Экстракционно-атомно-абсорбционное определение золота — рабочая лошадка геологических и заводских лабораторий. Золото переводят в солянокислый раствор, извлекают диоктилсульфидом в небольшой объём органической фазы и измеряют прямо в экстракте на пламенном атомно-абсорбционном спектрометре. Ниже — принципиальная схема метода и то, на что обращать внимание на каждом этапе.
Это описание принципа, а не аттестованная методика. Навески, объёмы, концентрацию рабочего раствора ДОС и режимы прибора лаборатория устанавливает по своей методике (НСАМ, ГОСТ, СТП) и подтверждает на стандартных образцах. Обзор нормативных документов — на странице «Нормативные методики».
Принцип метода
В солянокислом растворе золото существует в виде хлоридного комплекса AuCl4−. Диоктилсульфид образует с хлоридом золота нейтральный комплекс, хорошо растворимый в органическом разбавителе. При встряхивании водной фазы с раствором ДОС золото практически количественно переходит в органическую фазу, а железо, медь, цинк, никель и большинство компонентов породы остаются в водной. Из сопутствующих металлов вместе с золотом заметно извлекается только палладий, который на линии золота не мешает.
Так решаются сразу три задачи: золото отделяется от матрицы, концентрируется (из десятков миллилитров раствора — в несколько миллилитров экстракта) и попадает в органическую среду, которая в пламени даёт более высокую чувствительность, чем водный раствор.
Возможности метода
- Нижняя граница определяемых содержаний на пламенном ААС — от 0,05 г/т при навеске 10 г (по данным отраслевых методик).
- Объекты: руды, концентраты, продукты обогащения, хвосты, горные породы.
- Измерение — на резонансной линии золота 242,8 нм в пламени воздух–ацетилен.
- Для более низких содержаний тот же экстракт можно измерять методом АЭС-ИСП — см. материал «Определение золота методом АЭС-ИСП с использованием DOS».
Этапы анализа
1. Подготовка пробы
Пробу истирают и тщательно усредняют. Для золота это критично: металл часто находится в виде отдельных частиц, и недостаточное истирание — главный источник расхождений между параллельными навесками. Масса навески выбирается по ожидаемому содержанию: чем беднее материал, тем больше навеска.
2. Разложение
Золото переводят в раствор царской водкой (при необходимости — после обжига, чтобы удалить сульфидную серу и органику). Ключевое требование — полностью удалить азотную кислоту повторным упариванием с соляной: остатки окислителя ухудшают экстракцию и разрушают экстрагент. Упаривать досуха нельзя — часть золота может перейти в труднорастворимую форму. Затем раствор доводят до нужной кислотности соляной кислотой.
Для проб с крупным золотом или очень низкими содержаниями применяют пробирную плавку со свинцовым коллектором; полученный королёк (или корольковый сплав) растворяют и далее анализируют по той же экстракционной схеме.
3. Экстракция
Раствор пробы встряхивают в делительной воронке с раствором диоктилсульфида в органическом разбавителе. На практике чаще всего используют толуол; оптимальный, но менее распространённый вариант — авиационный керосин РТ. Концентрацию раствора ДОС, соотношение объёмов фаз и время встряхивания задаёт методика лаборатории; важно строго соблюдать их одинаковыми для проб и градуировочных растворов. После расслаивания органическую (верхнюю) фазу отделяют, не захватывая капель водной фазы и эмульсии.
4. Градуировка
Градуировочные растворы готовят из водных стандартных растворов золота и экстрагируют в тех же условиях, что и пробы. Это принципиально: водный стандарт нельзя просто «разбавить» органическим раствором — фазы не смешиваются. Только совместная экстракция обеспечивает одинаковую матрицу экстракта у проб и стандартов и автоматически учитывает степень извлечения.
В ранней версии материала на сайте градуировочные растворы предлагалось готовить прямым разбавлением водного стандарта раствором ДОС в толуоле. Это ошибка, мы её исправили.
5. Измерение
Экстракт распыляют в пламя. Органический растворитель сам горит, поэтому расход горючего газа и распыление настраивают по экстракту: с толуольным экстрактом распыление в пламени воздух–ацетилен обычно уменьшают, с керосиновым — можно работать при максимальном распылении. Между пробами систему промывают чистым разбавителем.
6. Расчёт
Содержание золота в пробе рассчитывают по градуировочной зависимости с учётом массы навески, объёма раствора после разложения, доли раствора, взятой на экстракцию, и объёма экстракта. Если градуировочные растворы проходили экстракцию вместе с пробами, отдельно вводить поправку на степень извлечения не нужно.
Контроль качества
- Холостая проба через всю процедуру — для контроля загрязнения реактивов и посуды.
- Стандартные образцы состава руд с аттестованным содержанием золота в рабочем диапазоне — в каждой серии.
- Параллельные навески — для оценки неоднородности пробы; допускаемые расхождения устанавливает методика.
- Внесение добавки золота в раствор пробы — при работе с новыми типами материалов.
- Контрольные карты по стандартному образцу — для отслеживания стабильности метода во времени.
Как оформить проверку реагента на стандартных образцах — на странице «Проверка на стандартных образцах».
Типичные причины ошибок
| Симптом | Вероятная причина | Что проверить |
|---|---|---|
| Заниженные результаты по стандартным образцам | Остатки азотной кислоты, неполное разложение, недостаточная кислотность | Упаривание с HCl, полноту разложения, кислотность раствора |
| Большой разброс параллельных | Неоднородность пробы (крупное золото) | Истирание, массу навески, применение пробирной плавки |
| Эмульсия на границе фаз | Взвесь, кремнекислота, органика пробы | Фильтрование раствора, отстаивание, центрифугирование |
| Высокий холостой опыт | Загрязнение реактивов и посуды, перенос с богатых проб | Чистоту кислот и разбавителя, промывку системы распыления |
| Дрейф сигнала в серии | Испарение разбавителя из экстрактов, нестабильность пламени | Закрытые пробирки, промывку горелки, контрольный стандарт каждые 10–20 проб |
Безопасность
Разложение кислотами и работа с толуолом — только в вытяжном шкафу. Толуол легковоспламеняем; сам диоктилсульфид малолетуч и трудновоспламеняем (температура вспышки около 160 °C), но раздражает кожу и глаза — работать в перчатках и очках. Органические отходы собирают отдельно и передают на утилизацию.
Нормативная база и литература
- Отраслевые методики НСАМ по определению золота экстракционно-атомно-абсорбционным методом и ГОСТ 27973.3-88 — обзор на странице «Нормативные методики».
- ASTM E1335. Standard Test Methods for Determination of Gold in Bullion by Fire Assay Cupellation Analysis — о пробирном концентрировании.