PH NG PHÁP NUNG LUY N VÀNGƯƠ
XÁC Đ NH HÀM L NG VÀNG B C TRONG QU NG B NG ƯỢ
PH NG PHÁP NUNG LUY N (trong phòng phân tích)ƯƠ
Vàng và b c là nh ng kim lo i quý hi m đã đ c phát hi n r t s m kho ng ế ượ
2600-1950 năm tr c công nguyên ng i ta đã tìm th y m vàng Troi II ướ ườ
Capadoxi thu c Anh. Đ n th k 25 tr c công nguyên các n c Ti u Á đã ế ế ướ ướ
tinh luy n đ c b c r t nguyên ch t ngay sau khi tìm ra cách tinh luy n chì t ượ
qu ng galenit (PbS), đi u đó cho phép kh ng đ nh r ng “S khai c a ph ng ơ ươ
pháp nung luy n vàng b c đã đ c phát minh vào kho ng th kỳ 250-200 tr c ượ ế ướ
công nguyên và tr i qua bao nhiêu giai đo n cho đ n ngày nay ph ng pháp nung ế ươ
luy n vàng b c đã đ c hoàn thi n. ượ
Ph ng pháp nung luy n vàng b c d a vào tính ch t khi các khoáng v tươ
đ c nung ch y v i m t h n h p ch t gây ch y nhi t đ cao (900-1000ượ 0C) s
hình thành m t h p ch t nóng ch y ít nh t là hai pha:
M t pha h n h p dung d ch x borăc silicat kim lo i m t pha khí
l ng kh i l ng nh t đ nh. Đ hòa tan c a các kim lo i quý (Au, Ag) trong ượ
kim lo i Chì (Pb) nóng ch y c ng v i s khác nhau l n v t tr ng gi a Chì
x , cho phép tách các kim lo i quý ra kh i x d i d ng m t h p ch t v i Chì- ướ
vàng-b c. Sau đó lo i b Chì nh oxi hóa thành oxit chì (PbO) trong m t cái chén
tinh luy n nhi t đ 850-900 0C. Còn l i trên đáy chén cùng v i các h t vàng
b c còn có Platin, Osmi, Paladi, Iridi… mà trong m u có th có.
Cu i cùng tách b c ra kh i vàng b ng axit nit ric loãng (HNO ơ 3) tao thanh !
AgNO3 sau đo cho Zn vao dung dich tao thanh phan ng:" ! ! # ư"
AgNO3 + Zn = Zn(NO3)2 + Ag thu lai Ag.
Các ch t gây ch y trong ph ng pháp nung luy n th ng là: ươ ườ
1- Natricarbonat (Na2CO3): m t ch t gây ch y baz m nh ph n ng ơ
nh y v i các khoáng v t sufua đ t o thành các sunfit sunfat ki m trong quá
trình nung ch y. Natricarbonat có th đ c coi là ch t kh l u huỳnh và oxy hóa, ượ ư
nóng ch y nhi t đ 852 0C. Khi nung t i 9500C b phân tích m t l ng nh ượ
t o ra m t l ng nh CO ượ 2 gi i phóng 0,4% ki m t do. C ki m t do
Natricarbonat còn l i đ u ph n ng v i SiO 2 t o thành silicat ki m đóng vai trò
m t ch t x .
2- Chì oxit (PbO): Cũng ch t gây ch y baz m nh, đóng vai trò nh m t ơ ư
ch t oxy hóa ch t kh l u huỳnh. Nóng ch y nhi t đ 883 ư 0C khi b kh
s gi i phóng m t l ng chì kim lo i c n thi t tr ng thái nóng ch y đ hòa ượ ế
tan các kim lo i quý Au, Ag t o thành h p kim v i chúng. PbO m t ái l c
m nh v i SiO 2 trong m u qu ng (đ c bi t là m u đ n khoáng) không đ SiO ơ 2 thì
PbO s ăn mòn thành c c đ lâu s th ng c c (có th thay th PbO b ng ế
qu ng Galen (PbS).
= 1 =
3- Dioxitsilic (SiO2): m t ch t ph n ng axit m nh k t h p v i các oxit ế
kim lo i đ t o thành các silicat c s c a h u h t các ch t x . đ c cho ơ ế ượ
thêm vào h n h p ch t gây ch y khi m u qu ng thi u SiO ế 2 đ làm cho kim lo i
t o x d ch y h n và làm cho thành c c tránh kh i b PbO ăn mòn phá h y. N u ơ ế
cho d t 5 đ n 10gr SiOư ế 2 m u nung luy n h u nh ph i làm l i. Ti n l i h n ư ơ
s d ng b t kính XNa 2O.CaO.2SiO2 thay cho SiO2 v i l ng d nh v y ượ ư ư
c a ch t này cũng không nh h ng đ n quá trình nung ch y m u, r ng ưở ế
không bi t chính xác tính axit c a nó. ế
4- Natritetraborat khan (NaB4O7). Th ng g i Boraăc hay Hàn the. ườ
m t ch t r t nh t khi nung ch y. nhi t đ nóng đ tr thành m t ch t
l ng ch t gây ch y axit m nh hòa tan làm nóng ch y h u h t các oxit ế
kim lo i, c oxit axit oxit baz đ t o x tetraborac kim lo i nhi t đ th p ơ
h b t đi m nóng ch y c a t t c các x . v y th ng đ c s d ng ườ ượ
r ng rãi trong ph ng pháp nung luy n Au. ươ
5- Canxiflorua (CaF2) hay còn g i Fluorit: m t ch t kh thêm vào
nung luy n khi m u qu ng ch a khoáng v t cromit các khoáng v t ch a
nhôm v i hàm l ng >1%. làm tăng nhanh đ l ng c a h u h t các ch t gây ượ ế
ch y.
6- Kalinitrat KNO3 Là m t ch t oxi hóa m nh. Nóng ch y nhi t đ 339 0C,
khi nhi t đ cao h n KNO ơ 3 b phân h y đ lo i b oxi oxi hóa các sunfua
thành sunfat r t nhi u kim lo i. Tuy nhiên ph i tính l ng s d ng, n u d ượ ế ư
quá nhi u s gây sôi và làm trào m u ra ngoài c c nung ch y.
7- Các ch t kh (B t mỳ, đ ng, than...) ườ : Đ c thêm vào trong các m uượ
qu ng đ c tr ng b ng nhóm khoáng v t oxit s t, dioxit mangan ho c các khoáng ư
v t nhóm trung gian nh silicat, cacbonat... ư
T các thu c th nêu trên nung ch y v i nhi u lo i m u khác nhau: m u
tuy n đ n khoáng, đa khoáng t o qu ng, các nhà phân tích nung luy n đã tìm ra ơ
m t h n h p gây ch y baz r t l i cho phân tích, do kh năng nung ch y ơ
đ c t t c các khoáng v t. Chúng th ng g m các thành ph nượ ườ :
- Oxit chì PbO = 5 ph n t ng đ ng 60,6% ươ ươ
- Natricacbonat (Na2CO3) = 2 ph n t ng đ ng 24,24% ươ ươ
- Natritetraborat khan (NaB4O7) = 1 ph n t ng đ ng 12,12% ươ ươ
- Các ch t kh (B t mỳ, đ ng, than...) ườ = 0,25 ph n t ng đ ng 3,03% ươ ươ
Kh năng s d ng h n h p gây ch y và t l % các thành ph n c a nó cũng
còn tùy thu c vào ki u khoáng v t t o qu ng m t trong m u. Đ thành công
trong nung luy n xác đ nh hàm l ng vàng b c th ng ph i k t h p v i các ượ ườ ế
ph ng pháp tr ng sa, khoáng t ng… đ cho ra các khoáng v t đ c tr ng choươ ướ ư
m u theo s phân lo i sau:
Ki u 1: Các khoáng v t đ c tr ng mang tính kh đó các khoáng v t ư
sunfua, acsenit, antimonit, telunit, v t ch t cacbon…chúng phân hóa oxit chì PbO
v chì kim lo i trong khi nung ch y.
= 2 =
Ki u 2: Các khoáng v t kh năng oxy hóa, đ c tr ng nhóm oxit s t, ư
dioxit mangan, Khi nung ch y v i h n h p gây ch y s oxy hóa chì ho c các tác
nhân kh . Đây là nhóm khoáng v t khá đ c bi t
Ki u 3: (ki u trung gian) các khoáng v t silicat, cacbonat, các oxit
khác (ngoài các oxit ki u 2), ho c các khoáng v t mà không có m t các khoáng
v t sunfua, acsenit, antimonit, telunit, v t ch t cacbon…t c các khoáng v t
không có kh năng kh ho c oxy hóa.
D a vào đ c tính riêng bi t c a t ng ki u, các nhà nung luy n s đ nh
h ng cho vi c s d ng ch t gây ch y. ướ
Ki u 1: Thành ph n h n h p ch t gây ch y không thêm ch t kh , t l các
thành ph n gây ch y g m:
- Oxit chì PbO = 5 ph n t ng đ ng 62,5% ươ ươ
- Natricacbonat (Na2CO3) = 2 ph n t ng đ ng 25,00% ươ ươ
- Natritetraborat khan (NaB4O7) = 1 ph n t ng đ ng 12,5% ươ ươ
nhi t đ cao trong nung t c đ kh c a các khoáng v t sunfua đ i v i
PbO x y ra nhanh. Đ h n ch t o đ c hòn chì kh i l ng mong mu n ế ượ ượ
c n cho thêm vào h n h p gây ch y m t ch t oxy hóa hay dùng là KNO 3 t 1 t i
5gr cho m t m u nung luy n.
Ki u 2 và ki u 3: X d ng h n h p ch t gây ch y trong thành ph nch t
kh nh đã nêu trên. Tuy nhiên m i m t m u c n cho thêm t 0,5 t i 4gr ch t ư
kh (B t mỳ, đ ng, than...), t o ra m t l ng cacbon đ đ kh oxi, PbO ườ ượ
các oxit khác, tin ch c s đ c hòn chì mong mu n. S khác nhau gi a ki u 2 ượ
ki u 3 l ng ch t kh l ng b t kính hay b t SiO ượ ư 2 đ c s d ng t lượ
khác nhau, ví d nh v i 15gr m u manhetit (Fe ư 2O3) ph i thêm vào h n h p nung
ch y 15gr SiO24gr b t mỳ, nh ng v i l ng cân nh v y c a qu ng Dolomit ư ượ ư
ch c n thêm 6gr SiO 2 3,2gr b t mỳ, nh ng đi u này ph thu c vào kinh
nghi m c a các nhà nung luy n. Đ n đây các k thu t nung luy n xác đ nh hàm ế
l ng Au, Ag b ng ph ng pháp nung luy n đ c th c hi n theo 3 giai đo nượ ươ ượ
sau:
I- Giai đo n nung ch y m u
Cho vào trong c c nung ch y m t h n h p ch t gây ch ykh i l ng tùy ượ
thu c vào tr ng l ng c a m u, sau đó cân m u đã s y khô nhi t đ 105 ượ 0C
trên cân phân tích (0,2mg). Dùng dao inoc không r tr n đ u ch t gây ch y v i
m u r i ph kín b ng Natritetraborat khan (NaB 4O7) đ làm thành cái n p sao
cho toàn b ch chi m kho ng 2/3 chi u cao c a c c nung luy n. Đ a các c c ế ư
nung ch y vào lò nung đã đ t nhi t đ 1000 0C (nhi t đ c a lò nung không đ c ượ
tăng nhanh), v i hàng ngoài cùng c c không m u v i m c đích đi u hòa
nhi t đ , đ ng th i đ thông gió th ng xung quanh c a lò. Đóng c a ườ
nung l i, nhi t đ đ c gi m t t xu ng 900 ượ 0C trong kho ng 17 phút, (20phút
khi nung ch y 11 m u tr lên). L n n a nung l i đ c nâng lên 1000 ượ 0C trong
15 phút ti p theo (20phút khi nung ch y 11 m u tr lên), cu i th i gian này c aế
= 3 =
lò đ c m , dùng k p chuy n t ng c c ra, l c nh cho h n h p chì – vàng – b cượ
cu n l i x bong ra kh i thành c c r i rót nh nhàng vào khuôn m u đ b ng
gang đã đ c làm nóng đ u đ tránh b n m u ra ngoài. K t thúc giai đo n nàyượ ế
ph i t o ra hai s n ph m sau:
- M t hòn chì kh i l ng ph i t 20-25gr, m t ch t x bao quanh hòn chì ượ
không phá h y c c nung ch y ch t l ng, khi ngu i quân ph ng tách đ ươ ế
kh i hòn chì- x không ch a các h t kim lo i nh .
- Dùng búa đe đ p v x , n u còn m t l ng nh x còn bám l i trên b ế ượ
m t hòn chì s đ c làm s ch b ng axit HCl 10% nóng, r i gia công hòn chì ượ
thành hình l p ph ng. ươ
II- Giai đo n tinh luy n
Tách Au, Ag ra kh i chì th c hi n trên các chén làm b ng b t x ng đ ng ươ
v t ho c 50% b t x ng 50% xi măng porlan, chén manhezit nhi t đ 800- ươ
9000C, các hòn chì đã đ c gia công đ t trên các ượ chén nung luy n trong b
oxy hóa b i oxy thành t o oxit chì (PbO) nóng ch y. 98,5% PbO đ c chén h p ượ
th vào kho ng 1,5% bay h i. Quá trình này k t thúc h p kim Au-Ag n m l i ơ ế
trên đáy chén d ng h t. Chén tinh luy n th coi nh m t màng th m oxit ư
chì nóng ch y nh ng không th m chì kim lo i các kim lo i quý hi m khác. ư ế
Kh i l ng c a chén tinh luy n ph thu c vào kh i l ng hòn chì, n u hòn chì ượ ượ ế
n ng 20-25gr thì nên dùng chén kh i l ng 40-45gr. Trong giai đo n này ượ
nhi t đ nung quan tr ng. N u nhi t đ cao thì Ag s b bay h i m t ph n, ế ơ
còn nhi t đ th p thì m t l ng nh chì s l i t o h p kim v i Au Ag. ượ
Nhi t đ thích h p là 850 0C.
Trình t ti n hành: Đ u tiên chén tinh luy n đ c đ a vào nung, g n c a ượ ư
nung cũng “hàng rào” chén không. Nâng nhi t đ lên 800 0C. Mu n h n ch ế
kh năng oxy hóa cao đ trong thì g n c a giáp v i hàng chén không
đ c đ t hàng c ccác c c than. Do v y s oxy hóa s đ c th c hi n m tượ ượ
t c đ mong mu n, đ ng th i tăng s c nóng c a không khí đi qua tránh đ c ượ
hi n t ng làm “đông l nh các hòn chì. Sau đó c a nung đóng l i nhi t ượ
đ đ c nâng lên 1000 ượ 0C, nhi t đ này m c a ra chuy n d n các hòn
chì vào chén nung luy n s hi u m u phù h p. C a đ c đóng l i vài phút ượ
r i m ra quan sát quan sát xem hòn chì đã đ c oxy hóa thành oxit chì nóng ch y ượ
ch a (các hòn chì tan ch y đ đ u). Khi các hòn chì “đã m đ m c aư
nhi t đ h th t nhanh xu ng 840 0C (vi c này đ c th c hi n nh h th ng ượ
qu t hút khí), gi nhi t đ đó t 5-10 phút đ n khi các hòn chì đã b oxi hóa ế
nóng ch y nhi t đ l i nâng lên 860 0C kho ng 5-10phút r i nâng lên 880 0C v i
th i gian t ng t . Lúc này hòn chì đã gi m kích th c xu ng <0,5cm. Cu i ươ ướ
cùng nâng nhi t đ lên 900 0C gi nhi t đ này cho t i khi t t c hòn chì
kim lo i bi n m t trong chén ch còn l i h n h p kim lo i Au-Ag. Các chén ế
tinh luy n đ c chuy n ra đ g n c a lò, tránh gi m nhi t đ đ t ng t nh m ượ
t o cho h p kim Au-Ag đông c ng t t . Khi các h t h p kim đã ngu i, dùng
= 4 =
đ u kim nh n n y ra kh i đáy chén và d ng búa rát m ng ra r i đem cân trên cân
vi l ng (1microgam) đ tính t ng hàm l ng Au+Ag ra g/t n. Cu i cùng đáy lòượ ượ
đ c làm s ch b ng b t x ng.ượ ươ
III- Giai đo n tách Au-Ag
K t thúc quá trình nung luếy n thì Ag c n đ c tách ra kh i Au b ng cách ượ
đ t h t h p kim Au-Ag thu đ c trên vào chén và rót axit HNO ượ 3 n ng đ 20%
vào chén sao cho chi m kho ng 2/3 chi u cao chén ti n hành đun trên b pế ế ế
đi n nóng v a (không đun đ n sôi) đ hòa tan Ag. Khi Ag đã hòa tan hoàn toàn ế
thành AgNO3 k t t a màu tr ngế s đ c g n ra cho vào bình ch a Ag + HNO ượ 3 =
AgNO3 + H2
Sau đó dung phoi Fe hoăc Zn cho vao dung dich đê hoàn nguyên Ag theo công! ! #
th c: ư"
AgNO3 + Zn = Zn(NO3)2 + Ag .
H t Au còn l i trong chén đ c r a b ng NH ượ 4OH loãng 4% nóng, sau đó r a
l i b ng n c c t nóng, đem s y khô c chén đ ngu i d n trong phòng ướ
đem cân trên cân vi l ng (1microgam) tính hàm l ng Ag tách ra theo đ n vượ ượ ơ
g/t n.
C n chú ý:
+ Khi hàm l ng Ag > 8 l n hàm l ng Au thì s hòa tan Ag đ l i h t Auượ ượ
s d dàng còn khi hàm l ng Ag 8l n hàm l ng Au thì HNO ượ ượ 3 không hòa tan
đ c Ag. Trong tr ng h p này ph i thêm l ng Ag kim lo i theo t l trênượ ườ ượ
(1Au/8Ag). T t nh t m u đó đ c nung luy n l i t đ u khi đã cho thêm Ag ượ
kim lo i.
+ Ngày nay ng i ta đã phát minh các ph ng pháp khác nh h p thườ ươ ư
nguyên t Au, Ag, kích ho t N tron đ nh y r t cao, phát hi n đ n hàm ơ ế
l ng n.10ượ -7 % . Nh ng v n không th b đ c ph ng pháp nung luy n ư ượ ươ
ph ng pháp nung luy n ph ng pháp làm giàu kim lo i quý t t nh t ươ ươ
lo i b hoàn toàn các khóang v t c ng sinh.
+ Các ph ng pháp có tính lý lu n trong phân tích thí nghi m. Còn trong s nươ
xu t công nghi p ch c n phân tích HTNT Au, Ag đ làm c s ch n hóa ch t. ơ
+ Ph ng pháp làm th công: ươ
- Dùng l g m đ t nung t ng đ i chín, không dùng l da l n khi dùng ươ ươ
than c i ho c c i ch c đ t v i nhi t đ cao s làm n t v bình trào hóa ch t
và v t ch t nung ra ngoài.
- Đ m u tinh qu ng Au, Ag hóa ch t nêu trên t i 2/3 chi u cao c a l ,
ph n trên cho g ch v n ch u l a v i m c đích nh m t l p đ y khi qu ng sôi ư
kh i trào ra kh i l . Cho thêm b t ho c b t g o ch dùng trong thí nghi m
b ng chén Platin ho c chén b ch kim, còn ph ng pháp nung luy n th công thì ươ
không dùng nó.
= 5 =