黃金分析工作

自古以來黃金分析與黃金生產就有著密切的關係,黃金分析的基本任務是識別和鑒定黃金。新中國成立後,黃金分析經曆了幾個發展時期,取得了較大成就,成為黃金工業中一個不可缺少的重要組成部分。

第一,它是黃金地質找礦的“眼睛”。無論地質勘探、礦床評價或成礦規律研究等金礦地質工作,都必須以礦石礦物和岩石的分析結果為依據,才能進行有效的工作,取得科學的結論。

第二,它在黃金生產中具有監督、檢查作用。日常生產中的控製分析是判斷作業條件及設備性能正確或完善與否的依據。因此黃金分析在生產中具有檢查作用。此外,分析結果還是進行企業金屬平衡和計算技術經濟指標的基礎,故黃金分析對生產過程具有監督作用。

第三,黃金分析是正確計量黃金的手段。分析結果的微小偏差,將會導致重大經濟損失。

第四,黃金分析在黃金科研工作中具有指導作用。隨著科技進步和黃金科研工作的不斷深化,黃金分析對黃金科研工作的指導作用越來越明顯,使黃金分析已成為黃金科研工作的一部分。

中國古近代黃金分析概況

一、古代的黃金鑒別

早在二世紀以前中國就發明了用以試金的“灰吹法”。中國古代鑒定金、銀的方法,可歸納為物理法和化學法兩大類。

(一)物理鑒定法。

物理鑒定法是以金屬表麵的顏色、金屬的密度或撞擊金屬發出的聲音等物理現象,來識別和鑒定黃金的方法。明曹昭著《新增格古要論》、李時珍著《本草綱目》和宋應星的《天工開物》中都記述有:金有山金、沙金二種,其色七青、八黃、九紫、十赤,以赤為足金。《天工開物》中還記載有:“和銀者性柔,試石則色青。和銅者性硬,試石則有聲。”這都是利用色、聲等特征進行金的定性和定量的分析方法,其中的“試石”就是現在仍然使用的試金石試金法。

在國外,古羅馬帝國時,有利用試金石測試金的經驗,到了十六世紀初,歐洲又有一種“金針係列試驗法”出現,這是簡易的劃痕試驗法的進一步發展。

中國唐朝《本草拾遺》中記載“(黃金)咬時極軟,即是真金”。東漢狐剛子在《五金訣》中記載:“金銀之性,俱純粹,雜入銅鉛,其質變為脆而硬矣”,“金得銀虛,銀得銅而疏。”說明了純金性柔軟、硬度小,滲入銅、鉛等以後則脆而硬。

最古老的淘金法,是通過查明從礦石和礦砂中,淘出的金粒數,來估算礦石和礦砂的含金品位及其價值的方法。這種淘金方法,是人類采金史上最早應用的砂金采選工藝,亦可認為是最古老的黃金分析方法。

(二)化學鑒定法。

化學鑒定法是以金屬的化學性質來鑒別黃金的方法。“真金不怕火煉”這句古諺語,就是千百年來人們對黃金質地堅固、百煉不輕、永放光彩等特性的概括。東漢煉丹家魏伯陽在《周易參同契》中記有:“金入於猛火,色不奪精光……金不失其重,日月形如常。”

中國在二世紀前就曾用火試金法及灰吹法提煉和檢驗金銀。古代用金銀作為高值貨幣,需要檢驗金的純度,於是試金分析也就發展起來,成為一門專門的技藝。

“火法試金”完全是直接吸收了勞動人民冶煉金礦石的生產經驗而形成的試金方法。它實際上就是小規模和簡化的提煉黃金的方法。

對於火法熔煉分離金、銀,在明代《墨娥小錄》中也有這樣的描述:“分次庚(庚即金,次庚為不純的金)以庚入坩堝中作汁,卻以石靈芝倭硫也為末,每一兩投入三錢觸之,放冷,破鍋取赤庚在底下,其銀氣卻被石靈芝觸黑浮在麵上,取出入灰煎成花銀,如此則庚銀都不折也”。其原理即:熔融狀態時,銀與硫生成硫化銀而上浮,金不與硫發生反應而沉於底,使金與銀分離。

利用溶劑分離金、銀,即現在所謂濕法分析金,隻有在人們掌握了硫酸、硝酸、鹽酸的製造技術之後才能實現。在十六世紀徐興啟(一五六二年至一六三三年)所著《造強水法》中記載:“水入五金,皆成水,惟黃金不化水中,加鹽則化”。強水即硝酸,用硝酸可以溶解銀及銅、鐵、錫等賤金屬。而金及某些鉑族金屬則不溶解,加入鹽後,相當於王水,故可溶解金。西方也於十六、十七世紀相繼能夠製造硫酸、硝酸等無機酸。這些強酸很快就被用於金銀的分離,所以硝酸最早的名稱叫“分離水”。

中國古代在長期的煉金過程中,發現了許多金屬的物理、化學性質,借以分離和提純黃金,創造了許多識別和鑒定黃金的方法。對這些寶貴遺產,發掘研究,繼承借鑒,可以豐富和發展當代黃金分析技術。

二、近代黃金分析檢驗狀況

中國雖有悠久的黃金開采曆史,但由於曆代封建統治者不重視科學技術,故黃金事業發展緩慢。尤其是黃金檢驗技術更為落後。大多數黃金礦山和冶煉廠,因缺乏試金分析設備,不能開展黃金分析檢驗工作,僅少數單位曾開展過火法試金工作。

一九二○年國民黨政府,仿照美國費城造幣廠設計建立了上海造幣廠,向美國購置了金銀熔煉及化驗等設備,並聘請美國人擔任總技師。該廠一九二八年改為中央造幣廠,從一九三三年三月一日開鑄,至一九三七年八月三十一日,該廠熔鑄了成色為九九九和八八○的甲、乙兩種金、銀條。當時其原料和成品的成色分析均采用火試金法,試金爐為焦炭爐,試金天平為美國產1/10萬分析天平。

一九三四年二月六日,南開大學出版的《應用化學研究報告》發表了《金礦石之分析》一文,闡述了黃金分析原理及其在礦石分析中的應用。

一九三六年,冀北金礦公司礦廠工程主任李丙壂工程師著《金礦開采及選冶學》一書問世。書中第三章第三節“成分之鑒定”,第四節“礦石之分析”等概述了金礦石形狀及黃金檢驗對開采黃金的重要意義。列舉了吹管法、淘洗法、濕試法及幹試法等黃金分析方法,並重點介紹了試樣粉碎、縮分及取樣等對黃金分析的重要性。同時還敘述了幹試法(鉛試金)的配料及操作步驟。該書是中國近代論述黃金分析比較係統、完整的一部著作。

吉林省樺甸縣夾皮溝金礦,一九四八年前試金技術工作悉由日本工程師控製,按照日本試金分析規程,進行礦內地質試樣、浮選產品及混汞金等樣品的黃金分析檢驗工作。所用設備,主要是焦炭爐及日產試金天平。

舊中國黃金檢驗工作受政治、經濟、技術條件的限製,除少數黃金礦山、冶煉廠做過火法試金外,就全國範圍來說,十分薄弱。

新中國黃金分析的發展

新中國成立以來,隨著黃金工業的發展,黃金分析在技術力量、分析技術或儀器裝備等方麵,都得到了很大發展。它已成為中國黃金工業中不可缺少的重要組成部分,並且正在逐漸由一門測試技術,發展成為黃金分析專業和一門實踐性很強的技術科學,在現代工業分析中成為一門獨立的學科。三十六年來,中國黃金分析工作的發展大致可分為以下三個時期:

一、以火試金法為主的黃金分析技術逐步發展時期(五十年代)

(一)火試金法在夾皮溝金礦的發展。

一九四五年,夾皮溝金礦回到祖國的懷抱。化驗人員刻苦鑽研業務,很快掌握了過去被日本人把持的火試金法技術。他們在無測量爐溫熱工儀表的條件下,細心觀察、研究焦炭爐內火焰顏色、鼓風機送風時間等因素與試金反映的關係,以及爐溫與氧化氣氛對灰吹的影響,積累了豐富的火試金法經驗。五十年代初,夾皮溝金礦與沈陽冶煉廠的火試金技術人員,多次研究和探討在火法試金過程中,金、銀在熔煉和灰吹中的損失,提出了火試金法中金的係統補正值,提高了黃金分析檢驗結果的準確度和火試金法的技術水平。在這些工作的基礎上,夾皮溝金礦編寫了《夾皮溝金礦試金分析具體作法》。這個方法一九六五年被正式定為該礦的黃金化驗操作規程。

夾皮溝金礦於一九五二年、一九五三年和一九五六年相繼辦過黃金化驗訓練班,學習金、銀、銅、鉛、鋅等金屬的分析化驗方法。當時把火試金稱為“幹式化驗”;銅、鉛、鋅的化學分析稱為“濕式化驗”。夾皮溝金礦為在中國普及火試金法,促進黃金分析技術的發展,作出了重要的貢獻。

(二)銀行係統黃金分析技術的發展。

中國人民銀行所屬各冶煉廠,承擔全國金銀提煉、金銀材料加工和金銀檢驗任務。同時代表國家銀行負責全國各省、自治區和直轄市分行及各黃金生產廠礦送交的金銀原料和成品的驗收任務。

直至一九八五年,銀行係統在日常收購金、銀的業務工作中,仍主要使用條痕比色法(對牌法)確定黃金成色。試金時,先將黃金試樣在試金石上劃出條痕,後塗一滴稀硝酸或氯化鈉溶液,使條痕顯出金的本色,並與已知金量的標樣——“對牌”的條痕相比色。色調相同者,金的成色相同。對牌比色法雖然經驗性強,主觀因素較大,但仍不失為一種簡便易行的方法,故仍為日常黃金交易所采用,這就是試金石試金法。

新中國成立後,中國人民銀行在上海、沈陽、四川等地建立了金、銀冶煉廠。五十年代末已有金銀原料加工和檢驗等各類技術人員。除在日常黃金檢驗工作中,采用傳統的鉛試金灰吹法外,還逐步采用化學—光譜法、光譜法,以及其它化學法。同時,開展了測定純金、純銀中微量雜質元素的研究工作。中國的黃金分析檢驗工作,由傳統的試金石法、鉛試金灰吹法,逐漸向多種方法並用的現代技術發展。

銀行係統的黃金分析工作,在中國黃金分析中,占有相當重要的地位,尤其是在成品金的分析方麵,居領先地位,在國際上也享有較高的聲譽。

(三)中國黃金分析技術的迅速發展。

一九五七年,黃金工業和金礦地質勘探工作的發展對黃金分析提出了更高的要求和新的課題。為滿足這些要求,在當時缺乏試金天平等設備的情況下,地質部和冶金部等係統開展了以火法試金捕集、化學法測定的幹—濕結合的黃金分析工作。地質部廣西地質中心實驗室,將火法試金灰吹後的金銀合粒,用王水溶解,然後在鹽酸或磷酸介質中,直接以分光光度法測定金。靈敏度為1微克/10毫升,準確度為±2%,測定範圍以30克試樣計算,可測金為0.1—200克/噸。雲南省地質局實驗室用孔雀綠顯色,以苯萃取,測定金銀合粒中的金,可測定試樣含金0.1—30克/噸。地質部西北地質科研所蘭州中心實驗室對試金分析的取樣問題進行了研究,提出取樣量要根據分析試樣數量與試樣粒度、貴金屬含量、礦石特征以及允許誤差等因素之間的關係來確定。這些工作不僅使火法試金得到了普及和發展,而且由於采用化學法測定,既緩解了當時試金天平不足的問題,而且又比試金重量法測定金的靈敏度高。

五十年代末至六十年代初,為了進一步適應野外找礦快速分析及礦山日常生產分析的要求,某些科研單位和試驗室,開展了化學法溶礦、化學法測定的黃金全濕法分析研究工作。昆明有色金屬研究所采用王水溶礦後,在稀溴氫酸介質中,以乙醚萃取金與其它元素分離,後用孔雀綠法測定金,靈敏度為0.05微克/毫升金,可用於地質及選、冶樣品分析。

一九六四年五月,全國稀有元素分析測試基地第一屆年會在北京召開,會上交流了上述幹—濕結合法、全濕法的研究工作。

五十年代地質部和重工業部地質局曾分別製訂《關於黃金分析檢驗的生產質量管理製度》和《關於黃金化驗允許誤差》等項規章製度。一九五九年地質部頒布“黃金化驗允許差”,一九六四年吉林省有色金屬管理局發布實施《全銀試金分析規定》。

五十年代中國黃金分析技術發展很快,在推廣和普及火法試金的基礎上,積極開展了濕法試金的研究與應用。同時開展了對試樣特征的研究,探索解決試樣不均勻性的途徑。這個時期的成就為中國黃金分析工作的進一步發展奠定了良好的基礎。

二、黃金濕法分析的發展時期(六十年代初至七十年代末)

進入六十年代後,在總結國內經驗和參考國外文獻的基礎上,廣泛開展了黃金濕法分析的研究和應用。在這二十年中,黃金濕法分析,不僅建立了許多行之有效的分析方法,創造了適應中國國情的黃金全濕法分析流程,而且還進行了黃金濕法分析理論方麵的研究工作,從而改變了五十年代中國黃金分析的落後麵貌。現將中國黃金濕法分析的發展過程及其特點敘述如下。

(一)光度法測金的研究和應用(一九六○年至一九六六年)。

使用光度法(比色法)測金,具有靈敏度高、選擇性好、測定範圍寬、速度快和簡便易行等優點。中國黃金濕法分析是以光度法測金為起點發展起來的。

一九五五年,中國科學院應用化學研究所,進行了羅丹明B測金光度法的研究。一九五八年,江西省地質局實驗室應用玫瑰紅試劑測定地質樣品中的金。從此,利用比色法測金在中國開始得到更加廣泛的研究和應用。

一九六二年昆明冶金研究所、昆明冶金陶瓷研究所、雲南冶金廳地質勘探公司化驗室,一九六四年黑龍江省冶金研究所等單位,先後對孔雀綠比色法測金的介質成分、萃取體係、孔雀綠的穩定性等做了研究,同時對於幾種測金的堿性有機染料加以比較,檢查了它們的克分子吸光係數和靈敏度,並研究了這些有機染料和金(Ⅲ)形成離子碲合物的基本條件等。