火法试金试验中灰吹时需注意的细节有哪些?
火法试金试验中灰吹时需注意的细节有哪些?下面就介绍火法试金试验中灰吹阶段应注意的细节。
火试金灰吹过程的细节能够决定整个试验的成败,主要是受灰吹炉温度、灰皿、灰吹时段的细节影响。
1、灰吹炉温度偏高,银的损失率也随之升高,温度偏低,熔融状态的铅合金直接冻死,不能灰吹;
2、灰皿种类和灰皿个体好坏直接影响金银的结果测定;
3、灰吹时段的细节,特别是温度的控制及其关键。
1、马弗炉
高温灰吹炉为试金用的马弗炉,,这种炉子应具有使空气 流通的进气口和出气口,嘴好能使空气预热并能使其稳定地 通过,炉温能均匀地由室温加热到 920℃~1000℃,温度过低会产生冻结,温度过高又导致金 银在灰吹过程中的损失增加。通常情况下,金银是难氧化的, 但是随着温度的升高,金银的氧化程度也在增加。金银氧化 后,其氧化物随氧化铅吸收到灰皿中,或者散落在灰皿表面, 这是金银损失的主要因素,其量约占全部损失的90%。另一 个原因是金银在高温下的蒸发随温度升高而增加。所以灰吹 应该在尽可能低的温度下进行,以便把损失减少到极小值。 金银在整个灰吹过程中损失的程度是不一样的,开始时损失 很小,随着灰吹的进行,铅量逐渐减少,相应地金、银在铅 中的浓度增加,金、银的损失也随着加大,到灰吹后期,当 铅量剩下不到1 时,损失大增,特别在灰吹接近结束时,损失设计大。
2、灰皿
灰皿是灰吹铅扣时吸收氧化铅用的多孔性耐火器皿。灰吹法(火试金法)测定金合金饰中的金含量常用的灰皿有 两种:镁砂灰皿和骨灰灰皿。 骨灰灰皿是用牛羊骨头灼烧、磨细、再灼烧得到的,其 中有机物必须全部除去。它的成分主要为磷酸钙、级化钙、 氧化镁等。骨灰的细度要小于0.147 mm,其中0.088 mm 应占50%以上。用纯骨灰制的灰皿较松,试金分析一般使用 浅谈灰吹法中影响灰吹的因素 68骨灰和水泥的混合灰皿。 镁砂的主要成分是氧化镁,它是很好的耐火材料,能耐 碱性熔剂的侵蚀。铅扣灰吹时生成的氧化铅是极强的碱性熔 剂。在高温时氧化铅与二氧化硅的亲和力很强,能侵入灰皿 中的硅酸盐。骨灰灰皿中含的硅酸盐较多,用这种灰皿灰吹后, 皿表上会出现小坑,贵金属会因此而受到损失。使用镁砂灰皿, 灰吹后无此现象,表面很光滑。 笔者通过实验分别验证了镁砂灰皿和骨灰灰皿对实验过 程中金含量的影响,单位(%)见表1。
镁砂灰皿和骨灰灰皿对实验过程中金含量的影响灰皿种类
实验结果显示,样品金含量与理论金含量的结果偏差均小于0.1%,但采用镁砂灰皿其结果更接近理论值。 铅在高温下具有萃取贵金属的能力,作为捕集剂,其比重大,设计后沉降在试金坩埚的底部。冷却后的形状像钮扣, 称作扣或试金扣。用铅作捕集剂时,称这种捕集了贵金属的 金属铅为铅扣。铅对Ag,Au 的捕集效果很好,捕集率大于 99%。 在火试金实验中,将铅粒(分析纯,不含贵金属和铋) 熔化铸条,轧成0.2 mm 厚的铅箔,擦去油脂。由于试验中铅 箔重量和样品重量有比例要求,铅箔过厚使其面积太小,不 便于包裹标准金和样品,铅箔过薄又会在包裹标准金和样品 的过程中撕裂,致使标准金和样品损失。 由于样品成色越高且灰吹时间越长,致其在灰吹过程中 金银损失越严重,从而影响结果。所以在实验过程中,应根 据样品的金银含量进行铅箔的配比,铅箔的用量应根据样品 杂质的总量来添加。
灰吹关键步骤的操作
在火试金实验过程中,灰吹过程对实验结果影响很大, 实验中金银的主要损失及误差来源均产生于操作步骤中。根 据笔者多年的实验经验,归纳为以下实验关键步骤,更有利 于提高该方法的准确度和精密度。
(1)将干净无灰的镁砂灰皿在920的马弗炉内灼烧 20 min 左右,除去灰皿中的有机物和气体物质。如果样品与 镁砂灰皿在常温下一同放入马弗炉,会在灰吹过程中鼓泡而 造成金银损失。
(2)样品和标准金中加入适量的纯铜。火试金法在测定 高纯金合金样品时,样品和标金中要加入相当于金质量2.1~2.5 倍的高纯银。由于银有很强的吸氧性,在灰吹结束阶段,温 度下降,氧气会从样品中释放,这样就产生了“开花”现象。 其原因是银在高温液态下,吸收空气中的氧,吸收量可达银 体积的20 金银合粒释放氧一般有3种形式:集中于一处突然喷出, 形成溅散(spit);集中一点较缓慢地释放,携带液态金属 形成小的芽状突起(sprout);使合粒整体膨胀而在合粒表 面形成裂纹。这三种现象统称为“开花”。凡产生“开花” 现象的合珠都会引起金银重量损失。前两种损失设计大,造成 实验失败。 为了克服金银合珠“开花”, 在称量样品和标金时加入 适量的纯铜来减少和消除开花的现象,其原理是加入的铜部 分被灰吹,约20% 的铜残留在金银合珠中,残留于合珠中的 铜与合珠在液态时吸收的氧相结合成为氧化物(此时铅已氧 化完毕),由于氧少铜多,产生氧化亚铜,使氧不再释放。注意, 加铜不要太多,当含铜量超过2% 时,在灰吹后期可能形成冰 铜而使灰吹无法继续进行。通常在1 纯金中加入40mg (3)铅箔包裹样品和标准金时,需将铅包挤压严实,不留空隙,有利于灰吹效果和减少金银合珠“开花”的发生。 将样品与标准金的铅包交叉排列放入马弗炉内的灰皿中,以 免炉温的不均造成误差。 (4)当样品是含镍的白色金合金(不含钯)时,可采用 增加铅箔用量的方法进行灰吹。即用6 左右铅箔对样品和标准金进行包裹,此时的铅箔用量相当于普通用量的1.7 倍,灰吹温度也要提高到1000~1 150。对于含有钯的白 色金合金样品,将经过一次灰吹和分金的合金卷和标准金再 铅箔(再加约50mg 的纯铜)进行包裹,在炉温为 000左右的温度下进行第二次灰吹。
下面将从铅扣质量、灰吹温度和灰皿质量三个方面对火法试金过程的影响进行分析,同时分析了这三方面应注意的问题并提出改进的措施,从而进一步提高分析结果的准确度。
1、铅扣质量
在熔炼前要在试样中加入- -定量的捕集剂、还原剂和助熔剂等。火法试金-般以氧化铅( 黄丹)为捕集剂。在熔炼过程中,氧化铅被还原剂( - -般用面粉)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”,冷却后与熔渣分离。配料是火法试金的一个关键步骤,配料不恰当会使分析失败。配料是根据试样的种类,按-定比例称取捕集剂、还原剂、助熔剂的细粉和试样混合均匀。不同种类的样品,其配料方法和用量比不一样。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,更好地起捕集和凝聚作用,从而发挥溶解贵金属的设计大效能。升温到1 100~ 1 110 C ,保温10 min左右,取出坩埚,倒人干燥的铁铸型中。熔融体冷却后,从铁铸型中倒出,将铅扣上面的熔渣弃去,观察造渣情况,以便改进配料比。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KNO,配料,重新熔炼。所得铅扣重量设计好控制在25~40 g之间,以免贵金属残存在熔渣中。如果铅扣过大(大于45 g)或过小(小于15 g), .应当返工。铅扣过大,说明配料时加的还原剂太多,会延长灰吹时间造成贵金属损失;铅扣太小,说明加入的还原剂太少,可能会造成贵金属未能完全被铺集而残存到熔渣中。所以再次重做时应当适当减少或增加还原剂(面粉)的用量。根据还原剂的还原力,计算出应补加或减少还原剂的具体质量。
将铅扣质量控制在25~40 g为好,- -般蔗糖的还原力为14.0 g,碳的还原力为34 g,小麦粉(面粉)的还原力为10~12 g,粗酒石酸的还原力为8~12 g。
灰吹的过程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,形成光亮的金银合粒,与铅分离。灰吹前,将清洁干净的灰皿放在900 C左右的高温炉中,预热30min左右,以驱除灰皿中的水分和气体。加热后,如果发现灰皿有裂缝,应当弃去不用。将铅扣放于灰皿中央,加热至875 C ,铅扣熔融显出银一样的光泽,俗称脱模,脱模后稍微打开炉门(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)。灰吹温度不宜太高,应控制在800~850 C ,使铅恰好保持在熔融状态。--般企业中在分析时要注意观察炉膛内温
度(有时高温炉使用的时间较长后,热电偶显示温度会与实际温度有偏差),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,这种现象叫做“冻死”。疑固后要进行升温再次脱模,这样会使贵金属损失加大。合适的温度能使氧化铅挥