Усовершенствование методики химической подготовки минерального сырья с низким содержанием золота
Автор: Бородина Н.А.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Науки о земле
Статья в выпуске: 10-1 (73), 2022 года.
Бесплатный доступ
Предложена методика усовершенствования экстракционно-атомно-абсорбционного определения низких содержаний золота в минеральном сырье. Для разложения проб и перевода золота в раствор, в большинстве методик используется смесь концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 при нагревании. Чтобы избежать потерь золота при их низких содержаниях, образцы сначала обрабатывали фтористоводородной кислотой, а затем смесью азотной и соляной кислот. При такой обработке происходит разрушение силикатной матрицы, сорбирующей золото в геологических пробах, и возрастает степень его извлечения. Необходимо также учитывать минералогический состав анализируемых проб.
Золото, минеральное сырье, силикатные руды, экстракция, атомно-абсорбционный атомизатор
Короткий адрес: https://sciup.org/170196494
IDR: 170196494 | DOI: 10.24412/2500-1000-2022-10-1-118-121
Текст научной статьи Усовершенствование методики химической подготовки минерального сырья с низким содержанием золота
К настоящему времени накоплен большой материал по определению золота в минеральном сырье и продуктах его переработки. При количественном определении золота широкое распространение получили экстракционно-атомно-абсорб ционные методы анализа, основанные на разложении пробы, фильтровании полученного раствора, экстракционном концентрировании золота и анализе экстракта [1]. В большинстве методик при определении золота используют смесь концентрированных кислот: азотной (HNO3) и соляной (HCl) в соотношении 1:3 при нагревании. Для проб, содержащих свыше 1-2 г/т золота, наблюдается почти полное его растворение. При низких же содержаниях золота его потери очень высоки [2].
Целью нашей работы являлось усовершенствование методики НСАМ № 237–С «Экстракционно-атомно-абсорбционное определение золота с органическими сульфидами» [3] для низких содержаний золота в минеральном сырье.
Методы исследования
Данная методика заключается в кислотном разложении предварительно обожженной пробы и экстракционном концентрировании золота толуольным раствором органических сульфидов. Обжиг пробы необходим для удаления органических веществ и серы. В качестве экстрагента золота используются 0,1 М растворы сульфидов нефти в толуоле. Они являются высокоселективными экстрагентами, т.к. совместно с золотом частично извлекается только палладий, и то только при его содержании в растворе более 10 г/т [3].
Остальные рекомендуемые экстрагенты, не имеют такой селективности. Например, изоамиловый спирт извлекает из раствора помимо золота и другие металлы, в том числе железо, что может приводить к з авышению результатов по золоту.
В методике указано (дословно): «Химический состав проб не влияет на определение, исключение составляют лишь объекты, содержащие графит» (если экстракты направляются дальше на спектральный анализ).
Важным моментом при определении золота в геологических объектах является разложение анализируемой пробы и перевод элемента в раствор.
По методике разложение обожженных проб производится в «царской водке», т.е. смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 при нагревании.
Однако если золото находится внутри силикатной основы, оно не контактирует с кислотами и данное кислотное разложение не эффективно. Золото в минералах находится в разных состояниях, в зависимости от генезиса. Тонкодисперсное золото (или невидимое, накапливающееся в сульфидах) растворяется в «царской водке». Рудное золото представляет собой мельчайшие частицы-вкрапления в кварцевые породы и находится внутри силикатной матрицы, разрушить которую данной смесью кислот невозможно, что является причиной неполного его извлечения.
Также при наличии кварца в породе разложение смесью HCl и HNO 3 приводит к образованию нерастворимого остатка, сорбирующего золото и препятствующего переходу его в раствор [4].
Согласно Инструкции 237-С НСАМ, перед кислотным разложением образцы подвергали окислительному обжигу. Навеску проб (5 г) прокаливали в муфельной печи при температуре 600ºС в течение 1,5-2 часов, что приводит к удалению серы и углистого вещества, разрушению отдельных минералов, содержащих золото. Остывшие пробы переносили в стеклоуглеродные тигли, добавляли 20 мл свежеприготовленной смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 и нагревали до 90ºС. Через час добавили еще 15 мл этой же смеси и в течение 1,5-2 часов упаривали до влажных солей, периодически взбалтывая. Затем прилили 20 мл 1 М раствора HCl, нагрели до растворения солей и отфильтровали в мерные колбы на 250 мл, промывая осадок горячим раствором 1 М HCl до объема фильтрата около 150 мл. Золото экстрагировали 5 мл 0,1 М раствора сульфида нефти в толуоле на встряхивателе в течение 5 минут. По окончании экстракции прилили воду, чтобы поднять уровень экстракта в горло колбы. Абсорбцию золота измеряли на атомно-абсорбционном спектрофотометре. Концентрацию золота рас- считывали по градуировочному графику [3].
Результаты исследования
Методика извлечения и определения золота отрабатывалась на пробах разных типов минерального сырья. Рентгенофлуоресцентный анализ анализируемых образцов показал высокие содержания SiO 2 (до 70% и выше), что позволяет отнести их к кварцевым рудам. Чтобы разрушить силикатную основу и перевести золото в раствор, пробы обрабатывали смесью фтористоводородной, азотной и соляной кислот.
Для сравнения двух способов пробо-подготовки проводили параллельные анализы с предварительной обработкой золотосодержащих образцов фтористоводородной кислотой и без нее.
-
1. В обеих схемах разложения пробы предварительно прокаливали в муфельной печи при температуре 600ºС в течение 1,52 часов для удаления серы и органики (далее согласно методике). Остывшие пробы обрабатывали смесью азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 при нагревании, упаривали до влажных солей и переводили в 1 М солянокислый раствор. Далее золото экстрагировали 0,1 М раствором сульфидов нефти в толуоле (соотношение водной и органической фаз равно 1:30).
-
2. По второму способу пробоподготов-ки образцы после обжига обрабатывались сначала фтористоводородной кислотой в объеме 20 мл при комнатной температуре, с последующим ее нагреванием и выпариванием. Такая обработка приводит к разрушению силикатных породообразующих минералов: SiO 2 + 4HF = SiF 4 ↑+ 2H 2 O. Далее проводили обработку проб, как и в первом способе, согласно Методике НСАМ № 237-С.
Данная схема особенно актуальна при определении низких содержаний золота в образцах. В качестве образцов сравнения использовали стандартные образцы (ГСО) с установленным содержанием золота.
Примеры нескольких результатов анализов приведены в таблице.
Таблица. Результаты определения золота при различных способах разложения проб
Образец |
Au, г/т |
Потери Au, % отн. |
|
Реагенты: HNO 3 +HCl (1:3) |
Реагенты: HF, HNO 3 +HCl (1:3) |
||
Дациандезит |
0,06 |
0.77 |
92 |
Гранит окварцованный |
0,05 |
0,41 |
88 |
Метасоматит |
<0,005 |
0,32 |
98 |
Сланец |
<0,005 |
0.047 |
90 |
Диоритовый порфирит |
0,49 |
1,23 |
60 |
Окварцованный сланец |
1,35 |
1,99 |
32 |
Сульфидизированный кварц |
1,23 |
1.70 |
28 |
Песчаник |
2,92 |
3,80 |
23 |
Из данных таблицы следует, что при обработке проб только смесью HNO 3 +HCl (в соотношении 1:3) идет неполное извлечение золота, его потери доходят до 98%, в зависимости от типа минерального сырья. Минимальные потери наблюдаются при обработке проб смесью HF, HNO 3 +HCl (1:3). С повышением содержания золота в пробе степень его извлечения возрастает. Потеря золота обусловлена неполным его растворением, если его частицы находятся внутри силикатной основы, которая не разрушается «царской водкой».
Абсорбцию золота измеряли на атомноабсорбционном спектрофотометре Solaar М 6 с электротермическим атомизатором «THERMO ELECTRON CORPORATION», США, в Аналитическом центре минералого-геохимических исследований ИГиП ДВО РАН. Параметры спектрофотометра:
Аналитическая линия – 242,8 нм
Ток лампы с полым катодом – 10 мА
Температура отгонки растворителя (сушка) – 100 ºС
Время отгонки растворителя – 35 сек.
Температура озоления – 800 ºС
Время озоления – 20 сек
Температура атомизации – 1900 ºС
Время атомизации – 3,0 сек.
За результат анализа принимали среднее арифметическое значение двух параллельных определений золота из отдельных навесок. Предел обнаружения составляет 2-5∙10-4 мкг/мл.
Заключение
Таким образом, усовершенствована экстракционно-атомно-абсорбционная методика определения золота в геологических пробах с использованием в качестве экстрагента сульфидов нефти в толуоле для определения низких содержаний золота. Способ разложения проб зависит от типа минерального сырья .
Список литературы Усовершенствование методики химической подготовки минерального сырья с низким содержанием золота
- Юделевич И.Г., Старцева Е.А. Атомно-абсорбционное определение благородных металлов. - Новосибирск: Наука, 1981. - 159 с.
- Бажов А.С., Зекки Л.Н., Клименкова Н.Б. Атомно-абсорбционное определение низких содержаний золота с использованием импульсного вольфрамового атомизатора. // Журнал аналитической химии. - 1986. - №12. - С. 2190-2198.
- Инструкция НСАМ № 237-С. Экстракционно-атомно-абсорбционное определение золота с органическими сульфидами. Отраслевая методика III категории точности. - М.: ВИМС, 1987. - 11 с.
- Злобина Е.В., Токтасинова А.Ж. Усовершенствование химической подготовки геологических проб для определения золота // Вестник Казахского национального ун-та им. Аль-Фараби. - 2013. - №2. - С. 119-125.