Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛОТА В РУДАХ И ПРОДУКТАХ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

Изобретение относится к области аналитической химии благородных металлов (БМ), в частности к инструментальным методам анализа, и может быть использовано для определения содержания золота в рудах различного минералогического типа и продуктах их технологической переработки (хвостах, концентратах).

Известен способ подготовки проб нерастворимого остатка соляных пород и продуктов их переработки для качественного и количественного определения содержания благородных металлов, включающий отжиг, сорбцию и десорбцию навески анализируемого материала, в котором навеску выбирают такой, чтобы приготовить товарный раствор, любая часть которого является представительной по отношению ко всей пробе анализируемого материала, навеску подвергают хлорирующему отжигу в интервале температур 600-950°С, затем последовательно проводят селективное растворение кислоторастворимых соединений благородных металлов, образованных при отжиге, сорбцию из полученного раствора соединений благородных металлов и десорбцию (пат. РФ №2347206, опубл. 20.02.2009 г.).

Преимуществом является использование такой навески, которая нужна для определенной стадии исследований в отличие от непредставительных 3-30 г навесок, используемых в традиционных аналитических методиках, что позволяет исключить «непопадание» исследуемого материала в анализ. Недостатком способа является сложная, многостадийная, требующая высокой температуры отжига, пробоподготовка.

Известен способ определения БМ методом спектрального анализа. Для определения благородных металлов анализируемую пробу переводят в раствор, в котором осуществляют сорбцию благородных металлов на сорбент, который затем озоляют, а полученную золу анализируют с помощью эмиссионного спектрального анализа, при этом перед озолением сорбента осуществляют буферирование пробы (пат. РФ №2376584, опубл. 20.12.2009 г.).

Недостатком описанного способа является необходимость растворения пробы и многостадийность пробоподготовки.

Известен также способ определения тяжелых элементов, в том числе благородных металлов, при низких субфоновых их содержаниях в горных породах, рудах и минералах. Для определения содержания металлов образец с детектором из фторфлогопита облучают в ускорителе потоками ионов азота или кислорода, или бора в зависимости от необходимой селекции элементов: иридия, осмия или золота, получают f-радиограмму образца. После облучения производится термическая обработка детектора в интервале температур 450-600°С в течение 4-6 час. Затем проводят экспонирование полимерного трекового детектора, наведенным α-излучением в течение 1-100 час и сопоставление f- и α-радиограмм, причем последнее ведут путем наложения и вычитания одного отображения исследуемого элемента из другого. По полученной разнице судят о наличии элементов платиновой группы и золота в шлифе, их распределении и суммарной концентрации (пат. РФ №2105290, опубл. 20.02.1998 г.). Недостатками способа являются определенная сложность и длительность анализа.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и технической сущности является способ определения золота методом нейтронно-активационного анализа (Изотопы в СССР. №60. М., Энергоиздат, 1981, С.3-9). Определение содержания золота в пробах данным методом основано на возбуждении реакции ¹⁹⁷Au (n, γ) с образованием ¹⁹⁸Au, с периодом полураспада T_1/2=64,8.

Преимуществом этого метода по сравнению с другими инструментальными методами определения золота является возможность проведения анализа на представительных пробах (массой 300-500 г).

На порог определения золота при использовании нейтронно-активационного анализа (НАА) существенное влияние оказывают присутствующие в анализируемом образце примеси, в частности, мышьяк. Недостатком описанного способа определения золота является невысокая чувствительность НАА в случае наличия мешающих примесей (порог определения содержания золота выше 10 г/т).

Задачей заявляемого изобретения является снижение порога определения золота путем удаления мешающих примесей без потерь золота в рудах различного минералогического типа и продуктах их переработки при использовании метода нейтронно-активационного анализа.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе нейтронно-активационного анализа перед облучением пробы проводят фторирование гидродифторидом аммония анализируемой пробы с мешающими примесями при массовом соотношении гидродифторида аммония к массе анализируемой пробы, равном (2-3):1, при нагревании в течение времени, достаточного для обеспечения фторирования мешающих примесей, после чего профторированную смесь подвергают прокаливанию для перевода мешающих примесей в газовую фазу.

В результате описанного процесса из анализируемой пробы удаляются такие мешающие примеси, как мышьяк, кремний, железо и другие.

Вскрытие анализируемой золотосодержащей пробы кристаллическим фторирующим реагентом (гидродифторидом аммония) приводит к образованию подходящих для переработки растворимых фтораммониевых комплексов, проявляющих селективную склонность к сублимации или к термической диссоциации до нелетучих фторидов, что гарантирует глубокое разделение компонентов, при этом побочные продукты фторирования (пары воды и аммиака) не содержат фтора, что обеспечивает экологическую безопасность процесса. При такой обработке кремний и мышьяк могут быть переведены в газовую фазу в виде гексафторосиликата и гексафтороарсената аммония.

В общем случае фторирование силикатной основы осуществляют при массовом соотношении гидродифторида аммония к образцу пробы, равном (2-3):1, и температуре около 200°С в течение 1-2 час. После чего температуру повышают до 750°С, что приводит к отгонке в газовую фазу гексафторосиликата аммония и гексафтороарсената аммония.

Опытным путем установлено, что такое соотношение компонентов обеспечивает фторирование независимо от состава пробы. Увеличение этого соотношения выше 3 нецелесообразно из-за излишних потерь гидродифторида аммония.

Для подтверждения отсутствия потерь золота при химической обработке пробы методика удаления мешающих анализу золота примесей была апробирована на силикатных образцах, на которые предварительно наносили определенную массу мелкодисперсного золота. Экспериментально методом введено-найдено установлено, что золото в процессе фторирования не теряется.

После охлаждения образца пробы ее анализируют на содержание золота на установке нейтронно-активационного анализа с ампульным источником нейтронов ²⁵²Cf, активность источника составляла 1-10⁸ нейтр. см²·с^-1.

Так как период полураспада, например, радионуклида мышьяка ⁷⁶As, соизмерим с периодом полураспада радионуклида золота ¹⁹⁸Au и сечение активации и содержание в породах, а, следовательно, и в содержащих золото продуктах его переработки, весьма велико, то при значительном содержании в пробе они дают большие пики, способные существенно искажать результат при малых содержаниях золота и, следовательно, повышать порог определения.

Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой представлено сравнение гамма-спектров золота (C_Au=1 г/т), полученных на сцинтилляционном детекторе, при разном содержании мышьяка в пробе: 1 - C_As=0,1%; 2 - C_As=0,05%; 3 - C_As=0,02%; 4 - C_As=0,01%; 5 - C_As=0,005%.

Как видно на прилагаемой фигуре, несмотря на то, что пик полного поглощения мышьяка (Е=596 кэВ) напрямую не накладывается на пик золота (Е=411,8 кэВ), комптоновское распределение от линии мышьяка создает неоднородность фона в виде резкого склона как раз в области четырехсот с небольшим кэВ, что приводит к сложностям при анализе результатов и повышает предел определения золота. На фигуре также видно, что после фторирования образца и удаления мышьяка этот фон удается убрать и, следовательно, повысить чувствительность метода.

Таким образом, техническим результатом заявляемого способа является снижение порога определения золота за счет удаления мешающих примесей без потерь золота в рудах различного минералогического типа и продуктах их переработки.

Возможность осуществления предлагаемого изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

В образец массой 300 г, содержащий 0,3% мышьяка в форме арсенопирита, вносят 0,3 мг тонкодисперсного золота. После этого образец смешивают с 600 г гидродифторида аммония (отношение гидродифторида аммония к массе образца составляет 2:1) и полученную смесь нагревают при 200°С в течение 1 часа. Далее повышают температуру до 750°С и профторированную смесь прокаливают. При этом происходит удаление кремния в форме гексафторосиликата аммония и мышьяка в форме гексафтороарсената аммония.

Масса полученного после прокаливания остатка составляет 238 г. После этого прокаленный образец облучают тепловыми и резонансными нейтронами на установке НАА. В результате гамма-спектрометрического анализа активированного образца, выполненного на спектрометре с сцинцилляционным детектором, обнаружено 0,298 мг золота.

Пример 2 (по прототипу).

В образец массой 300 г, содержащий 0,3% мышьяка в форме арсенопирита, вносят 0,3 мг тонкодисперсного золота. После этого образец облучают тепловыми и резонансными нейтронами на установке НАА. В результате гамма-спектрометрического анализа активированного образца, выполненного на спектрометре с сцинцилляционным детектором, золото не обнаружено.

Пример 3. Образец техногенных отходов массой 300 г, содержащий 3,04% мышьяка и 1,72 г/т золота облучают тепловыми и резонансными нейтронами на установке НАА. В результате гамма-спектрометрического анализа активированного образца, выполненного на спектрометре с сцинцилляционным детектором, золото не обнаружено. Такой же по составу образец смешивают с 800 г гидродифторида аммония (отношение гидродифторида аммония к массе образца составляет 2,7:1) и полученную смесь нагревают при 190°С в течение 2 часов. Далее повышают температуру до 750°С и профторированную смесь прокаливают. После фторирования образца содержание мышьяка снизилось до 0,19%. Прокаленный образец облучают тепловыми и резонансными нейтронами на установке НАА. В результате гамма-спектрометрического анализа активированного образца, выполненного на спектрометре с сцинцилляционным детектором, найденное содержание золота -1,7 г/т.

Пример 4. Образец массой 300 г, содержащий 3,0% мышьяка и 0,42 г/т золота облучают тепловыми и резонансными нейтронами на установке НАА. В результате гамма-спектрометрического анализа активированного образца, выполненного на спектрометре с сцинцилляционным детектором, золото не обнаружено. Такой же по составу образец смешивают с 900 г гидродифторида аммония (отношение гидродифторида аммония к массе образца составляет 3:1) и полученную смесь нагревают при 205°С в течение 1 часа. Далее повышают температуру до 750°С и профторированную смесь прокаливают. После этого прокаленный образец облучают тепловыми и резонансными нейтронами на установке НАА. В результате гамма-спектрометрического анализа активированного образца, выполненного на спектрометре с сцинцилляционным детектором, найденное содержание золота - 0,43 г/т.

Таким образом, в результате проведения пробоподготовки предложенным методом обеспечивается снижение порога определения золота нейтронно-активационным анализом до 0,4 г/т.