火试金重量法测定金精矿中金含量的不确定度评定分析

火试金重量法测定金精矿中金含量的不确定度评定分析

赵梓瑜

云南黄金矿业集团贵金属检测有限公司  云南 昆明   650051

摘要：本文简单梳理运用火试金重量法测定金含量的实验方法和过程。重点讨论利用该方法测定的不确定度。总体分析不确定的形成原因与标准不确定度的评定，包括样本称量、金粒称量与重复性，并探究合成及拓展不确定度。

关键词：火试金重量法；金含量；不确定度；

引言：不确定度是测量体系中关键且基本的特性指标，也是评价测定质量的主要标准。火试金方法是基于冶金学原理，融入到化学层面中，是贵金属分析的有效方式。

一、火试金重量法测定金含量

运用火试金重量法对金精矿内金元素含量进行测量，属于比较经典的操作方法。相应实验过程如下：

（一）实验准备与方法

在测定实验开始前，要准备好两种电子天平，感量分别是0.001mg与0.1mg。此外，还需准备的主要仪器有试金电炉、铸铁模、镁砂灰皿以及耐火的黏土坩埚。试剂方面，主要有二氧化硅、硼砂、氧化铅、冰乙酸、硝酸、可溶性淀粉、无水碳酸钠。

测定实验过程中，一是焙烧。将制备样本称取出10g，放进方瓷舟内铺平，随后整体放进试金电炉内，将温度由室温提高到600℃，连续焙烧2个小时，取出后自然冷却。二是配料。碳酸钠40g；二氧化硅15g；硼砂15g；氧化铅100g；可溶性淀粉是5.5g。根据该标准称取药剂，全部放在试金坩埚内，持续搅拌。待药剂均匀后，把焙烧厚度的样本放入其中，继续搅拌到均匀的程度。三是熔融。把坩埚放在电炉内，温度调整到900℃，45分钟内提高到1100℃，温度不变持续10分钟后取出，平稳旋动坩埚，轻敲铁板多次后，把熔融物质倒进铸铁模内，及时收集熔渣。四是灰吹。镁砂灰皿放进炉内，以900℃进行半个小时的预热，清理掉灰皿内的残留物，把熔融后收集的铅扣放进去，开始灰吹，借此清理轧制，得到金银合粒。等到合粒形成光辉点后，说明可以停止灰吹，把合粒转移到瓷坩埚内。五是洗涤与称量。在瓷干国内添加冰乙酸，持续加热一刻钟后便可完成洗涤。将冰乙酸倒出，清洗金银合粒，利用电热板烤干。使用天平工具称出合粒质量。六是分金。在低温加热过程中，借助硝酸进行溶解，使银转化成溶液[1]。

二、火试金重量法测定不确定度评定

不确定度本身是因为测量误差形成的，评价对测量结果的不肯定程度。不确定度是如今评价测定结果质量的关键指标，表示测定结果可靠性。不确定度小，意味着测定结果和被测对象的实际情况更加接近，测定质量好佳，结果可用性更高，反之亦反。相关组分一般会归为两类，即A与B。其中，A类的评定分量按照测量信息统计分布，确认标准差；B类则是依托于经验与掌握的其他信息，根据假定概率分布，得出标准差。但从某种层面上来讲，未给出不确定度评价的测量结果无意义。在测定金含量的项目中，火试金重量法属于比较经典的操作方式。

（一）不确定度形成原因

按照国家相关规范，试料通过配料与熔融，能得到含有贵金属的物质，以及易碎熔渣。而为避免回收渣内还有金残留，需对熔渣安排二次试金。借助灰吹的方式，实现金银和铅扣分离，获取金银合粒。而合粒通过硝酸与王水溶解，采用重复法完成测定含量的任务。

按照火试金工艺测定原理，搭配数学模型构成的“原则”，确认测定金精矿样本内金元素含量，相应数学模型如下：

其中，WAu是指在测定金精矿样本中金元素含量，单位是μg/g；mAu是金粒质量测定结果，单位是μg；m样表示称取的金精矿样本质量，单位是g。

按照此测定方法的运行原理与步骤，能归纳出几项不确定度分量。具体包括：金精矿样本的称量；样本均匀性以及配料处理作业；金粒称量。

（二）标准不确定度评定

首先，在金精矿样本称量环节中，选择电子天平工具，其允许误差在2mg以内，即区间半宽度（α）为2mg。出于均匀分布方面的考量，选取包含因子k为，相应标准不确定度就是：

按照称量为20.001g的标准，继而可得出相对标准的不确定度是0.000058。

其次，金粒称量部分。在该项操作中应用的天平工具，允许误差区间在2μg以内，由此可确认α为2μg。同样以均匀分布为前提条件，包含因子k数值不变，相应标准不确定度分量便是1.15μg。在评定实验中，称取金粒质量均值是在4204μg左右，同理可确认在金粒称量中，相对的标准不确定度是0.00027。

最后，样品称量过程重复性生产。金精矿样本均匀性和对其的分析操作，均会影响测量结果。在测量次数（n）在10次以内，选择极差法评定不确定度效果更佳。比如，同一样本经过9次平行测量，判断金精矿样本均匀性和处理分析阶段产生的不确定度，由此确认一批样本里，金元素含量测定结果的实际数值，并得出平均值是210.2μg/g，测定结果中的最小值是208.0μg/g，由此能得出极差是3.9μg/g。在重复测量次数是9次的情况下，通过查找极差系数表，确认d=2.97，继而能得出标准不确定度是1.31μg/g，随后根据测量结果的平均值，获得相对的标准不确定度是0.0062。

（三）合成与扩展不确定度

一方面，合成标准不确定度。对于运用火试金重量法对金精矿内金含量进行测量，可以得出三个相对的标准不确定分量，即金精矿样本称量与金粒称量、样本测量重复性。三者属于相互独立的关系，将三者进行合成处理，得到整体性的相对标准版不确定度是0.0062。结合样本测量结果的平均值，可得出标准不确定度是1.30μg/g。

另一方面，扩展不确定度。为了可以简化分析过程，忽略测量结果分布状态，按照扩展不确定数学公式：

其中，U（Au）为扩展不确定度，单位是μg/g；K取值是2，uc(Au)为合成标准不确定度[2]。最终结果显示，扩展不确定度是2.6μg/g。

（三）不确定度评定总结

对于各项不确定度分量，由于天平工具产生的不确定度较小，实际影响比重并不大，可以适当忽略。金精矿样本中测定金元素含量的重复性应当是引起不确定度形成的关键原因。这是由于精矿样本自身均匀性与测定方式、实验条件等方面，会对结果有干扰。所以，样本处理分析期间，在样本制备操作时需尽可能保证样本具备代表性以及均匀性，并在实验作业期间，注重实验环境的管理，借此为金含量测定质量提供保障。

结束语：总的来看，火试金重量法在测量金精矿内金元素含量方面的可用性较高，工艺原理与操作都比较简单。根据不确定度讨论结果，在实施该项测定实验中，建议技术员严格把控实验条件，确保每项操作都是按照方案进行，降低过程中不确定因素的干扰程度。

参考文献：

[1]崔行宪,石奇超.火试金重量法与原子吸收光谱（AAS）法测定砂金矿中金的含量[J].中国无机分析化学,2021,(04):45-49.

[2]史博洋,王皓莹,薛毅,等.火试金重量法测定高铋铅中的金、银含量[J].中国资源综合利用,2020,(07):1-4.

作者简介：

赵梓瑜（1996年、男）；籍贯：云南安宁；职称和学历：实验测试助理工程师、本科；研究方向：化学；