开始研 制和推广使用金矿石标准物质,已经建立了含量范 围广泛( 0. 30 × 10 - 6 ~ 92 × 10 - 6 ) 的标准物质,一定 程度上为分析过程中金的量值准确传递和质量控制 提供了有效保证。然而,现有的金矿石标准物质相 比于其应用需求,主要存在两方面差距: 一是定值参 数千篇一律,只有金或金和银,候选物选取注重金含 量互补性而忽视典型金矿类型的代表性。截 至 2012 年,常用的 20 余种国家一级金矿石标准物质 组成了一个较为完备的常量金含量系列,但是涉及 的金矿类型仅包括石英脉型、蚀变岩型、金属硫化物 型等易识辨矿和易选冶矿,缺少重要的隐伏型难处理金矿( 如卡林型金矿) 标准物质,在实际应用中, 这类样品的分析质量难以保证。二是应用频率高和 应用效果良好的较低金含量的金矿石标准物质含量 系列存在缺陷: GBW07230、GBW07203、GBW07204 标准物质金含量分别为 0. 421 × 10 - 6 、3. 59 × 10 - 6 、 7. 16 × 10 - 6 ,这几种标准物质现已用尽或存量很少 且未见复制品; 目前应用的标准物质 GBW07807、 GBW07804、GBW07808、GBW07300、GBW07809 金 含量分别为 1. 10 × 10 - 6 、2. 5 × 10 - 6 、3. 2 × 10 - 6 、 5. 72 × 10 - 6 、10. 6 × 10 - 6 ,包括 1 种正在研制的金含 量为 0. 30 × 10 - 6 ( GAu - 15a) 组成的较低含量常量 金标准物质含量系列,也存在缺陷,如缺少金含量 ( × 10 - 6 ) 在 0. 5 ~ 1、4 ~ 5、6 ~ 8 区间的国家一级金 成分标准物质。

    国外金矿石标准物质对于金矿伴生元素定值已 有研究,但是对于典型金矿类型标准物质的研制也 不够重视。被录入 COMAR 数据库的国外金矿石标 准物质有十几种,主要有加拿大研制的 MA - 1b、 MA - 3a、DS - 1、CH - 4,测试指标包括金、银、砷及 其他多元素; 美国 NIST 的 SRM - 886、SRM - 634 和 蒙古国的 CGL - 114 ~ CGL - 116 等测试元素只有 金或金和银,上述标准物质的基体均以石英为主,系 石英脉型金矿标准物质。北京矿冶研究总院测试研 究所使用了澳大利亚研制( 1998) 的 2 个多金属标 准物质 GBM398 - 8 和 GBM997 - 6,定值参数包括 Ag、Cu、Pb、Zn、As、Co、Ni,没有金的量值。

    综上所述,国内外金矿石标准物质体系中缺少 卡林型金矿含砷金矿石标准物质。卡林型( 微细浸 染型) 金矿是国内外重要的金矿类型,其主要特征 是品位低、规模大,矿体与围岩界限不明显,矿石中 的金以显微 - 次显微级存在,富含 As、Sb、Hg 等伴 生元素,主要分布于美国的内华达州和中国的滇黔 桂以及川陕甘交界区,美国探明的此类金资源量 超过 2000 吨,中国超过 1000 吨。阳山金矿是武警 黄金部队近年来在甘川交界的甘肃文县发现的超大 型卡林型金矿,探明的金资源量超过 300 吨。砷 是卡林 - 类卡林型金矿中与金伴生的一个最典型的 元素,矿石中的高含量砷不仅干扰金的分析测定,而 且对金的选冶和综合利用增加了技术和工艺难 度。研制金矿石金砷成分分析标准物质,对于 卡林型金矿勘查开发研究中金和砷量值溯源与传 递、分析质量监控、保障分析数据准确性可比性等方 面具有不可替代的作用。依托阳山金矿取样,研制 金矿石金砷成分分析标准物质既具有可行性又具有代表性。

    状,结合我国卡林型金矿分布特点和矿床特 征,针对金矿石一级标准物质现有含量系列的缺陷, 设计本系列标准物质候选物,邀请多家具备我国计 量认证资质的实验室( 包括 Intertek 一个实验室) , 采用经典分析方法和现代分析技术相结合,按照一 级标准物质研制标准和规范要求,研制了 4 种金矿 石金砷成分分析标准物质( 批准编号为 GBW07854、 GBW07855、GBW07856、GBW07857) ,经国家标准物 质信息服务平台和 COMAR 信息库查询,属于创新 成果。

    候选物的制备和分析 1.

    1 候选物的采集

    根据我国卡林 - 类卡林型金矿的分布,考虑标 准物质的代表性,本项目选择在甘肃省文县阳山金 矿的安坝矿段采集基岩为千枚岩的金矿石原矿 2 个 ( 编号分别为 YS - 1 和 YS - 3) 、基岩为花岗岩的金 矿石原矿 1 个( 编号为 YS - 4) ,在阳山金矿泥山矿 段采集基岩为花岗岩的金矿石原矿 1 个( 编号为 YS - 2) 。每个候选物的采集量均大于 1000 kg。

    1. 2 候选物的加工制备

    王毅民等研究认为高铝瓷球磨技术、雷蒙磨 矿技术和气流粉碎技术在地质标准物质制备中均可 应用,超细标准物质的制备需要用气流粉碎技术。 本文根据本项目采集的候选物金矿石类型和物性特 点,参照已经成功应用于金矿石标准物质研制中的 加工技术,采用高铝瓷粉碎技术。制备流程 如下。

    将采集的金矿石候选物放在干净的塑料布上, 自然风干,去除植物根茎等杂物。用颚式破碎机初 级破碎( 粒径  < 2 mm) 后,于烘箱中 110℃烘干、灭 活。候选物放入高铝瓷球磨机内,在给球磨机加料 过程中取样 0. 5 kg 用于重砂分析; 在球磨机中加入 球石研磨候选物,直至候选物经激光粒度仪在线检 测粒径小于 0. 074 mm。在出料口下料过程中,随机 采集 30 份子样,每份约 200 g,用于均匀性检验和初 值分析。制备的全部候选物先装入 50 L 干净塑料 桶中,待均匀性初级检验合格后,用聚乙烯塑料瓶包 装,1000 g /瓶,密封保存,存放于避光常温干燥处。

    1. 3 候选物的分析

    金矿石中的金砷成分分析方法借鉴国家标准 GB /T20899. 1—2007《金矿石化学分析方法》、MGI-Au - 01 ~ MGI - Au - 04 金银地质标准参考样品 的研制有关测试方法、DZ /T20 - 02—2011《岩石矿 物分析》( 第四版) ,样品初测和均匀性检验采用如 下方法。

    ( 1) 金的分析。选择“梯度焙烧 - 王水分解 - 活性 炭 富 集 - 原子吸收光谱法测定矿石中的 金”。主要操作步骤如下: ①样品预处理。称取 10. 00 ± 0. 01 g 试样置于瓷舟中,入马弗炉由低温升 至 400℃保温 0. 5 h,继续升温至 650℃ 保温 1 h,取 出冷却,将样品转移到 400 mL 烧杯中,加入 50% 的 王水 100 mL,盖上表面皿于电热板上微沸溶解 40 ~ 60 min,取下,加 10 g /L 动物胶 10 mL,用水稀释至 200 mL 左右待抽滤。②安装抽滤吸附装置。将带 有活动滤板的玻璃吸附柱装于塑料吸附筒上,往吸 附柱中加滤纸浆抽干约 1 ~ 2 mm,然后再加活性炭 纸浆、抽干,使其厚度约为 10 mm。将活性炭纸浆层 用带有玻璃棒的胶塞压平,与柱壁贴紧,用水冲下壁 柱上的活性炭,再将布氏漏斗装在吸附柱上,在漏斗 内铺上大小适宜的定性滤纸两张,用水湿润贴紧,再 加入少量纸浆,抽干。③混合液中金的分离富集。 分解后的溶液和残渣通过活性炭抽滤吸附装置,滤 液中的金被吸附在活性炭纸浆层中而残渣被留在布 氏漏斗中。④原子吸收光谱法测定金。分离富集所 得的活性炭纸浆层经过灰化 - 溶解金,于 10 mL 比 色管中制备成介质为 20% 王水的试液上机测定( 火 焰法) 。测定时标准曲线配制方法: 分取金标准溶 液( 100 μg /mL) 0、0. 50、1. 00、2. 00、5. 00、10. 00 mL 于一组 100 mL 容量瓶中,用 20% 王水稀释至刻度, 摇匀,贴上标签。样品中金含量计算公式为: w( Au) /10 - 6 = ρ × V mS 式中: ρ—金 试 液 浓 度 ( μg /mL) ; V—金 试 液 体 积 ( mL) ; mS—称样量( g) 。

     

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