含碳金矿石属于难浸取金矿,因为碳在浸金过程中具有优先吸附作用,使浸入溶液的
又被碳吸附而回到固相。金矿石中的碳,主要有四种存在形式,它们是碳酸盐、有机化合物、无定形元素碳和石墨。曾经分别研究过它们在浸金条件下对
等离子的吸附性能,碳酸盐、石墨不吸附金,有机化合物对金吸附很弱,只有无定形元素碳强烈吸附金。金矿石中只要含有少量的无定形元素碳,就使得各种湿法浸金无法进行或使浸金率大大降低。
矿石中碳的状态分析,矿石中存在多种状态碳时的物相分析方法,此前国内外均未见有报导。
对各种状态的碳共存时怎样分别测定进行了系统的探索试验,初步拟定了测定碳酸盐中碳、有机化合物中碳、无定形元素碳和石墨的定量分析方法。选择了磷酸溶样测定碳酸盐中碳;单独取样在500℃灼烧去掉有机化合物和无定形元素碳,测定石墨;单独取样用X试剂处理之后以除去有机化合物碳,测定无定形元素碳和石墨;单独取样用燃烧法测定总碳,差碱法求得有机化合物中碳和无定形元素碳;测定统一采用非水滴定法。
方法经综合加入回收试验各相回收率大于95%。
实验部分
1.基准物质和主要试剂
碳酸钙:用作碳酸盐基准物,含C12.0%。
单宁:用作有机化合物基准物,含C46.0%。
无定形元素碳:取碳质板岩研磨至0.075mm,用HCl、HF处理2~3次,水洗净酸,用砂芯漏斗抽滤,洗净,烘干,研细。用作无定形元素碳基准物,含C4.77%。
石墨:用光谱纯电极研磨制备,含C99.9%。
三氧化铬:分析纯。
偏钒酸铵:分析纯。
磷酸:分析纯。
非水滴定液:无水乙醇1000mL,加1gKOH(或4gKOH),30mL乙醇胺,200mg百里香酚酞,摇匀后备用。
2.仪器装置
用常规非水滴定装置。
3.实验方法
取基准物适量,按通常酸溶非水滴定测定CO2方法进行,或取基准物适量在控制一定温度下灼烧后,或取基准物适量用X试剂处理后,残渣用燃烧法非水滴定测定碳。
结果与讨论
1.在测定CO2条件下,有机化合物中碳、无定形元素碳和石墨的溶失率
分别称取单宁、无定形元素碳和石墨适量,按测定CO2条件加入20mLH3PO4(1+1),加热15min,结果见表1.2。
表1.2 测定CO2条件下,有机化合物中碳、无定形元素碳和石墨的影响
由表1.2可见,它们的溶失率均小于0.1%。
2.在测定有机化合物碳条件下石墨的溶失率
称取适量石墨,按测定有机化合物中碳条件进行,加入2gCrO3,30~50mgNH4VO3,沸水浴25min,非水滴定测定碳,结果见表1.3。
表1.3 测定有机化合物中碳条件下石墨的影响
由表1.3可见,石墨的溶失率均小于0.1%。
3.有机化合物碳和无定形元素碳的分离
(1)灼烧温度条件试验
不同温度条件下,有机化合物碳、无定形元素碳和石墨的回收情况,结果见表1.4。
表1.4 不同温度时三种状态碳的回收情况
由表1.4可见,在500℃石墨回收98.5%,无定形元素碳回收率仅为1.5%,有机化合物碳回收率为0。在500℃就可将石墨与有机化合物碳、无定形元素碳分离。
(2)有机化合物碳、无定形元素碳的分离条件试验
曾用H2O2,发现H2O2氧化力较弱,用浓HNO3氧化,无定形元素碳损失大,经多方试验,用X试剂较好,结果见表1.5。
表1.5 有机化合物碳无定形元素碳溶失率
由表1.5可见,用X-1或X-2反复处理3~4次,有机化合物碳残余5%~7%,无定形元素碳回收率大于90%,可基本满足物相分析的分相要求,由于二者化学性质相近,要求定量分离,难度较大,此项分离条件尚待研究试验,以提高分相清晰度。
分析步骤
(1)检查装置系统是否漏气,将非水滴定液,加入吸收杯到玻璃挡板上约1cm处,称取适量CaCO3置于试管中,按分析方法将溶液调到淡蓝色1~2min不变。
(2)称取试样0.1~0.5g于试管中,盖上带分液漏斗、温度计及导气管的胶塞,关闭分液漏斗活塞,沿分液漏斗小口加入20mLH3PO4(1+1),用带有导气管胶塞塞紧漏斗小口,打开活塞通入O2,磷酸进入试管后,开始加热,气流速度控制在1L/min。试样分解后,吸收杯颜色退去,立即用非水滴定液滴定至标定时淡蓝色1~2min不变,即为终点,计下读数,此为碳酸盐中之碳。
(3)称取试样0.1~0.5g于瓷舟中,在500℃马弗炉中灼烧1h,冷却后,加入10mLH3PO4(1+1),敞开,反应完全后(溶去碳酸盐矿物),试管中物冷却后,加入2g CrO3,30~50mgNH4VO3,沿分液漏斗口加入10mL浓H3PO4,加热,在温度140~160℃处理20min,非水滴定测得的碳为石墨中碳。
(4)称取试样0.1~0.5g于小烧杯中,加入X-1或X-2试剂1~2mL(视试样量而定),低温加热烘干,重复3~4次,用少量水转移到瓷舟上,烘干。将瓷舟放入已升温1000℃燃烧炉中,通入O2,进行非水滴定测得的碳为石墨与无定形元素碳之和,减去石墨碳即为无定形元素碳。
(5)称取试样0.1~0.5g于瓷舟中,放入已升温1000℃燃烧炉中,通入O2,进行非水滴定测得总碳,差减法得有机化合物碳。
综合回收试验
给1~4号样分别加入不同量的碳酸盐、有机化合物、无定形元素碳和石墨,按分析方法进行,测定各种状态碳的量,结果列于表1.6。
表1.6 四种状态碳的回收情况
由表1.6可见,四种状态碳的回收率为97%~104%。