Пробирный анализ

3 Пробирный анализ

Пробирный анализ /2, 3/ основан  на свойстве расплавленного металлического свинца хорошо растворять благородные металлы с получением легкоплавких сплавов. Для последующего отделения благородных металлов от свинца используют процесс купелирования, который заключается в отделении благородных металлов от свинцового сплава.

В общем виде пробирный  анализ проводится по следующей схеме:

1. шихтование;

2. тигельная или шерберная плавка на свинцовый сплав;

3. купелирование;

4. взвешивание королька;

5. квартование (при необходимости);

6. разваривание королька;

7. промывка, сушка, прокаливание  корточки;

8. взвешивание корточки.

Анализируемая руда обычно состоит из ценной части и пустой породы.

В качестве коллекторов (собирателей) благородных металлов при пробирном  анализе используют глёт (PbO), реже сурик (Pb3O4), уксуснокислый свинец Pb (СН3СОО)2, плюмбит (N2O . PbO).

В процессе плавки эти коллекторы восстанавливаются до металлического свинца. В специальных случаях  в качестве коллекторов используют другие металлы (медь, никель, олово) и  их сплавы.

Коллекторами благородных  металлов в корольках, получающихся в процессе плавки, являются зерненый (пробирный) свинец (температура плавления 960,5о С), металлическая медь (температура  плавления 1083о С), а также никель и олово.

Первая стадия пробирного анализа состоит из взятия навески  и приготовления шихты для  плавки на свинцовый сплав. Тонкоизмельченную  пробу массой 400-500 г тщательно  перемешивают, разрыхляют и взвешивают на технических весах первого  класса /17/. Затем взвешивают восстановитель с точностью до 0,01 г. Смешивают  навеску руды, окись свинца (глёт) и восстановитель, потом добавляют  флюсы – соду, буру и измельчённое обыкновенное оконное стекло.

При обжиге приготовленной шихты происходит окисление и  удаление летучих компонентов. Окислителями служат кислород воздуха, селитра, глёт, сурик. Селитра (KNO3) одновременно является и основным флюсом. Большое количество селитры вызывает бурное кипение  и поэтому во избежание потерь при вскипании пробы плавку следует  вести медленно и осторожно. Для  обеспечения тесного контакта с  рудой глёта и флюсов шихту  предварительно перемешивают с помощью  лабораторных механических перемешивателей. За- шихтованную пробу высыпают в бумажный кулёк, покрывают покрышкой (предохраняющей пробу от доступа воздуха) из смеси буры и кальцинированной соды толщиной 2-6 мм и подвергают тигельной плавке.

Если проба содержит большое  количество примесей, производят шерберную плавку. (В процессе шерберной плавки примеси окисляются и переходят в шлак). После окончания плавки затвердевший свинцовый сплав отделяют от шлака, отковывают молотком на наковальне, придавая форму куба, и взвешивают. Если масса сплава, полученного тигельной плавкой превышает 30- 35 г, то сплав содержит примеси и его очищают шерберной плавкой.

В результате тигельной плавки наряду со свинцовым сплавом и  шлаком, в случае неудачной плавки, могут образоваться штейн и шпейза.

Свинцовый сплав должен быть светлым, мягким, ковким и легко отделяться от шлака. Но если свинцовый сплав  твёрдый и хрупкий или масса  его превышает 35 г, то в нём присутствуют примеси. Твёрдость свинцового сплава указывает на присутствие в нём  меди, мышьяка, сурьмы, олова, никеля и  других металлов, а хрупкость –  на наличие серы, сурьмы, мышьяка.

Шлак тигельной плавки должен быть однородным и не содержать  частиц неразложившейся руды и включений  свинца. Цвет шлаков зависит от состава  шихты и служит показателем присутствия  в шихте тех или иных металлов. Хороший шлак при удачной плавке имеет небольшую плотность и хорошо отделяется от свинцового сплава.

Шпейза представляет собой сплав арсенидов или антимонидов, получающихся в процессе плавки руд и концентратов, содержащих сурьму и мышьяк. Шпейза в процессе плавки располагается над свинцовым сплавом и прочно к нему прирастает.

Штейн образуется в процессе плавки сульфидных руд и представляет собой сплав сульфидов типа FeS . Cu2S.

Штейн и шпейза растворяют некоторое количество золота и серебра.

В результате тигельной или  шерберной плавки получают свинцовый сплав, в который извлекаются благородные металлы. Затем производят купелирование (окислительное плавление свинцового сплава на капели в камерной или муфельной печи при температуре 850-900о С).

Для осуществления процесса купелирования применяют пористые сосуды – капели, которые имеют  минеральные перегородки, проницаемые  для расплавленного глёта и непроницаемые  для свинца и благородных металлов. Применяют костяные, цементные, магнезитовые капели.

В процессе купелирования  свинец окисляется до окиси свинца, большая часть которой (до 98,5%) всасывается  пористой массой капели, а остальная  часть – испаряется. Окись свинца энергично окисляет неблагородные  металлы, находящиеся в сплаве, растворяет окислы и вместе с ними поглощается  капелью, а благородные металлы  в виде королька (слитка) остаются на капели. Некоторые потери благородных  металлов при купелировании происходят в результате их улетучивания при  высоких температурах. Значительно  влияет на потери золота при купелировании  содержание серебра и соотношение  между золотом и серебром в  сплаве. Серебро при купелировании  защищает от повышенных потерь (чем  больше серебра, тем меньше потери золота). Примеси меди, теллура, селена, цинка, мышьяка, сурьмы, железа, олова, висмута, марганца, молибдена, содержащиеся в свинцовом сплаве, также повышают потери золота при купелировании. Во избежание потерь благородных металлов при купелировании разработаны методы пробирного анализа благородных металлов, исключающие процесс купелирования частично или полностью из схемы пробирного анализа, что создаёт необходимые предпосылки для получения более достоверных балансов благородных металлов в исследуемых пробах /3,18/.

В результате купелирования  получают сплавы благородных металлов (корольки). Полученные корольки растворяют в кислотах. (Обычно пользуются азотной  кислотой).

Для успешного разделения золота и серебра в кислоте  производится квартование: королёк завёртывают с необходимым количеством серебра в свинцовую фольгу массой 3-5 г и этот пакет опускают в квартовочную капель). В некоторых случаях серебро вводят в шихту в виде раствора азотнокислого серебра.

После разделения золота и  серебра получают золотую корточку. Золотую корточку прокаливают. Остывшую золотую корточку взвешивают на пробирных весах с чувствительностью 0,01 мг.

Платина по своим свойствам  при коллектировании близка золоту и серебру. Пробирное коллектирование металлов платиновой группы в свинцово- серебряном, медном и медно-никелевом коллекторах описана в специальных работах. Применение этих видов коллекторов позволяет повысить извлечение металлов-спутников платины.

В пробирном анализе применяют  специальные методы плавки золотосодержащих кварцевых сульфидных руд и огарков  на так называемый железо-натриевый  шлак /2/. При плавке на железо-натриевый  шлак используется либо чистая окись  железа, либо окисленная железная (гематитовая) руда.

Для анализа платиновых руд  с низким содержанием платиновых металлов используют комбинированные  методы пробирного анализа: пробирно- спектральное определение платины, палладия, золота из золотосеребряного королька и пробирно-химико-спектральное определение родия, иридия, рутения из медного и медно-никелевого коллекторов. Для анализа проб с высоким содержанием металлов платиновой группы применяют пробирно- химический метод анализа /3/.