Some Observations on the Determination of Gold and the Platinum-Group Elements in Black Shales

This research compares various ways of applying oxidative chemical decomposition to the analysis of gold-bearing black shale ores from the Russian Natalka and Sukhoj Log deposits. This study was conducted as part of the certification program for the Russian candidate black shale reference materials SLG-1 and SCHS-1 and also because of the paucity of data available on the determination of the platinum group elements (PGE) in analogous sample types. We report direct evidence of PGE volatilisation from black shale materials when processed in the presence of oxygen. We also developed a comprehensive analytical scheme for the quantitative determination of PGE in all phases (gaseous and ash) produced during slow combustion of carbonaceous materials in oxygen. This study has shown that during combustion in oxygen at 600 °C, PGE contained in the Natalka black shale ores are lost as gaseous reaction products. Thus, the volatilized PGE (recovered in traps) account for up to 14% Pt, 40% Pd, 40% Ru and 10 % Ir relative to their total concentrations in a carbonaceous concentrate. It was also established that in the process of combustion, Au quantitatively remains in the ash cake. In order to avoid the deleterious effects of oxygen on the volatility of the PGE, we propose a new comprehensive sample decomposition method based on the application of fluoroxidants such as BrF3 and KBrF4. This method was validated using samples of black shale ores and their processing products by comparing our results with those obtained independently using sealed autoclave processing of the same materials. It was shown that PGE in black shale ores and their processing products not only exist in commercially exploitable quantities but that a small proportion of PGE compounds are soluble in alcohol. We propose that in gold-bearing black shale ores, PGE are present as organometallic compounds. Cette etude compare les differentes facons d'appliquer la decomposition chimique oxydante a l'analyse de schistes noirs contenant de l'or et provenant des gisements russes de Natalka et Sukhoi Logi. Cette etude a ete conduite dans le cadre du programme de certification des schistes noirs russes SLG-1 et SCHS-1 en tant que materiaux de reference, mais aussi a cause du petit nombre de donnees disponibles sur les elements du groupe du platine (PGE) dans des echantillons analogues. Nous donnons ici des preuves directes de la volatilisation des PGE a partir des schistes noirs quand ils sont traites en presence d'oxygene. Nous avons aussi developpe un schema analytique exhaustif pour la determination quantitative des PGE dans toutes les phases (gazeuses et cendres) produites au cours de la combustion lente des materiaux carbones en presence d'oxygene. Cette etude a montre que durant la combustion en presence d'oxygene et a 600 °C, les PGE contenus dans les schistes noirs de Natalka sont volatilises sous forme de gaz produits au cours de la reaction. Ces PGE volatilises (recuperes dans des pieges) participent pour 14%, 40%, 40% et 10% des concentrations totales en Pt, Pd, Ru et Ir, du materiau carbone de depart. Il a aussi eteetabli que, dans ce processus de combustion, l'or reste dans le culot de cendres. Pour eviter l'effet destructeur de l'oxygene sur la volatilite des PGE, nous proposons une nouvelle methode de decomposition des echantillons basee sur l'application des fluoroxydants tels que BrF3, et KBrF4. Cette methode a ete calibree en analysant des minerais de schistes noirs et leurs produits de decomposition et en comparant nos resultats avec ceux obtenus independamment en utilisant des autoclaves clos sur les mmes materiaux. On a montre que dans les schistes noirs et leurs produits de decomposition, les PGE existent en quantites exploitables commercialement et quune petite partie de ces composes est soluble dans l'alcool. Nous suggerons que les PGE existent sous forme de composes organometalliques dans les minerais de schistes noirs porteurs d'or.