火试金法测定合质金中金的测量不确定度评定李健成

火试金法测定合质金中金的测量不确定度评定李健成

李健成

云南铜业股份有限公司650102

摘要：火试金法是检验金属制品、矿物中贵金属组成含量的一种重要方法。使用火试金法测定合质金中的金含量，必然伴随着一定的不确定度；这些不确定度又会影响检测的精确度。为此，有必要认真研究这些不确定度的具体来源，并对不确定度进行评定，以提高测量结果的可信度。本文将结合具体试验，就这一方面的问题展开分析、论述。

关键词：火试金法；合质金；测量；不确定度；评定

在贵金属化学分析中，必定伴随着一定的不确定度。幻想完全取消不确定度，是不现实，也是不科学的；但化学分析人员可以通过评定不确定度，来尽可能降低不确定度，从而提升测量结果的可信度。

一、火试金法

火试金法是通过熔融、焙烧金属，测定、分析矿物、金属制品中贵金属的一种检测方法。

火试金法在贵金属化学分析中被广泛应用，乃是因为其具有其它分析方法所不具有的优点：富集效果好，火试金法能将几十克的贵金属富集到几毫克重的试金合料中；适应性广泛，火试金法几乎适用于所有种类的矿物与金属制品；取样代表性好，使用火试金法，可把取样误差减少到最低程度[1]。

二、进行火试金法实验

（一）设计步骤

称量一定质量的金→在这些金中加入一定质量的银→将金、银用铅箔包好，再将铅箔放入高温电阻炉中进行灰吹→通过灰吹，氧化分离出铅及其它贱金属，采集金银合金→对金银合金用硝酸分金→称量金银合金的质量，计算并分析其中金含量→与纯金样品进行对比，评定其中的不确定度。

（二）准备实验用的材料、试剂、仪器

1、实验用的试剂

硝酸，密度为1.42g/ml，优级纯。用硝酸配制50%的硝酸溶液（即硝酸1+1），优级纯；再用硝酸配制33%的硝酸溶液（即硝酸2+1），优级纯。

2、实验用的材料

铅箔，纯度为99.99999%，将其加工为厚0.1毫米，长51毫米的矩形薄片。

银，纯度为99.99999%，总数超过8份。

金，纯度为99.997%，总数超过8份[2]。

3、实验用的仪器

HDX高温电阻炉，碾片机，灰皿、瓷坩埚、电子分析天平，分金篮。

（三）实际实验过程

1、首先，任意选出4份纯金，称量它们的质量，将它们作为标准样品；然后，称取与样品质量完全相同的4份纯金，作为分析试样。

2、使用碾片机，加工出8块铅箔。然后，将8份纯金分别放入8块铅箔，再在每块铅箔中加入相当于纯金质量2.5～3倍的一块纯银；→将这8块铅箔包好，在包裹过程中不能出现金、银泄露。

3、将8块包有金银的铅箔放入灰皿，再将灰皿放入电阻炉，进行灰吹，直至铅箔完全熔化。灰吹时，电阻炉温度控制在910℃～920℃之间，时间控制在25～30分钟之间。

4、灰吹后，用变嘴钳小心地取出8份金银合粒，用铁锤将它们锤击成正方形，再用刷子刷掉它们底部表面附着的灰尘；→再次将这些金银合金片放进电阻炉进行退火。退火温度控制在800℃左右，时间控制在5分钟左右。

5、退火后，取出8份金银合金片，待其自然冷却后，用碾片机将这些金银合金片碾压成厚0.15毫米～0.2毫米的薄片。

6、将这8片金银合金薄片第三次放入电阻炉，进行第二次退火。退火温度控制在750℃左右，时间控制在3分钟左右。

7、第二次退火后，取出8片金银合金薄片，待其自然冷却后，将它们卷成圆柱形，按顺序逐个放进分金篮[3]。

8、将50%的硝酸溶液加热到90～95℃。

9、将放有金银合金片的分金篮放进已经加热的50%硝酸溶液中进行分金，时间控制在30分钟。

10、取出分金篮，用水将分金篮清洗3次。

11、将33%的硝酸溶液加热到110℃。

12、将放有金银合金片，并经过洗涤的分金篮放进已经加热的33%硝酸溶液，进行第二次分金，时间控制在40分钟。

13、第二次分金结束后，从硝酸溶液中取出分金篮，用热水将洗涤5～7次。

14、从分金篮中取出金银合金片，将它们放进瓷坩埚，烘干金银合金片上的水分。

15、将放有金银合金片的瓷坩埚放进电阻炉，以800℃的高温燃烧5分钟。

16、取出瓷坩埚，等待金银合金片自然冷却。

17、对8块金银合金片进行称重，求取标准样品与分析试样的质量。

在整个实验过程中，必须做好自身防护，防止高温、硝酸伤害自己。

18、根据以下公式计算金银合金片中的金含量

其中，w（Au）为金银合金片中的金含量，m1为分析试样合金片质量（天平测量所获得），m2为试样质量，m3为标准样品合金片质量（天平测量所获得），m4为标准样品质量，D为纯金标准样品中金质量占比。

19、根据公式，计算出的检测数据为：

标准样品1，质量为0.57211g，其金银合金片质量为0.57281g；

标准样品2，质量为0.57218g，其金银合金片质量为0.57286g；

标准样品3，质量为0.57209g，其金银合金片质量为0.57280g；

标准样品4，质量为0.57213g，其金银合金片质量为0.57282g；

分析试样1，质量为0.58332g，其金银合金片质量为0.56411g，其中含金量占比为96.58%；

分析试样2，质量为0.58351g，其金银合金片质量为0.56418g，其中含金量占比为96.56%[4]；

分析试样3，质量为0.58345g，其金银合金片质量为0.56423g，其中含金量占比为96.57%；

分析试样4，质量为0.58348g，其金银合金片质量为0.56415g，其中含金量占比为96.56%。

最后计算的结果表明，分析试样中保证金量平均值为96.568%。

三、分析、评定不确定度

（一）分析不确定度来源

在此次实验中，电阻炉温度、水分均可能对测定结果造成一定影响，但可以忽略不计；在此次实验中，对金、银、合金片反复进行了几次测重，因此，基本可以判定不确定度来自于天平称量。

（二）评定不确定度

1、评定分析试样的不确定度

已知天平置信系数为95%，因此，天平衡量的不确定度应为0.05mg，包含因子k=2，按正态分布换算成标准不确定度：u（校)=0.05mg/2=0.025mg。

对于分析试样金银合金片质量与分析试样质量的不确定度，应着重考虑重复性的不确定度[5]。通过n次重复测定，得出n个测量结果，再通过以下公式计算出标准不确定度

其中,u（rep）为重复性标准不确定度，x1为每次测得的分析试样的质量，-X为分析试样进行n次测量后测定结果的平均值，n为测定次数。

经过计算，得出分析试样合金片质量（m1）的标准不确定度为：

u（rep）=√￣∑（m1-（-m1）)2/4×（4-1）=2.53×10-5，相对标准不确定度为4.48×10-5。

试样质量（m2）的标准不确定度为：

u（rep）=√￣∑（m2-（-m2）)2/4×（4-1）=4.18×10-5，相对标准不确定度为7.16×10-5。

2、评定标准样品的不确定度

2.1评定金的不确定度

本次试验选用的是纯金，其纯度达99.997%，正负误差在0.003%左右，按均匀性分布进行计算，得出其不确定度=0.003%/√￣3=0.0017%，相对标准不确定度=0.17×10-4。

2.2评定标准样品合金片的不确定度

对于标准样品合金片质量（m3）与标准样品质量（m4）的不确定度，同样应考虑重复性的不确定度。通过n次重复测定，得出n个测量结果，再通过以下公式，计算出标准不确定度

其中,u（rep）为重复性标准不确定度，x1为每次测得的标准样品的质量，-X为标准样品进行n次测量后测定结果的平均值，n为测定次数。

经过计算，得出标准样品合金片质量（m3）的标准不确定度为：

u（rep）=√￣∑（m3-（-m3）)2/4×（4-1）=1.31×10-5，相对标准不确定度为2.29×10-5。

标准样品质量（m4）的标准不确定度为：

u（rep）=√￣∑（m4-（-m4）)2/4×（4-1）=1.93×10-5，相对标准不确定度为3.37×10-5。

（三）对不确定度进行总评

将以上计算的各个不确定度相加，进行计算，得出的结果为1.36×10-4。已知分析试样中金含量占比为96.565%，故火试金法的标准不确定为0.0131%。取包含因子k=2，则最终测定结果为w（Au）=（96.568±0.0262）%。

参考文献：

[1]芦新根,陈永红.首饰中金含量火试金测定的国内外标准方法对比[J].贵金属,2018,39(S1):195-198.

[2]符永际,王满桂,吴江鸿.火试金法富集-原子吸收分光光度法测定湿法炼锑浸出液中金[J].现代矿业,2018,34(05):208-209+217.

[3]项建峰,袁鹏程,彭建军.火试金法测定废电路板中的金和银量[J].有色冶金设计与研究,2018,39(02):12-15.

[4]王啸,马怡飞.灰分计算还原力-火试金法测定载金炭中的金量[J].黄金,2017,38(07):67-69.

[5]陈小燕,吴勇,吕茜茜.火试金富集—原子吸收光谱法测定含硒物料中的金[J].黄金,2016,37(04):74-76.