TCVN9919:2013

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9919:2013 về Đất, đá, quặng vàng - Xác định hàm lượng vàng, bạc - Phương pháp nung luyện TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9919:2013 ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG VÀNG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀNG, BẠC - PHƯƠNG PHÁP NUNG LUYỆN Soils, rocks and gold ores - Determination of gold, silver by fire assay fusion method Lời nói đầu TCVN 9919: 2013 do Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị T ổ ng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG VÀNG - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀNG, BẠC - PHƯƠNG PHÁP NUNG LUYỆN Soils, rocks and gold ores - Determination of gold, silver by fire assay fusion method 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp phân tích nghiệm xác định hàm lượng vàng và bạc trong đất đá và quặng vàng có chứa từ 0,5 g/T đến hàng nghìn g/T vàng và từ 10 g/T đến hàng nghìn g/T bạc, phục vụ cho điều tra cơ bản địa chất về khoáng sản, thăm dò khoáng sản. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có). TCVN 4851 (ISO 3696), Nước dùng đ ể phân tích trong phòng th í nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật v à phương pháp thử TCVN 7151 (ISO 648), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Pipet một mức TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Bình định mức TCVN 9924:2013, Đ ấ t, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt 3. Nguyên tắc Mẫu được ph â n hủy bằng cách nung chảy ở nhiệt độ cao với hỗn hợp các ch ấ t t rợ dung thích hợp (thành phần và t ỉ lệ các chất trợ dung thay đổi tùy thuộc vào đặc điểm thành phần của mẫu). Sau quy tr ì nh nung ch ả y, vàng và bạc được góp vào nụ ch ì kim loại. Quá trình cupen hóa nụ chì kim loại sau đó trong capen manhezit ở nhiệt độ thích hợp giúp loại phần lớn chì (do thăng hoa), đồng thời chuyển các kim loại tạp chất thành các oxit thấm vào bên trong capen và để lại trên mặt hạt hợp kim vàng và bạc. Tách bạc khỏi vàng bằng cách hòa tan hạt hợp kim b ằ ng axit nitric. Sau đó, xác định hàm lượng vàng và bạc trong mẫu theo phương pháp khối lượng. 4. Hóa chất, thuốc thử Trong quá trình ph â n tích, ch ỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích và nước phù hợp với loại 2 của TCVN 4851 (ISO 3696). 4.1 Natri cacbonat Na 2 CO 3 , loại kỹ thuật. 4.2 Natri tetra borat Na 2 B 4 O 7 (borac) , loại kỹ thuật. 4.3 Chì oxit PbO hàm lượ n g tạp chất vàng < 0,1 g/T v à bạc < 5 g/T. 4.4 Bột silic dioxit S iO 2 hoặc bột thủy tinh . 4.5 Kali nitrat KNO 3 , loại kỹ thuật. 4.6 Tinh bột (bột m ì , bột gạo hoặc bột sắn). 4.7 Axit nitric , d = 1,40, các dung dịch (1+4), (1+2) và (2+3). 4.8 Axit sunfuric , d = 1,84, dung dịch (1+1). 4.9 Bạc n i trat AgNO 3 , dung dịch có độ chuẩn (theo bạc) 1 mg/ml. Hòa tan 1,5700 gam bạc nitrat trong 200 ml nước, thêm 1-2 giọt axit nitric (1+1). Pha loãng bằng nước trong b ì nh định mức 1 lít, lắc đều. Bảo quản dung dịch trong b ì nh polietyien. 5. Thiết bị - Dụng cụ Các thiết bị, dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường, bao gồm pipet một mức, b ì nh định mức phù hợp với các quy định trong TCVN 7151 (ISO 648) và TCVN 7153 (ISO 1042), (trừ khi có quy định khác), và các thiết bị, dụng cụ sau. 5.1 Lò nung luyện , đốt bằng dầu diezen 1200°C. 5.2 Lò điện , có điều khiển nhiệt độ tự động 1000°C. 5.3 Cân kỹ thuật , có độ ch í nh xác 2.10 - 2 g. 5.4 Cân v i phân tích , có độ ch í nh xác 2.10 -3 mg. 5.5 Kính lúp , có độ phóng đại 12 lần. 5.6 Chén nung chảy mẫu (chén nghiệm) , bằng vật liệu ch ị u nhiệt (samot) dung tích 500 ml. 5.7 Capen manhezit , có dung tích mặt khum 5 ml, nặng 40-60 gam. 5.8 Thuyền sứ đốt mẫu , có dung tích 150-200 ml. 5.9 Bát sứ tráng men , có dung tích 200-250 ml. 5.10 Cốc nhựa , có dung tích 500 ml. 5.11 Chén sắt , có dung tích 20 - 25(ml). 5.12 Kẹp gắp chén nung bằng sắt d à i 100 cm. 5.13 Kẹp gắp capen bằng sắt dài 50 cm. 5.14 Đe và búa chuyên dụng , để đập tách xỉ và dát m ỏ ng hạt hợp kim. 5.15 Panh kẹp để gắp hạt hợp kim. 5.16 Giá sắt có lỗ , để đặt chén sứ. 5.17 Chén sứ , có dung tích 5 ml. 5.18 B ì nh định mức , dung tích 1000 ml. 5.19 Chì lá , dày 0,2 mm. 5.20 Đinh sắt , < D 6 mm, dài 10-15 cm. 5.21 Giấy gói mẫu . 6. Chuẩn bị mẫu thử Chuẩn bị và gia công mẫu thử theo TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt 7. Cách tiến hành 7.1. Phối liệu mẫu Trước khi tiến hành phân tích cần phân loại mẫu căn cứ vào các tài liệu mô tả đ ị a ch ấ t trong phiếu gửi mẫu để chọn cách xử lí và điều chỉnh thành phần phối liệu cho hợp lí theo hướng dẫn trong B ả ng 1 . Bảng 1: Phối liệu của mẫu theo đặc điểm thành phần đất đá và quặng. Lớp quặng Công thức phối liệu s ố Loại quặng Lượng cân mẫu ( g ) Chì ox it ( g ) Chất khử ( g ) Natri cacbonat ( g ) Borac ( g ) Sil i c dioxit ( g ) Đinh sắt ( g ) Kali nitrat ( g ) I 1 Thạch anh (chứa í t pyrit , s f alerit, galenit 3%) 50 50 2,5 70 15 2 Alevrolit, đá vôi có vân thạch anh 50 60 2 60 20 5 3 Bari cacbonat 50 60 2 60 20 5 4 Sét 50 60 3 70 30 10 5 Apatit 50 70 3,5 60 40 20 6 Cacbonat 50 50 3 60 40 30 II 7 Pyrit (20-25%) lẫn thạch anh 50 45 2 80 15 3 8 Pyrit hàm lượng trung bình 50 50 0 , 5 100 25 2-3 9 Pyrit hàm lượng giàu 50 50 0 130 40 2 2-3 10 Đá phi ế n grafit (20-25% pyrit) 50 50 2,5 80 20 10 11 Đá phiến mica grafit c ó vân thạch anh 50 50 3 70 15 5 12 Đá phiến glinit (20-30% pyrit) 5 D 50 2 100 25 5 2-3 III 13 Thạch anh limonit 50 50 3 70 20 10 14 Granat - pyroxen manhezit 50 50 4 60 27 25 IV 15 Antimonit lẫn thạch anh cacbonat 25 90 0 80 25 1.5 16 Thạch anh (10-15% asenopyrit) 50 50 4 70 15 17 Caxiterit - tuamalin (2-3% asenopyrit) 50 60 1.5 75 20 Cân 50,00 gam mẫu. Nếu mẫu có hàm lượng sunfua cao và nhiều tạp chất hữu cơ th ì chuyển mẫu vào thuyền s ứ dung tích 150-200 ml. Đốt mẫu từ nhiệt độ thấp đến 600-650°C trong 4-5 giờ. Trong quá trình đốt thỉnh thoảng đ ả o mẫu trong thuyền sứ. Với mẫu có hàm lượng antimon cao thì đốt ở nhiệt độ 400-450°C trong 2-3 giờ, sau đó mới tăng nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ cần theo dõi cẩn thận không để cho mẫu bị đông kết cứng lại. M ẫ u sau khi được xử lí như trên có thể phối liệu theo công thức 1 của lớp quặng I. Chuyển mẫu sau khi đã xử lí sơ bộ vào bát sắt tráng men và tiến hành phối liệu theo thứ tự sau đây: • Cân chì oxit và tinh bột cho vào bát sắt đã có mẫu, trộn đều c ù ng với mẫu bằng th ì a nhựa. • Cân natri cacbonat, natri tetraborat và các chất còn lại cho vào cốc nhựa, trộn đều. • Chuyển mẫu đã trộn với chì oxit và tinh bột trong bát sắt v à o cốc nhựa tr ê n, trộn đều. Sau đó chuyển mẫu đã phối liệu vào tờ giấy gói mẫu có kích thước 18 x 25 cm đã g ấ p sẵn thành hình phễu. Cho 10-15 gam hỗn hợp natri cacbonat và borac tỷ lệ (1+1) vào cốc nhựa để tráng cốc rồi dùng ngay hỗn hợp n à y phủ lên trên mặt mẫu trong giấy gói mẫu. Dùng đũa thủy t i nh chọc sâu 5-6 cm vào b ê n trong hỗn hợp mẫu và qua lỗ n à y thêm 5 ml dung dịch bạc nitrat 1 mg/ml (theo Ag). Gói bọc mẫu lại cẩn thận. 7.2. Nung chảy mẫu Đặt các chén nung bằng samot dung tích 500 ml vào lò theo thứ tự và điều khiển lò cho tăng dần nhiệt độ. Khi lò đạt nhiệt độ 800-900°C (th ườ ng sau khoảng 1 gi ờ đến 1 gi ờ 20 phút), dùng kẹp s ắt chuyển các bao mẫu vào chén theo đúng số thứ tự. Tiến hành nung chảy mẫu ở nhiệt độ 1100-1200°C. Quá trình nung ch ả y thường kết thúc sau khoảng 1 giờ đến 1 giờ 20 phút (kể từ khi cho mẫu vào chén trong lò) khi mẫu đã chảy đều thành một khối đồng nh ấ t. Lấy chén ra khỏi lò theo thứ tự bằng kẹp sắt. Lắc nhẹ chén và nhanh chóng chuyển toàn bộ khối chảy vào chén sắt. Để nguội, đập tách hết x ỉ ra khỏi nụ ch ì đọng ở đáy chén. Cân khối lượng nụ chì trên cân kỹ thuật. Nếu khối lượng đạt 28 - 32 gam chứng tỏ thành phần phối liệu đã chọn phù hợp với đặc điểm thành phần mẫu. 7.3. Cupen hóa và xác định khối lượng hạt hợp kim vàng-bạc Quá trình cupen hóa các nụ chì thu được để loại phần lớn chì và các kim loại tạp chấ t được tiến hành trong các capen manhezit. Lau sạch mặt khum của capen và đặt theo thứ tự vào lò. Tăng d ầ n nhiệt độ đến 800°C. Khi thấy capen đã đỏ hồng, dùng kẹp sắt chuyển lần lượt từng nụ chì vào giữa lòng các capen theo đúng số thứ tự. Tăng dần nhiệt độ tới 850-900°C. Thỉnh thoảng mở hé cửa lò để theo d õ i. Càng v ề cuối quá trình cupen hóa tỷ lệ giữa ch ì và kim loại quý càng giảm dần. Khi th ấ y hạt hợp kim tự nhiên lóe sáng và trở lại mầu hồng th ì kết thúc cupen. Sau 1 phút, gắp capen ra khỏi lò. Để nguội, dùng panh gắp hạt hợp kim vàng-bạc kh ỏ i capen. Dùng k í nh lúp để kiểm tra xem có còn sót hạt hợp kim nào trên mặt capen thì nhặt ra cho hết. Dùng búa đe chuyên dụng dát mỏng hạt hợp kim đến có độ dày c ỡ 0,1-0,15 mm rồi đem đốt trong chén sứ dung tích 5ml ở nhiệt độ 700-800°C trong 1- 2 phút. Lấy ra, để nguội và cân khối lượng hạt hợp kim trên cân vi phân tích. 7.4. Tách bạc khỏi vàng và xác định kh ố i lượng vàng Sau khi cân, hòa tan hạt hợp kim trong chén sứ dung tích 5 ml bằng 3 ml axit nitric (1+4) trên bếp điện ở nhiệt độ khoảng 90-100°C trong 20-25 phút. Nếu th ấ y hạt hợp kim vẫn còn màu sáng của bạc thì tiếp tục thêm 2-3 ml axit nitric (1+2) rồi đun ti ế p. Nếu bạc vẫn chưa tan hết thì lại thêm 2-3 ml axit nitric (1+1) và tiếp tục đun nóng để hòa tan ở 90 - 100°C trong 20-25 phút nữa. Nếu tiến hành hòa tan như trên mà hạt hợp kim vẫn c ò n ánh bạc th ì chứng tỏ t ỉ lệ bạc-vàng chưa đảm bảo để giúp cho quá trình hòa tan tách bạc khỏi vàng được hoàn toàn do thiếu bạc. K hi đó cần thêm bạc và cupen hóa lại. Cách làm như sau: Thêm vào hợp kim một lượng bạc kim loại để th ỏa mãn t ỉ lệ bạc-vàng theo hướng dẫn ở Bảng 2 . Dùng một lá chì dày 0,2 mm có khối l ượ ng 15,00-20,00 gam để bọc c ẩ n thận hạt hợp kim và lương bạc thêm vào. Tiến hành cupen h ó a lại như mục 6.3, hòa tan để tách bạc như mục 6.4. Sau khi hòa tan bạc hoàn toàn, chắt gạn dung dịch chứa bạc để giữ lại hạt vàng. Rửa gạn hạt vàng 4-5 l ầ n bằng nước c ấ t không có ion clo (thử bằng bạc nitrat). Sấy khô và nung ở nhiệt đ ộ 600-700°C. Lấy ra, đ ể nguội rồi cân khối lượng hạt vàng trên cân vi phân tích. Bảng 2. T ỉ lệ khối lượng bạc-vàng cần thiết để có thể hòa tan tách bạc hoàn toàn kh ỏ i v àng. Khối lượng vàng trong h ợ p kim, m g 0 , 1 0 , 2 1 , 0 10 50 Tỷ lệ kh ố i lượng giữa bạc và vàng (Ag / Au) 20-30/1 10/1 6/1 4/1 2,5/1 8. Biểu thị kết quả 8.1 Tính hàm lượ n g vàng Hàm lượng vàng được tính theo công thức: trong đó: X Au : - Hàm lượng vàng trong mẫu, g/T; m 1 , m 2 : - Khối lượng hạt vàng thu được từ mẫu phân tích và mẫu không quặng, mg; G: - Khối lượng phần mẫu th ử phân tích, g. Hàm lượng bạc được tính theo công thức: trong đó: X Ag : - Hàm lượng bạc trong mẫu, g/T; m 1 , m 2 : - Khối lượng hạt hợp kim thu được từ mẫu phân tích và mẫu không quặng, mg ; m 3 : - Khối lượng hạt vàng thu được từ mẫu ph â n tích, mg; G: - Khối lượng phần mẫu thử phân tích, g. 8.2 Sai s ố phân tích Sai lệch l ớ n nhất giữa hai kết quả xác định song song hoặc đối song không vượt quá giá trị Δ trong bảng 3 : Bảng 3. Sai số cho phép của phương pháp đối với các nguyên tố: Au, Ag S ố TT Cấ p hàm l ượ ng (ppm) Sai l ệ ch tuyệt đối (Δ %) Vàng Bạc 1 Đến 0,4 0 , 2 2 0,4 - 1,0 0,2 3 10 - 2,0 0 , 3 4 2,0 - 5,0 0 , 5 5 5,0 - 10,0 0,9 5 6 10,0 - 20,0 1 , 5 7 7 20,0 - 50,0 2,5 15 8 50,0 - 100,0 5,0 30 9 100 - 200 6,5 40 10 200 - 500 10,0 60 11 500 - 1000 80 9. Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau: a) Viện dẫn tiêu chuẩn này; b) Nhận dạng mẫu thử; c) Tên và địa chỉ phòng th ử nghiệm; d) Ngày tiến hành thử nghiệm; e) Ngày báo cáo kết qu ả thử; f) Bất kỳ các đặc điểm đã ghi nhận trong quá trình xác định, các thao tác không quy định trong tiêu chuẩn này c ó thể ảnh hưởng đến kết quả của mẫu thử. Thư mục tài liệu tham khảo (T.C.N. 03-IPTVN/94) Phương pháp phân tích nghiệm xác định hàm lượng vàng và bạc