СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Способ определения содержания золота относится к аналитической химии и может быть использован для определения содержания золота в пробах кварцевых, кварц-карбонатных, кварц-каолит-хлоритовых, кварц-сульфидных руд I и II классов.

Известен способ [1, С. 101-158] определения благородных металлов, включающий сушку пробы до постоянной массы при 105-110°С, измельчение пробы до крупности зерна минус 0,147 мм, смешение материала пробы с шихтой, плавление полученной смеси, количественную регистрацию металлов в плаве, расчет содержания благородных металлов в пробе по формуле

где С_ме - содержание благородного металла в пробе, г/т;

М_ме - масса благородного металла, зарегистрированная в плаве, мг;

m - масса материала пробы, используемого при единичном определении благородных металлов, г.

Данный способ имеет следующие недостатки, обусловленные наличием операций сушки и тонкого измельчения пробы:

- низкую экспрессность,

- высокую трудоемкость,

- низкую производительность труда.

Известен способ [2] определения благородных металлов, включающий использование пробы с крупностью зерна менее 1 мм, сушку пробы до постоянной массы при температуре 105-110°С, использование подсушенной пробы для всех единичных определений благородных металлов, смешение материала пробы с шихтой, содержащей оксиды свинца, крахмал, карбонат и десятиводный тетраборат и нитрат натрия в количестве, рассчитанном по формулам, в зависимости от состава анализируемой пробы, плавление полученной смеси, количественную регистрацию благородных металлов в плаве, расчет содержания благородных металлов в пробе по формуле (1).

Данный способ имеет следующие недостатки:

- низкую экспрессность определения благородных металлов, обусловленную тем, что сначала выполняют сушку пробы (в течение 6-8 часов), а затем основные аналитические операции (шихтование, плавку и др.);

- низкую производительность труда, обусловленную тем, что сушку пробы и основные аналитические операции выполняют последовательно.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ определения благородных металлов [3], включающий использование пробы с крупностью зерна менее 1 мм, сушку пробы до постоянной массы при температуре 105-110°С, использование подсушенной пробы для второго и последующих единичных определений благородных металлов, смешение материала пробы с шихтой, содержащей оксиды свинца, крахмал, карбонат и десятиводный тетраборат и нитрат натрия в количестве, рассчитанном по формулам, в зависимости от состава анализируемой пробы, плавление полученной смеси, количественную регистрацию благородных металлов, использование неподсушенной пробы для первого единичного определения благородных металлов, одновременное выполнение первого единичного определения металлов и массовой влаги в пробе, расчет содержания благородных металлов в пробе при первом единичном определении по формуле

где С_ме - содержание благородного металла в пробе, г/т;

М_ме - масса благородного металла, зарегистрированная в плаве, мг;

m₁ - масса материала пробы, используемого при первом единичном определении благородных металлов, г;

W - массовая доля влаги в пробе.

Данный способ имеет следующий недостаток:

- для его применения необходим большой объем информации о химическом и минералогическом составе анализируемых проб, который отсутствует на стадии поисковых и поисково-оценочных геологоразведочных работ;

- определение химического и минералогического состава анализируемых проб является трудоемкой и дорогостоящей работой.

Технический результат изобретения - повышение экспрессности определения содержания золота и производительности труда, снижение расхода электроэнергии и материалов. Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе определения содержания золота, включающем использование пробы с крупностью зерна менее 1 мм, сушку пробы до постоянной массы, использование для первого единичного определения содержания золота неподсушенной пробы, определение массовой доли влаги в пробе одновременно с первым единичным определением содержания золота, использование подсушенной пробы для второго и последующих единичных определений содержания золота, смешение материала пробы с шихтой, содержащей оксиды свинца, карбонат и десятиводный тетраборат натрия, введение в состав шихты при втором и последующих единичных определениях содержания золота восстановителя в количестве, рассчитанном по формуле, плавление полученной смеси, количественную регистрацию содержания золота в плаве, расчет содержания золота в пробе по формуле, отличающийся тем, что после плавления смеси измеряют массу плава-коллектора M_1Pb и при условии M_1Pb<25 г содержание золота в пробе при первом единичном определении рассчитывают по формуле

где С_ме - содержание золота в пробе, г/т;

К₁ - коэффициент, зависящий от содержания золота в пробе и массы материала пробы, используемого при определении содержания золота, определяется экспериментально, если m₁=25 г, то К₁=0,48⋅10^-2 при C_Au<5 г/т и К₁=0,12⋅10² при C_Au≥5 г/т;

D_r - допустимое относительное расхождение между результатами единичных определений золота в пробе, %;

М_ме - масса золота, зарегистрированная в плаве, мг;

m₁ - масса материала пробы используемого при первом единичном определении содержания золота, г;

W - массовая доля влаги в пробе.

Необходимое количество восстановителя, используемого при втором и последующих единичных определениях содержания золота в пробе, рассчитывают по формуле

где М_в- масса восстановителя (крахмала или муки), г;

M_1Pb - масса плава-коллектора, образовавшаяся при первом единичном определении содержания золота, г;

m₂ - масса материала пробы используемого при втором единичном определении содержания золота, г.

Способ осуществляется следующим образом. На пробирный анализ, как правило, поступают лабораторные пробы золотосодержащих руд массой 1-3,5 кг, дробленные до крупности зерна менее 1 мм. Информация о химическом составе и минералогическом составе проб, как правило, отсутствует. Содержание влаги в пробах, как правило, составляет 2-12%. Из неподсушенной лабораторной пробы отбирают аналитическую навеску массой 25 г для первого единичного определения содержания золота. Аналитическую навеску смешивают с рекомендуемой шихтой, в состав которой не включен крахмал или другой восстановитель. Смесь плавят, измеряют массу образовавшегося свинцового плава, что является существенным отличием, затем регистрируют количество золота в плаве. Одновременно с первым определением содержания золота ведут сушку пробы. Пробу сушат по известной методике при температуре 105-110°С до постоянной массы, затем определяют массовую долю влаги в пробе известным способом. После регистрации содержания золота в плаве и определения массовой доли влаги в пробе рассчитывают содержание золота в пробе по определенной формуле. Если масса свинцового плава M_Pb1≥25 г, то используют формулу (2). Если M_Pb1<25 г, то используют формулу (3), которая является существенным отличием. Используя результаты первого единичного определения содержания золота, рассчитывают по известным формулам массу аналитической навески для второго и последующих единичных определений содержания золота, а также корректируют состав шихты. Если M_Pb1<25 г, то необходимое количество восстановителя (крахмала или муки) рассчитывают по формуле (4), которая является существенным отличием. Отбирают вторую аналитическую навеску из подсушенной пробы. Выполняют второе единичное определение содержания золота. Рассчитывают содержание золота по формуле (1).

В случае необходимости выполняют третье, четвертое, пятое и шестое единичные определения содержания золота (согласно методике №505-Х Министерства природных ресурсов РФ, 2010 г., 19 с.), используя аналитические навески, отобранные из подсушенной пробы. Затем проводят внутрилабораторный контроль качества результатов анализа согласно действующей нормативной документации, после чего выдают результаты анализа заказчику.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Анализируют пробирным методом пробу кварцевой золотосодержащей руды I класса массой 1 кг, дробленной до крупности зерна менее 1 мм. Отбирают из неподсушенной пробы аналитическую навеску массой 25 г (в соответствии с методикой Министерства природных ресурсов РФ №505-Х). Для первого единичного определения содержания золота в соответствии с методикой №505-Х используют шихту следующего состава, г: Na₂CO₃ (сода) - 60, Na₂B₄O₇⋅10H₂O (бура) - 15, PbO (глет) - 40. Восстановитель в состав шихты не включают. Материал навески смешивают с шихтой, полученную смесь плавят по методике №505-Х, измеряют массу плава, равную 10 г, в плаве регистрируют массу выделенного из руды золота, равную 0,005 мг. Одновременно с первым определением содержания золота ведут сушку пробы при 105-110°С до постоянной массы согласно ГОСТ 13170-80 и определяют массовую долю влаги в пробе, равную 0,0041. Рассчитывают содержание золота по формуле (3)

C_1Au=(1+0,48⋅10^-2⋅69,9)⋅0,005⋅10³/25(1-0,041)=0,28 г/т.

Учитывая результат первого единичного определения золота, отбирают аналитическую навеску массой 50 г из подсушенной пробы для второго единичного определения. Так как M_Pb1<25 г, то рассчитывают необходимое количество восстановителя по формуле (4)

М_в=2-(10-6)⋅50⋅10^-2/3=1,33 г.

Материал навески смешивают с компонентами шихты, рекомендованными методикой №505-Х, и восстановителем (крахмалом или мукой), полученную смесь плавят, измеряют массу плава, равную 29,8 г, в плаве регистрируют золото, выделенное из руды в количестве 0,16 мг. Рассчитывают содержание золота в пробе по формуле (1)

C_2Au=0,16⋅10³/50=0,32 г/т.

Рассчитывают среднее содержание золота в пробе

C_Au=(C_1Au+C_2Au)/2=(0,28+0,32)/2=0,30 г/т.

Определяют значение норматива контроля повторяемости (сходимости) результатов единичных определений золота по методике №505-Х:

d=0,15⋅0,30=0,045.

Повторяемость (сходимость) результатов единичных определений признают удовлетворительной, так как |0,28-0,32|<0,045.

Выполняют контроль качества результатов анализа согласно ОСТ 41-08-249-85. Оформляют результаты согласно ОСТ 41-08-249-85 и выдают их заказчику.

Пример 2. Анализируют пробирным методом пробу кварцевой золотосодержащей руды массой 1,5 кг. Анализ выполняют согласно примеру 1. Определяют массовую долю влаги в пробе, равную 0,045. Измеряют массу свинцового плава, M_Pb1=15 г, в плаве регистрируют золото, выделенное из руды в количестве 0,435 мг. Рассчитывают содержание золота в пробе по формуле (3)

C_1Au=(1+0,12⋅10^-2⋅19)⋅0,435⋅10³/25(1-0,045)=18,73 г/т.

Учитывая результат первого единичного определения золота отбирают аналитическую навеску массой 25 г из подсушенной пробы для второго единичного определения, рассчитывают необходимое количество восстановителя по формуле (4)

М_в=2-(15-6)⋅25⋅10^-2/3=1,25 г.

Материал навески смешивают с компонентами шихты и восстановителем, полученную смесь плавят, измеряют массу плава, равную 30,3 г, в плаве регистрируют золото, выделенное из руды в количестве 0,455 мг. Рассчитывают содержание золота в плаве по формуле (1)

C_2Au=0,455⋅10³/25=18,20 г/т.

Рассчитывают среднее значение золота в пробе

C_Au=(C_1Au+C_2Au)/2=(18,73+18,20)/2=18,47 г/т.

Определяют значение норматива контроля повторяемости (сходимости) результатов единичных определений золота по методике №505-Х:

d=18,47⋅0,041=0,757.

Повторяемость (сходимость) результатов единичных определений признают удовлетворительной, так как |18,73-18,20|<0,757.

Выполняют контроль качества результатов анализа согласно ОСТ 41-08-249-85. Оформляют результаты согласно ОСТ 41-08-249-85 и выдают их заказчику.

Пример 3. Анализируют пробирным методом пробу кварц-сульфидной золотосодержащей руды второго класса, массой 1 кг, дробленой до крупности зерна 1 мм. Отбирают из неподсушенной пробы аналитическую навеску массой 25 г для первого единичного определения содержания золота. Согласно методике №505-Х используют необходимое количество компонентов шихты, г: PbO - 40, Na₂CO₃ - 60, Na₂B₄O₇⋅10H₂O - 15. Восстановитель в состав шихты не включают. Материал навески смешивают с компонентами шихты, полученную смесь плавят по методике №505-Х, измеряют массу свинцового плава, равную 32 г, в плаве регистрируют массу выделенного из руды золота, равную 0,51 мг. Одновременно с первым определением содержания золота ведут сушку пробы при 105-110°С до постоянной массы согласно ГОСТ 13170-80 и определяют массовую долю влаги в пробе, равную 0,041. Так как масса свинцового плава равна 32 г, то содержание золота в пробе рассчитывают по формуле (2)

C_1Au=0,51⋅10³/25(1-0,041)=21,25 г/т.

Учитывая результат первого единичного определения золота, отбирают аналитическую навеску массой 25 г из подсушенной пробы для второго единичного определения. Так как 35>M_Pb1>25 г, то согласно инструкции №505-Х состав шихты оставляют без изменения. При этом восстановитель, рекомендованный методикой №505-Х, в состав шихты не включают. Материал навески смешивают с компонентами шихты, полученную смесь плавят по методике №505-Х, измеряют массу плава, равную 32,3 г, в плаве регистрируют золото, выделенное из руды в количестве 0,52 мг. Рассчитывают содержание золота в пробе по формуле (1)

C_2Au=0,52⋅10³/25=20,80 г/т.

Рассчитывают среднее значение золота в пробе

C_Au=(C_1Au+C_2Au)/2=(21,25+20,80)/2=21,03 г/т.

Определяют значение норматива контроля повторяемости (сходимости) результатов единичных определений золота по методике №505-Х:

d=0,0027⋅21,03=0,56.

Повторяемость (сходимость) результатов единичных определений признают удовлетворительной, так как |20,80-21,25|<0,56.

Выполняют контроль качества результатов анализа согласно ОСТ 41-08-249-85. Оформляют результаты анализа согласно ОСТ 41-08-249-85 и выдают их заказчику.

По данным опытной проверки предлагаемый способ определения содержания золота по сравнению с прототипом имеет следующие технико-экономические преимущества:

- экспрессность пробирного анализа возрастает на 6-8%;

- производительность труда увеличивается на 15-20%;

- расход электроэнергии снижается на 5-7%;

- расход материалов снижается на 5-10%.

Наиболее целесообразно использовать предлагаемый метод в геологоразведочных работах.

Источники информации

1. Барышников И.Ф. Пробоотбирание и анализ благородных металлов. М.: Металлургия, 1978. С. 101-158.

2. Пат. 2232825 Российская Федерация, С1 МПК⁷ С22В 11/02, GO1N 1/28, GO1N 33/20. Способ определения благородных металлов / Швецов В.А., Адельшина Н.В., С.В. Семёнов; патентообладатель(и) Швецов Владимир Алексеевич (RU), Адельшина Наталья Владимировна (RU), Семенов Сергей Викторович (RU). - №2002128498/02; заявл. 23.10.2002; опубл. 20.07.2004, Бюл. №20.

3. Пат. 2451280 Российская Федерация, С2 МПК GO1N 1/28 (2006.01) GO1N 33/20 (2006.01) С22В 11/02 (2006.01). Способ определения благородных металлов / Швецов В.А., Адельшина Н.В., Белавина О.А., Шунькин Д.В.; заявитель и патентообладатель Камчатский государственный технический университет (RU). - №2010124753/05; заявл. 16.06.2010; опубл. 20.05.2012, Бюл. №14.