金银的火试金对金、银的损失分析
实验部分
试验:灰皿材质的选择: .目前国内多采用的是骨粉一-水泥灰皿,少数单位也用过全水泥灰皿。镁砂一水泥灰皿国外虽有资料介绍,国内却应用不多。
全水泥灰皿金、银损失比较大,金为1%,银为5%;骨粉一水泥灰皿次之,金损失为0.3%~ 0.5%,银损失2%~3%;镁砂-水泥灰皿(比例85:15)对金银员失较小,金为增值,银损失约1%。
2.3
灰吹温度考查,采用镁砂灰皿,在850~ 1000C之间灰吹,金银量及试验条件同前。金灰吹温度在900℃之前,几乎不损失,
随温度增高而略有上升。银的损失随温度增高而增加,800℃前损失约1%,900C以上时损失明显增大。
2.4不同金、 银量在灰吹时的损失取1~ 10mg金,加五倍的银,于850C ~ 880C进行灰吹,其他试验条件同前,其结果表现,随着金量的增加,增值也增大。银在5~50 mg范围内损失为1%。金的增值问题,我们在分金操作过程中专门做了考查,结果金粒中残银量总是在0.4%左右,这与国外资料介绍的相符合。
火试金灰吹过程中注意哪些事项
灰吹过程就是把含杂质金属的金和银放在高温炉内灰皿 (由耐火或耐高温材料制成的平底多孔盘)中熔化,随后在 其上面吹入热空气气流来分离掉杂质的过程。铅、铜、锡和 其他需分离的金属杂质被热空气氧化,一部分挥发,一部分 被灰皿吸收。在火试金分析过程中,灰吹过程很关键,金的 主要损失及误差来源均产生于此操作步骤中。
灰吹过程中影响灰吹的因素主要来源于两个方面:
(1) 仪器设备和试剂材料;
(2)灰吹关键步骤的操作。
仪器设备和试剂材料
1.马弗炉
马弗炉,试金用的高温灰吹炉,这种炉子应具有使空气 流通的进气口和出气口,设计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,损失较大。
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
表1 的结果显示,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。