金在自然界当中属于稀有金属，很多的金矿在开采之后常常与其他的稀有金属元素混合在一起^[1].随着易处理金精矿资源的枯竭，大量复杂难处理金精矿资源的综合利用具有越来越重要的意义.近年来的地质勘探工作表明，新发现的大中型金矿床大部分是复杂难处理金矿床，尤其是甘肃、青海、新疆和内蒙西部以及桂、滇、黔等地区发现或探明的金矿床主要是复杂高硅、高砷、高碳、微细浸染型金矿^[2].目前，世界上1/3左右的黄金产量来源于难处理金矿石^[3-5].而这些复杂难处理金矿开采出来以后如何进行分析检测，将成为一个比较棘手的问题.

金的分析测试技术经过几十年的发展，已扩展出分光光度法^[6]、滴定法^[7]、电化学分析法^[8]、电感耦合等离子体质谱法^[9-11]、原子吸收光谱法^[12-14]、电感耦合等离子体原子发射光谱法^[15-16]、火试金法^[17-19]、碘量法^[20]等诸多方法.相较于其他方法，火试金法具有取样代表性好、适应性广、富集效率高、分析结果可靠且准确度高^[21]等优点，已广泛应用于铅精矿、铜精矿、铅阳极泥、粗铜、粗铅及冶炼中间产品中贵金属的分析检测.受到待测物料多样性的影响，火试金法针对性强，基于金矿石样品的物理化学性质，研究并确定了该类金矿石样品的较优试验条件，从而解决了实际工作中遇到的难题，在有色金属行业有很好的应用价值和推广意义.

金在自然界的存在状态一般分为4种：以单体形式存在的金称为自然金；以微细粒状态存在并包裹在样品中的金称为包裹金；金与矿石共生而存在于矿石的单个晶体之间称为晶间金；金存在于矿石的裂隙之间称为裂隙金.青海某高硅复杂金矿和硫形成伴生矿，金矿石样品以白色，粉色，灰色样品为主，粒度均匀，肉眼能明显看到自然金存在.该类样品在湿法分析过程中，易黏附在三角瓶底、易结块；由于样品含硅量高，溶解过程需要加入氟化物处理，氟化物对玻璃器皿有很强的腐蚀作用；在浓缩体积保持酸度的过程中，样品容易溢出瓶口造成损失.为了避免湿法分析该类样品的各种缺陷，选择火试金法进行富集，在火试金法分析过程中，样品在熔融过程中容易从坩埚中溢出，由于样品中二氧化硅含量在20 %~60 %，如果硅酸度控制不好，形成的熔渣流动性不好，在倾倒熔渣的过程中，如果黏度大，熔液易黏在坩埚壁上倒不干净，造成试验失败.基于此，进行试验研究，确定了较优试验条件，该方法用于金矿石实际样品分析，测定结果与外检值相比基本一致.

1   实验

1.1   主要仪器

电子天平（感量0.01 g）；电子天平（感量0.001 mg）；马弗炉（最高加热温度1 350 ℃）.

1.2   主要试剂

无水碳酸钠（化学纯）；二氧化硅（化学纯）；硼砂（化学纯）；可溶性淀粉（分析纯）；氧化铅（工业纯）；纯银（≥99.99 %）；定性滤纸；耐火黏土坩埚；镁砂灰皿；冰乙酸（分析纯）；硝酸（分析纯）.

1.3   实验方法

称取碳酸钠40.0 g，二氧化硅10.0 g，硼砂15.0 g，可溶性淀粉6.0 g，氧化铅100.0 g，金矿石样品10.00 g，于同一黏土坩埚中搅拌均匀，放入920 ℃的马弗炉中，设置加热电流使其45 min左右升温到1 100 ℃，恒温10 min，取出倾入铸铁模中，待冷却后分离熔渣和铅扣.

于感量为0.001 mg的电子天平上准确称取25 mg银丝，将银丝和铅扣一起包裹于定性滤纸中，放入已在920 ℃预热30 min的镁砂灰皿中，待铅扣熔化，降低温度到900 ℃至灰吹完毕，取出灰皿冷却后将合粒移入瓷坩埚中.

在盛有合粒的瓷坩埚中加入15 mL冰乙酸（1+3）微沸将金银合粒洗涤干净，电热板上低温烘干、冷却，金银合粒在感量为0.001 mg的电子天平上称重得m₁，将合粒用小锤锤扁，放入200 mL烧杯中，先用热硝酸（1+7），再用热硝酸（1+1）进行分金，金粒用水洗净后，电热板上烘干，于550 ℃的马弗炉中淬火10 min，取出、冷却.金粒在感量为0.001 mg的电子天平上称重得m₂.

1.4   结果计算

按照下述公式对实验结果进行计算.

式（1）、式（2）中: m为试样质量，g；m₀为加入纯银的质量，mg；m₁为金银合粒质量，mg；m₂为金粒质量，mg；

2   结果与讨论

2.1   试样质量的选择

为了明确样品中杂质元素含量，对样品进行成分分析，采用火焰原子吸收光谱法测定样品中Pb、Zn、Fe，燃烧中和滴定法测定样品中S，火试金重量法测定样品中Au、Ag，电感耦合等离子体原子发射光谱法测定样品中Cu、As、CaO、MgO、AL₂O₃，重量法测定样品中SiO₂，样品分析结果见表 1.

表  1  样品分析结果

Table  1.  Determination results of samples

下载: 导出CSV 

| 显示表格

依据样品成分分析结果可知，该金矿石样品中二氧化硅含量过高而银含量太低，是影响火试金分析的主要因素，而二氧化硅的处理在火试金过程中直接影响到硅酸度，如果试样太少，代表性不够；试样太多，因为样品中二氧化硅含量高，硅酸度不容易控制，综合上述并根据该类样品的性质，选择试样质量为10.00 g进行试验.

2.2   试剂用量的选择

按1.3分别称取一定质量的试剂和10.00 g样品一起于坩埚中，搅拌均匀，参照GB/T 7739.1-2007^[22]方法选择熔融温度1 100 ℃、熔融恒温时间10 min进行试验，结果见表 2，根据熔渣的流动性、铅扣的外观和质量确定适宜于该样品性质的较优试剂用量.

表  2  试验结果

Table  2.  Determination results

下载: 导出CSV 

| 显示表格

表 2实验结果表明，当加入无水碳酸钠40.0 g，二氧化硅10.0 g，硼砂15.0 g，可溶性淀粉6.0 g，氧化铅100.0 g，样品10.00 g时，熔渣流动性好，易碎、易分离，铅扣光亮、无黏连，质量适宜，铅扣外观和质量见图 1.

图  1  铅扣外观与质量

Figure  1.  Appearance and quality of lead clasp

下载: 全尺寸图片 幻灯片

2.3   补加银量的选择

由于样品中含有高金微量银，样品中银量和金量的比例远远小于4:1，形成的金银合粒外观显示有淡淡的金黄色，用（1+7）硝酸进行分金，低温2 h合粒不变色不反应；用（1+5）硝酸进行分金，低温2 h合粒不变色不反应；用（1+3）硝酸进行分金，低温2 h合粒不变色不反应；用（1+1）硝酸进行分金，低温2 h合粒不变色不反应，给分金环节带来极大困难，在银含量极其低的情况下，金银合粒无法完全有效分离.

试验选择在灰吹之前添加一定量的纯银，弥补样品中金银含量的比例缺陷.依据青海西宁处于高海拔地区的地理特征，综合上述现象选择在920 ℃将铅扣熔解，然后在900 ℃进行灰吹.试验结果见表 3.

表  3  试验结果

Table  3.  Determination results

下载: 导出CSV 

| 显示表格

得到的金银合粒洗干净后，分别在加入热硝酸（1+7）后2 h记录试验现象，如果合粒没有变黑，金银没有完全分离，说明加入的纯银少了，需要继续补加，试验结果表明当银含量达到600 g/t，纯银的加入量为25 mg，试验现象满足要求，金银在1 h内能够完全有效分离，解决了金银不能完全有效分离这一难题，提高了工作效率.

2.4   纯银加入方式的选择

纯银的加入对分析结果的准确度和分析操作时间均有重要的影响，由于样品含有较高的二氧化硅，在火法熔融过程中熔液溢出坩埚，容易造成试验失败.如果在配料环节加入纯银，一方面如果造渣失败造成纯银浪费，另一方面会因为温度、时间及回收率的不同造成银的损失，从而影响银的测定结果；综上，选择在得到质量适宜的铅扣以后的灰吹环节加入纯银，选择在900 ℃进行灰吹，银在灰吹过程中没有损失，完全包裹在合粒当中，分析结果稳定，保证了银含量测定结果的准确度.

3   样品分析

分别选取5个金矿石样品（编号为：JKSKY-01~05），按照实验方法进行分析，并将分析结果与外检结果进行比对，结果见表 4.

表  4  样品比对结果

Table  4.  The comparison results of samples

下载: 导出CSV 

| 显示表格

由表 4可知，将本方法试验结果与控制样品的参考结果进行对比，本方法的准确度满足标准方法的要求.该方法可以用于分析金矿石中金量和银量的测定.测定范围为：金量为100~600 g/t；银量为30~100 g/t.

4   验证实验

4.1   方法可靠性验证

为了验证方法的可靠性，采用本方法和GB/T 7739.1-2007分析方法同时对实际金矿石样品（编号：JKSKY-01）中金银进行分析.先用G值检验单次结果的离群值，然后用F值检验方法的精密度有无显著性差异.

在优化的实验条件下，对实验室控制样品中金银进行分析，同时依据GB/T 7739.1-2007进行比对试验，结果见表 5.

表  5  实验结果

Table  5.  The results of test

下载: 导出CSV 

| 显示表格

在置信度为95 %的条件下，n=10时，由G值检验法确定分析结果均无离群值.经查表F_{临界值（金）}=3.18，F_{实测值（金）}为1.00，F_{实测值（金）} < F_{临界值（金）}，F_{临界值（银）}=3.18，F_{实测值（银）}为1.23，F_{实测值（银）} < F_{临界值（银）}，2种方法无显著性差异，2种方法的精密度相当.

4.2   回收率实验

为了验证方法的回收率，试验在控制样品中分别加入一定量的纯金和纯银，按照试验方法进行分析，结果见表 6.

表  6  加标回收试验结果

Table  6.  The results of recovery tests

下载: 导出CSV 

| 显示表格

根据表 6中加标回收试验结果可知，金的回收率在99.14 %~100.00 %之间，银的回收率在99.49 %~100.28 %之间，满足金矿石中金量和银量的分析要求.

5   结论

1）所研究方法的配料为：碳酸钠40.0 g、二氧化硅10.0 g、硼砂15.0 g、可溶性淀粉6.0 g、氧化铅100.0 g、金矿石样品10.00 g.

2）所研究方法的较优试验条件为：将坩埚于920 ℃放入马弗炉中，设置加热电流使其45 min左右升温到1 100 ℃，恒温10 min，取出倾入铸铁模中，待冷却后分离熔渣和铅扣.在质量适宜的铅扣中包裹一定质量的纯银，于920 ℃进行熔解，于900 ℃进行灰吹.

3）所研究的分析方法，适用于金矿石中金量和银量的测定.测定范围：金量：100~600 g/t；银量：30~100 g/t.

4）所研究的分析方法能够有效富集高硅复杂金矿石中金和银，较好地分离其他干扰元素，达到了节能、减排、降耗、省时的效果，分析结果的准确度和精密度符合所借鉴的标准方法的要求，在高硅复杂金矿石领域有很好的应用前景，值得在同行业内推广.