砷钼蓝法测定某含金多金属矿碱浸液中砷的含量及其价态

陈殿耿 肖一然 李文莉 李 云

(1 北矿检测技术有限公司，北京 102628；2 北京医学院附属中学，北京 100083；3 北京矿冶科技集团有限公司，北京 102628)

前言

某含金多金属矿中含有金、银等贵金属元素(表1)，以及砷、铅、锌、铁等元素，通过物相分析表明，金均以自然金形式存在，载体矿物主要为砷铅矿，其次为白铅矿、褐铁矿等。采用碱浸预处理矿物，As、Pb、Zn等元素在碱浸过程中被浸出，使矿物中被包裹的金解离出来，可以显著提高金的氰化浸出率[1-2]。碱浸后对碱浸液进行铅、锌回收以及砷的脱除。为了研究砷在碱浸液及回收铅锌后溶液中的变化，需对其中砷的含量及价态进行测定。

表1含金多金属矿多元素分析结果

Table1Resultsofgoldcontainingpolymetallicore/%

注：1)单位为 g/t。

无机砷的价态分析方法主要有色谱法[3-4]、原子荧光光谱法[5-6]、分光光度法等[7-8]。其中砷钼蓝分光光度法的原理是As(Ⅴ)与钼酸铵作用生成砷钼酸络合物，被抗坏血酸还原成砷钼蓝,在沸水浴中显色，颜色的深度与As(Ⅴ)含量成正比，而As(Ⅲ)在同样条件下则不显色，必须在酸性溶液中以高锰酸钾将其氧化成As(Ⅴ)后才能显色[9]，利用这一性质，可以分别测定溶液中的砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)以及总砷。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

722型分光光度计(上海光学仪器厂)。

硫酸溶液：在75 mL水中加入27 mL浓硫酸，混匀，冷却至室温。

高锰酸钾溶液(1.5 g/L)、钼酸铵溶液(30 g/L)、抗坏血酸溶液(10 g/L)：将1 g抗坏血酸与0.5 g亚硫酸钠溶于100 mL水中。

砷(Ⅲ)标准溶液(0.l mg/mL)：准确称取0.132 0 g三氧化二砷，加10 mL水及10 mL氢氧化钠溶液(30 g/L)，低温加热至完全溶解。冷却后加1～2滴酚酞(1%)指示剂，用稀硫酸(1+3)中和。移入1 L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

1.2 实验方法

移取5 mL待测溶液于100 mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。

砷(Ⅴ)的测定：依据含量分取1～5 mL溶液于50 mL容量瓶中，补加水至约20 mL，加2 mL硫酸溶液，加2 mL钼酸铵溶液，摇匀，加l mL抗坏血酸溶液，摇匀，在水浴中放置沸10 min，取出冷却，用水稀释至刻度，摇匀。于波长620 nm处，用1 cm比色皿，测定溶液的吸光度。

总砷的测定：依据含量分取1～5 mL溶液于50 mL容量瓶中，补加水至约20 mL，加2 mL硫酸，滴加高锰酸钾溶液(0.01 mol/L)氧化，使溶液滴定至微红色，加2 mL钼酸铵溶液，摇匀，加l mL抗坏血酸溶液，摇匀，在水浴中放置沸10 min，取出冷却，用水稀释至刻度，摇匀。于波长620 nm处，用1 cm比色皿，测定溶液的吸光度。

砷(Ⅲ)的测定：由于溶液中砷以砷(Ⅴ)和砷(Ⅲ)存在，总砷含量减去砷(Ⅴ)含量即为砷(Ⅲ)结果。

2 结果与讨论

2.1 砷的价态对测定结果的影响

分别移取两组砷(Ⅲ)标准溶液(0.l mg/mL)，一组滴加高锰酸钾溶液(0.01 mol/L)将砷(Ⅲ)氧化成砷(Ⅴ)，另一组不氧化，比较了砷(Ⅴ)和砷(Ⅲ)对砷钼蓝分光光度法结果的影响，见表2。实验表明，砷(Ⅲ)未经氧化不显色，吸光度在0～0.003，在标准允许误差范围内。

表2 砷的价态对砷钼蓝分光光度法测定结果的影响Table 2 Effect of the valence of arsenic on results

2.2 共存元素对测定的影响

在实验条件下测定100 μg/50mL砷，相对误差不超过±5%时，共存离子的允许量是(以μg计，未作上限)：Pb2+(125)、Zn2+(125)、Cu2+(125)、Ca2+(125)、Mg2+(125)，Fe3+((50)、Si(Ⅳ)(25)、大量K+、Na+不干扰测定。在待测液中共存离子浓度均未达到允许量，因此不干扰砷的测定。

2.3 温度对测定的影响

温度对砷钼蓝络合物的影响较大，在室温条件下显色极慢，而在沸水浴中加热8～12 min，砷钼蓝络合物即能显色完全，吸光度值保持l h稳定不变。故实验选用沸水浴加热10 min，冷却至室温，l h内完成比色。

2.4 工作曲线绘制

取6个50 mL容量瓶，依次加入砷标准溶液(0.l mg/mL)0.00、0.20、0.50、1.00、1.50、2.00 mL。以下步骤按照总砷的测定。以测得的吸光度值作纵坐标，As含量作横坐标，绘成标准曲线。结果表明，吸光度值与As含量呈良好线性关系，线性方程为Abs=2.055 4c+0.000 8,线性相关系数为0.999 6。

2.5 精密度实验

按照实验方法对碱浸液及硫化沉铅锌后溶液中的砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)及总砷进行了测定，每个样品测定7次，结果见表3。结果表明，样品测定的相对标准偏差RSD为0.86%～1.2%，有较好的重现性。

表3 样品精密度实验Table 3 Precision tests of samples(n=7)

2.6 方法准确度实验

分别将碱浸液及硫化沉铅锌后的溶液分成4等份，向其中3份碱浸液中加入相当于1.00 g/L总砷的标准溶液，向其中3份沉铅锌后的溶液中加入相当于0.70 g/L总砷的标准溶液，按实验方法，采用砷钼蓝分光光度法测定总砷含量。同时用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法对碱浸液及硫化沉铅锌后溶液中的砷进行了测定，结果见表4。结果表明，加标回收率在96.8%～98.5%，两种方法测定结果基本一致，说明共存元素对总砷的测定结果没有影响。

表4 方法比对结果Table 4 Comparison of analytical results(n=3)

3 结论

实验表明，碱浸液中砷均以砷(Ⅴ)形态存在。硫化沉铅锌后溶液中约有75%砷(Ⅴ)转化为砷(Ⅲ)。众所周知砷(Ⅲ)的毒性明显强于砷(Ⅴ)，约为砷(Ⅴ)的60倍。而且后续工艺采用氧化钙沉砷时，砷(Ⅲ)也比砷(Ⅴ)难以沉淀。对溶液中砷的含量及价态的测定，对冶金工艺设计有一定的指导意义。