مبدأ اختبار النار: 7 أسباب لا تقهر تجعل هذه الطريقة القديمة لا تزال تهيمن على تحليل المعادن الثمينة

مبدأ اختبار النار يمثل أحد أكثر الطرق موثوقية وتجربة زمنياً لتحديد محتوى المعادن الثمينة في العينات الجيولوجية والمعدنية. طريقة اختبار النار هي طريقة تحليلية كلاسيكية تطبق مبادئ وتقنيات علم المعادن على الكيمياء التحليلية وتعد من أقدم الطرق في الكيمياء التحليلية.

طريقة اختبار النار هي تحديد محتوى المعادن الثمينة بشكل كمي عن طريق إضافة التدفق إلى صهر الخامات والمنتجات المعدنية. تتميز هذه الطريقة بتمثيل عينة جيد، وتطبيق واسع، وتأثير تركيز جيد. إنها وسيلة مهمة للتحليل الكيميائي للذهب والفضة والمعادن الثمينة.

ميزات اختبار النار

اختبار النار ليس فقط طريقة قديمة لإثراء الذهب والفضة، بل هو أيضًا طريقة مهمة لتحليل الذهب والفضة. يستخدمه علم الجيولوجيا، المناجم، ومصاهر الذهب والفضة كأكثر طرق التحليل موثوقية ويستخدم على نطاق واسع في الإنتاج. حددت العديد من الدول هذه الطريقة كطريقة معيارية وطنية لتحديد محتوى الذهب في تركيزات الذهب، وتركيزات النحاس، وذهب المجوهرات، وذهب السبيكة.

مع تطور العلم والتكنولوجيا، تزداد التقنيات الجديدة لتحليل الذهب والفضة، وتصبح الأدوات التحليلية أكثر تطورًا. بالمقارنة مع الطرق الأخرى، فإن اختبار النار يتطلب إجراءات تشغيلية أكثر ومهارات. هناك العديد من المحللين الذين يحاولون استخدام طرق تحليل أخرى بدلاً من اختبار النار. ومع ذلك، فإن طريقة اختبار النار لا يمكن الاستغناء عنها.

لتحديد محتوى الذهب في المواد الخام ذات المحتوى العالي من الذهب أو الذهب النقي، فإن دقته أقل من طرق التحديد المباشرة الأخرى. في تحليل التحكيم لمحتوى الذهب والفضة، يمكن لتحليل الفحص بالطرق الحرارية أن يقدم نتائج مقنعة لجميع الأطراف في النزاع. وذلك لأن الفحص بالطرق الحرارية يمتلك العديد من المزايا الفريدة التي لا تمتلكها الطرق التحليلية الأخرى:

تمثيل جيد للعينة. غالبًا ما يتواجد الذهب والفضة بشكل غير متساوٍ في العينات بكميات أقل من جرام واحد لكل طن. يتطلب اختبار الحريق كمية كبيرة من العينة، عادةً 20-40 جرامًا، ويمكن أخذ عينات تصل إلى 100 جرام أو أكثر. لذلك، فإن التمثيل الجيد للعينة يمكن أن يقلل من خطأ أخذ العينة إلى الحد الأدنى.

مرونة واسعة. يمكنه التكيف مع جميع العينات تقريبًا، من الخام، مركز الذهب إلى سبائك الذهب، يمكن لطريقة الفحص بالنار تحديد الذهب والفضة بدقة، بما في ذلك تلك التي تحتوي على الأنتيمون والتي لا يمكن حلها بواسطة التحليل الرطب. لتحليل المكونات الرئيسية للذهب النقي، يمكن أيضًا لطريقة الفحص بالنار الحصول على نتائج مرضية. باستثناء عدد قليل جدًا من العينات، يمكن تكييف هذه الطريقة مع جميع المعادن تقريبًا.

كفاءة الإثراء عالية، حيث تصل إلى أكثر من عشرة آلاف مرة. يمكن للفحص بالنار أن يُثرى كميات صغيرة من الذهب والفضة بشكل كمي من عشرات الجرامات من العينات التي تحتوي على كمية كبيرة من عناصر المصفوفة إلى زر الفحص. حتى لو تم إثراء ميكروغرامات من الذهب والفضة، فإن الفقد يكون ضئيلاً جدًا، عادةً فقط بضع نسب مئوية. نظرًا للتكوين البسيط للحبيبة المركبة (أو خبث الإثراء)، فإنه من المفيد استخدام طرق اختبار مختلفة لتحديدها في المستقبل.

نتيجة التحليل موثوقة ودقيقة. التحليل الروتيني لشركة الراند في مصر للذهب الخالص (>99.91٪)، 74 نتيجة تحليل لنفس العينة، الانحراف المعياري (S) يساوي 0.00581٪. كما أن S لنتائج التحليل العشرة لمنتجات محلية مماثلة حوالي 0.0051٪. على مر السنين، حاول بعض العلماء في الداخل والخارج استبدال اختبار النار تمامًا بالتحليل الكيميائي الرطب الجديد أو التحليل الآلي، لكنهم لم ينجحوا حتى الآن.

قارن ويربيكي وآخرون الطرق التحليلية الثلاثة للذهب في المحلول - الامتصاص الذري (AAS)، التحليل الطيفي بالامتصاص الذري (ICP-AES)، وطريقة الاختبار، وقدموا الانحراف المعياري S لكل طريقة تم تحليلها بواسطة 18 مختبرًا. كانت النتائج أن ICP-AES وAAS متشابهتان بشكل أساسي، لكن جميعها كانت أسوأ قليلاً من طريقة اختبار الذهب التجريبية. أشار وول إلى أن اختبار الحريق مناسب للعينات التي تحتوي على محتوى من الذهب أقل من 1 ميكروغرام إلى 1 غرام، وأن دقته وموثوقيته أفضل من التحليل الأداتي الآخر.

مبدأ اختبار النار: المعيار الذهبي لتحليل المعادن الثمينة

5.2 المبادئ الأساسية لفحص الحريق

تحليل اختبار النار هو في الواقع طريقة اختبار الذهب باستخدام بوتقة أو كوبل كحاوية. هناك العديد من الأنواع وإجراءات التشغيل المختلفة. هناك اختبارات الرصاص، اختبارات البزموت، اختبارات القصدير، اختبارات الأنتيمون، اختبارات كبريتيد النيكل، اختبار كبريتيد النحاس، اختبار النحاس-الحديد-النيكل، اختبار النحاس، اختبار الحديد، وغيرها. ومع ذلك، فإن مبادئ وتصرفات الصهر في طرق الاختبار الجديدة المختلفة لا تزال تتشابه كثيرًا مع طريقة اختبار الرصاص.

من بين جميع اختبارات النار، الأكثر استخدامًا والأهم هو اختبار الرصاص، الذي يتميز بأن الرصاص الناتج يمكن أن يُنقى بواسطة تقنية التكرير. يمكن لدمج اختبار الرصاص وتقنية التكرير أن يُثري المعادن الثمينة في عشرات الجرامات من العينات في تجمعات وزنها عدة مليمترات. في اختبار الرصاص، معدل جمع الذهب >99%، ومعدل استرداد الذهب الذي يصل إلى 0.2～0.3جم/طن لا يزال مرتفعًا جدًا. دقة تحليل اختبار الرصاص لكل من المعادن الثمينة الكبيرة والآثار الدقيقة عالية جدًا. فيما يلي وصف موجز لمبدأ اختبار النار باستخدام طريقة اختبار الرصاص كمثال.

الاختبار الأولي للذهب يُقسم بشكل رئيسي إلى ثلاث مراحل:

الصهر. يستخدم مواد كيميائية صلبة لخلطها مع الصخور أو الخام أو المنتجات المصهورة، ثم يُسخن ويُذاب في بوتقة، ويُستخدم الرصاص لاحتجاز الذهب والفضة والمعادن الثمينة في حالة منصهرة لتشكيل سبائك الرصاص (وتسمى عادة أزرار الرصاص، وتسمى أيضًا الرصاص الثمين).

نظرًا لارتفاع الكثافة النوعية لسبيكة الرصاص، فإنها تغرق في قاع القدر. في الوقت نفسه، تتفاعل أكاسيد المعدن الأساسي والخام في العينة مع السوائل مثل السيليكا، البورق، وكربونات الصوديوم لتكوين خبث مثل السيليكات أو البورات، التي تطفو على السطح بسبب كثافتها الصغيرة. هذا يفصل الذهب والفضة عن العينة. لذلك، خلال عملية اختبار النار، يتم أداء وظيفتين، وهما تفكيك العينات وتغذية المعادن الثمينة.

التحليل بالكوبيل. ضع سبيكة الرصاص التي تم الحصول عليها في كوبيل عند درجة حرارة مناسبة لإجراء التحليل بالكوبيل لإزالة الرصاص. أثناء التحليل بالكوبيل، يتأكسد الرصاص إلى أكسيد الرصاص ويتخلل في الكوبيل المسامي، مما يزيل الرصاص في زر الرصاص وكمية صغيرة من المعدن الأساسي. الذهب والفضة والمعادن الثمينة لا تتأكسد وتظل في الكوبيل لتشكيل جزيئات الذهب والفضة.

قسّم. استخدم حمض النتريك لإذابة جزيئات سبيكة الذهب والفضة لإذابة الفضّة بينما يظل الذهب صلبًا. بعد التبريد، يتم وزن جزيئات الذهب المستخرجة لحساب محتوى الذهب. يمكن حساب محتوى الفضّة وفقًا للفارق بين وزن جزيئات الذهب والفضّة ووزن الذهب.

بعد إتمام طريقة الاختبار بالنار لفصل وتركيز الذهب والفضة والمعادن الثمينة، بالإضافة إلى الطريقة الوزنية المذكورة أعلاه لتحديد الذهب والفضة، بعد إذابة جزيئات الذهب والفضة باستخدام حمض الملكية، يمكن استخدام مجموعة متنوعة من طرق التحليل الكيميائي لتحديد الذهب والفضة والمعادن الثمينة الأخرى.

يمكن تلخيص الأساس النظري لتحليل النار في خمسة جوانب.

الاستخدام الصحيح للمواد الكيميائية يقلل من نقطة الانصهار ويضمن الحصول على معادن ذات سيولة جيدة عند درجة الحرارة التي تصل إليها فرن الاختبار الكهربائي.

الرصاص المعدني المذاب عند درجة حرارة عالية لديه قدرة كبيرة على جمع الذهب والفضة والمعادن الثمينة، ويمكنه إذابة الذهب والفضة المعرضين في الحالة المنصهرة تمامًا في الرصاص.

الوزن النوعي للرصاص المعدني والخَبَث المصهور يختلفان. يغطس الرصاص إلى القاع أثناء الذوبان ليشكل زرّ الرصاص، ويطفو الخَبَث فوقه، مما يحقق فصلًا جيدًا بين زرّ الرصاص والخَبَث المصهور.

الرصاص يتأكسد بسهولة عند درجة حرارة معينة، وفي نفس الوقت، يمكن امتصاص أكسيد الرصاص بواسطة الكوبل الكثيف والمسامي، ولا يمكن للذهب والفضة أن يتأكسدا لتشكيل جزيئات مركبة ويظل في صينية الرماد.

يُستخدم الفرق في ذوبانية الذهب والفضة في حمض النتريك لفصل الذهب عن الفضة. تتكون الفضة من نترات الفضة وتدخل في المحلول. يمكن حساب نسبة الذهب عن طريق وزن الذهب.

الأدوات والمعدات المستخدمة عادة في اختبارات النار

قُرص الاختبار

القدرة المستخدمة لاذابة الصهر عادةً تسمى قدر الهجوم، والمادة هي الطين المقاوم للحرارة. والمتطلبات العامة لقدر الاختبار هي: أن يكون لديه درجة مقاومة عالية للحرارة، أي أن القدر لا يلين أو ينهار عند التسخين بدرجة حرارة عالية؛ يمكنه أن يحافظ على ضغط كافٍ عند التسخين، ولن يتكسر عند رفعه أو إخراجه بالمقص؛ يمكنه مقاومة التأثير الكيميائي للذوبان، ولن يتعرض للتآكل من قبل جميع أنواع الذوبان بما في ذلك الأحماض القوية، القلويات القوية أو التي تحتوي على كمية كبيرة من أكسيد الرصاص، مما يسبب تسرب القدر.

كوبيل

كوبيل هو وعاء مقاوم للحرارة مسامي يُستخدم لامتصاص أكسيد الرصاص (أو أكسيد البزموت) عند عملية الكبلة لزرار الرصاص (أو زرار البزموت). هناك ثلاثة أنواع من الكوبيل تُستخدم بشكل شائع: كوبيل الأسمنت، كوبيل رماد الأسمنت، وكوبيل الماغنيسيا.

يستخدم كوبيل الأسمنت 400، 500 من الأسمنت البورتلاندي، يضاف 8-12 لتر من الماء، يخلط جيدًا، ويضغط على آلة الكوبيل. تتكون الأسمنت البورتلاندي من CaO بنسبة 60～70٪، Al2O3 بنسبة 4～7٪، SiO2 بنسبة 19～24٪، Fe2O3 بنسبة 2～6٪. الأسمنت مادة غير مكلفة وشائعة. كوبيل الأسمنت صلب وليس من السهل أن يتشقق، لكن فقدان المعادن الثمينة أثناء نفخ الرماد يكون أكبر من الاثنين الأخيرين.

رماد الكريما ورماد الأسمنت الرماد. يتم الحصول على الرماد عن طريق الحرق والطحن ثم حرق عظام الأبقار والأغنام، ويجب إزالة جميع المواد العضوية. تكوينه هو فوسفات الكالسيوم 90%، أكسيد الكالسيوم 5.65%، أكسيد المغنيسيوم 1%، فلوريد الكالسيوم 3.1%. يجب أن يكون نعومة الرماد أقل من 0.147مم، ويجب أن يشكل 0.088مم أكثر من 50TP3T. الكوبيل المصنوع من الرماد النقي يكون أكثر ليونة ويمكن استخدامه لعملية الكبلة للذهب الخام والذهب السبائكي.

عادةً ما يستخدم تحليل الاختبار كوبل مخلوط من الرماد والأسمنت. يتم خلط الرماد والأسمنت بنسب مختلفة، ويُضاف ماء 8-12% ويُضغط على آلة الكوبل. يختلف النتائج من شخص لآخر. يعتقد بعض الأشخاص أن نسبة 3:7 جيدة، ويعتقد آخرون أن 4:6 أو 5:5 جيدة. الرماد والأسمنت الرماد يكونان أكثر صلابة من الرماد النقي، لكن أطرى من رماد الأسمنت. باستخدام كوبل الرماد والأسمنت في عملية الكوبلة، يكون فقدان الذهب والفضة أقل من كوبل الأسمنت. إعداد الرماد أكثر تعقيدًا ويتطلب عدة عمليات من الحرق والطحن.

③ كوبيل المغنيسيا اطحن المغنيسيا المحترقة ناعماً، ويشترط أن يتجاوز أكثر من 63% من خلال منخل بحجم 0.074مم، ويجب ألا تتجاوز جزيئات بحجم 0.2～0.1مم نسبة 20%. يجب ضغط المغنيسيا المطحونة ناعماً خلال بضعة أيام، وإلا ستتكتل بعد تركها لفترة طويلة. خذ 85 جزءاً من المغنيسيا المطحونة ناعماً و15 جزءاً من الأسمنت رقم 500، اخلطهما، أضف 8-12% من الماء واضغط لصنع كوبيل.

فقدان المعادن الثمينة أثناء نفخ الرماد في القالب المصنوع من الماغنيسيا أقل من ذلك في الاثنين الأولين.

المكون الرئيسي للماغنيسيا هو أكسيد المغنيسيوم، وهو مادة مقاومة للحرارة جيدة ويمكنه مقاومة التآكل بواسطة التدفق القلوي. أكسيد الرصاص المنتج أثناء نفخ رماد الرصاص هو تدفق قلوي قوي جدًا. 

cURL Too many subrequests. 

تتم مقارنة طريقة الوزن في الأدبيات [23]، مما يثبت أن فقدان قمع المغنيسيا هو الأصغر، يليه الرماد النقي وأقماع الرماد والأسمنت (1+1)، وأقماع الأسمنت لديها أكبر قدر من الفقد. . في السنوات الأخيرة، أجرى بعض الأشخاص تجارب أكثر سهولة باستخدام نظائر Ag110 و Au198. ذكرت الأدبيات [24] أنه باستخدام نظير Ag110 و 5 ملغ من الفضة غير المشعة في أقماع الرماد والمغنيسيا (895 درجة مئوية)، وقياس Ag110 في الرماد، تظهر النتائج في الجدول 5-1، أن فقدان الفضة في الرماد أكبر من المغنيسيا بمقدار 25%.

ذكرت الأدبيات [25] استخدام نظير Au198 كاختبار لمقارنة فقدان الذهب في المغنيسيا والرماد. تم إجراء عملية القدح عند درجة حرارة 960 درجة مئوية، وتظهر النتائج التي تم الحصول عليها أن فقدان الذهب في القدح أكبر بكثير من الفقدان في قمع المغنيسيا. تظهر النتائج في الجدول 5-2.

الجدول 5-1 فقدان الفضة في أطباق الرماد المختلفة

نوع المنفضة وزن القدح (جم) فقدان الفضة في الأواني الرمادية (%) متوسط (%)
المغنيسيا (قطر 1 بوصة) 25 2.2 2.2 2.6 2.3
المغنيسيا (قطر 1 بوصة) 25 2.3 2.4 2.4 2.4
الرماد (قطر 1 بوصة) 25 2.9 2.9 3.2 3.0
المغنيسيا (قطر 1.5 بوصة) 45 2.4 2.4 2.4 2.4

الجدول 5-2 فقدان الذهب في أطباق الرماد المختلفة

نوع القدح مغنيسيا مغنيسيا مغنيسيا مغنيسيا مغنيسيا رماد
نظام بريطاني نظام بريطاني نظام بريطاني نظام بريطاني نظام فرنسي
عدد القياسات 18 18 17 18 18
متوسط الفقد (%) 0.821 0.396 0.908 0.754 3.432
الانحراف المعياري 0.220 0.097 0.260 0.156 1.731
معامل التباين (%) 26.8 24.6 28.7 21.1 50.4

(3) بوتقة الخبز

بوتقة بورسلين مستطيلة، تستخدم لتحميص العينات لإزالة الكبريت والزرنيخ، الطول 120 مم، العرض 65 مم، الارتفاع 20 مم، بشكل عام عينة 20-40 جرام، تصل إلى 50 جرام.

(4) فرن الفحص وفرن القدح

cURL Too many subrequests. 

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests. 

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.

cURL Too many subrequests.
cURL Too many subrequests.
Na2O+SiO2→△Na2SiO3

(6) كربونات البوتاسيوم (K2CO3) لها خصائص مماثلة لكربونات الصوديوم وهي أيضًا تدفق قلوي. سعرها أغلى من كربونات الصوديوم.

(7) أكسيد الرصاص (PbO)، المعروف أيضًا باسم مسحوق هوانغ دان، هو تدفق قلوي قوي، بالإضافة إلى كونه مؤكسد ومزيل كبريت وجامع للمعادن الثمينة، لذلك يُستخدم على نطاق واسع في اختبارات الرصاص. لأكسيد الرصاص ارتباط قوي مع ثاني أكسيد السيليكون، ويتحد معه عند درجة حرارة منخفضة لتكوين سيليكات الرصاص ذات تدفق جيد. 

الغرض من استخدام أكسيد الرصاص في اختبار النار هو جمع الذهب والفضة، ويتم تقليل أكسيد الرصاص المضاف كميًا إلى الرصاص. يجب فحص محتوى الذهب والفضة قبل استخدام أكسيد الرصاص. يجب أن يكون محتوى الذهب أقل من 20×10^-6، ومحتوى الفضة أقل من 2×10^-6. وإلا لا يمكن استخدامه.

(8) ثلاثي أكسيد الرصاص (Pb3O4)، المعروف أيضًا باسم مسحوق الرصاص الأحمر، له نفس الخصائص والاستخدام ومتطلبات الجودة لأكسيد الرصاص، لكن قوته المؤكسدة أقوى بكثير من أكسيد الرصاص.

(9) أكسيد الكالسيوم (CaO) هو تدفق قلوي يُستخدم بشكل غير متكرر. سعره منخفض ويمكنه تقليل الكثافة النوعية للخ slags وزيادة تدفقها. بعض المختبرين يوصون باختبار في خام الكروميت وخام النحاس-النيكل، وإضافة كمية معينة من أكسيد الكالسيوم للذهب.

(10) فلوريد الكالسيوم (CaF2) هو تدفق محايد غير شائع، ويمكنه زيادة تدفقية الخ slags. يجب إضافة فلوريد الكالسيوم إلى مكونات بعض خامات الكروميت والنحاس-النيكل.

(11) الكريوليت (Na3AlF6) هو تدفق محايد نادر الاستخدام. عند اختبار عينات ذات محتوى عالي من الألومينا، يمكن أن يقلل من درجة حرارة الانصهار للخ slags عند إضافته.

2. عامل الاختزال

دور عامل الاختزال هو تقليل أكاسيد المعادن المضافة في المكونات إلى معادن أو سبائك، وبالتالي حجز المعادن الثمينة. وظيفة أخرى هي تقليل الأكاسيد ذات السعر المرتفع إلى أكاسيد ذات سعر منخفض، مما يفيد في تكوين slags مع السيليكا.

يستخدم عادة في تحليل الاختبار عوامل اختزال من الكربوهيدرات والكربونات والحديد المعدني. تشمل الكربوهيدرات دقيق القمح، دقيق الجاودار، دقيق الذرة، السكروز، النشا، وغيرها. الأكثر استخدامًا هو دقيق القمح. أما عوامل الاختزال من الكربون فهي مسحوق الفحم ومسحوق الكوك. الحديد المعدني هو عامل اختزال ومزيل كبريت في آن واحد.

الدقيق (C6H10O5) هو عامل اختزال يستخدم بشكل شائع في تحليل اختبار الذهب. يفقد الرطوبة بعد التسخين وينتج كربون غير متبلور دقيق الحبيبات، يمكن توزيعه بالتساوي في مادة القدر. تبدأ تفاعل الاختزال عند أقل من 500°C، وعند 600°C يكون أسرع استجابة. القيمة النظرية لقوة الاختزال للدقيق هي 15.3، أي أن 1 غرام من الدقيق يمكنه تقليل 15.3 غرام من الرصاص، ولكن في الواقع يمكن تقليل 10-12 غرام من الرصاص فقط.

3. مؤكسد

الغرض من إضافة المؤكسد هو أكسدة الكبريتيد في العينة جزئيًا أو كليًا إلى أكسيد، بحيث يدخل أكسيد المعدن إلى الخ slag، مع تجنب تكوين القشرة (الذوبان المتبادل لمختلف كبريتيدات المعادن) من الكبريتيد. يتم فقد المعادن الثمينة.

(1) نترات البوتاسيوم (KNO3)، المعروف أيضًا باسم ملح النار، هو مؤكسد قوي. يتحلل ويطلق الأكسجين عند درجة حرارة عالية، ويؤكسد الكبريتيد والزرنيخيد إلى أكاسيد، ويتحكم في قدرة تقليل الكبريتيد إلى أكسيد الرصاص للحصول على زر الرصاص بجودة مناسبة. عند استخدام نترات البوتاسيوم، يجب اختبار قدرة الأكسدة للعينة أولاً، ثم حساب الكمية المطلوبة من نترات البوتاسيوم. عادةً يُحسب بناءً على قدرة الأكسدة لـ 4 غرام من الرصاص المعدني لكل غرام من نترات البوتاسيوم.

(2) نترات الصوديوم (NaNO3) مشابهة في الطبيعة لنترات البوتاسيوم، ورخيصة ويمكن أن تحل محل نترات البوتاسيوم.

(3) عند تسخين أكسيد الرصاص (PbO) مع كبريتيدات المعادن الثقيلة، يمكن أن يطلق الأكسجين بسهولة، ويؤكسد الكبريتيدات إلى أكاسيد (باستثناء المعادن الثمينة وكبريتيدات الرصاص)، ويُختزل أكسيد الرصاص نفسه إلى معدن.

4. مزيل الكبريت

مزيل الكبريت هو مادة ذات ارتباط قوي بالكبريت. يمكنه استخراج الكبريت من مركبه الأصلي والتفاعل معه بالكبريت.

(1) الحديد المعدني (المسامير الحديدية) هو عامل اختزال ومزيل الكبريت. يمكنه تحليل العديد من أكاسيد الكبريتيدات والمعادن وتخفيضها إلى معدن. عادةً يُستخدم سلك حديدي بطول 5 إنشات، ويُضاف 2 إلى 4 قطع حسب محتوى الكبريت في المادة المختبرة.

كربونات الصوديوم (Na2CO3)

يتم دمج الـ MeO المولدة مع SiO2 لتشكيل خبث السيليكات. يتم إذابة Na2S في الخبث القلوي. سيذوب الخبث المحتوي على الكبريتيدات المعادن الثمينة بدرجات متفاوتة، مما يتسبب في فقدان المعادن الثمينة خلال عملية الصهر.

عامل التصلب

عند درجات حرارة عالية، يمكن تحويل المعادن مثل النحاس والنيكل وأكسيداتها إلى الكبريتيدات المقابلة، والتي تسمى عوامل التصلب. هناك حالياً اثنان يُستخدمان بشكل شائع:

الكبريت هو عامل تلدن قوي، يمكن أن يتفاعل مع معدن النحاس، النيكل، الحديد أو CuO، NiO لإنتاج CuS، Ni3S2 و FeS.

يمكن أن يتفاعل كبريتيد الحديد (FeS) مع أكاسيد النحاس والنحاس لتكوين كبريتيدات النحاس والنحاس.

وكيل التحصيل

المواد التي لديها القدرة على استخراج المعادن الثمينة عند درجات حرارة عالية تسمى فخاخ، وهي عادة معادن أو سبائك أو مصهورات. هذه المواد لها كثافة نوعية عالية وفي النهاية تستقر في قاع جرة اختبار الذهب. بعد التبريد، يتخذ الشكل شكل زر، ويطلق عليه زر أو زر اختبار. عندما يُستخدم الرصاص كمجمع، يُطلق على الرصاص المعدني الذي ي trapping المعادن الثمينة اسم زر الرصاص، وعندما يُستخدم المصهور كمجمع، يُطلق عليه زر المصهور.

الرصاص (الكثافة 11.34 جم/سم³، نصف القطر الذري 0.175 نانومتر، نقطة الانصهار 327.4 درجة مئوية) هو الأكثر استخدامًا والأحد من أكثر المجمعات فائدة. له وزن نوعي كبير وسهل الفصل عن الخبث. يمكن فصل معدن الرصاص بعد جمع المعادن الثمينة عن المعادن الثمينة باستخدام طريقة النفخ الرماد البسيطة للحصول على جسيم مركب من المعادن الثمينة بسيط، مما يوفر ظروف ملائمة للخطوة التالية من التحديد. تأثير احتجاز الرصاص على Ag، An، Pd، Pt، Rh، Ir، Ru، Os جيد، ومعظمها فوق 98%، وبعضها أقل قليلاً.

البيزميث (الكثافة 9.75 جم/سم³، نصف القطر الذري 0.155 نانومتر، نقطة الانصهار 271.3℃) والمعادن الثمينة يمكن أن تشكل سلسلة من المركبات بين المعدن أو سبائك تحت ظروف درجة حرارة عالية، والتي يمكن أن تلتقط المعادن الثمينة بشكل كمي وفعّال. معدلات الالتقاط للمعادن الثمينة هي على التوالي: الذهب 99%، الفضة 98%، البلاتين 98%، الب Pd 98%، الروديوم 99%، الإريديوم 98%، الرينيوم 97%.
عندما يتم تفجير زر البزموت، يكون فقدان الأوزميوم خطيرًا. البزموت ومركباته سامة جدًا، وتفوق اختبار الرصاص.

يمكن للقصدير (الكثافة 7.3 جم/سم³، نصف القطر الذري 0.158 نانومتر، نقطة الانصهار 231.9 درجة مئوية) أن يحبس 8 أنواع من المعادن الثمينة. يشكل القصدير مركبات بين معدنية مع الذهب، البلاتين، البلاديوم، الروديوم، الإريديوم، الروثينيوم، الأوزميوم، مثل AuSn4، PtSn4، PdSn4، RhSn4، IrSn7، Ru2Sn7، OsSn3، وغيرها. هذه المركبات بين المعادن تتراكم في زر القصدير مع القصدير المصهور.

(4) مادة النيكل المطاوع (الكثافة 4.6～5.3جم/سم³، نقطة انصهار Ni3S2 790°C، FeS 1150°C، Cu2S 1120°C، ونقطة انصهار أقل من 800°C عند خلط الثلاثة) تُسمى أيضًا مادة النيكل المطاوع. المكون الرئيسي هو كبريتيد النيكل، ويشمل أيضًا كبريتيدات مثل النحاس والحديد من العينة (أو المضافة). يمتلك كبريتيد النيكل قدرة أقوى بكثير على احتجاز المعادن الثمينة مقارنة بكبريتيد النحاس.
كبريتيد النيكل أو النيكل ماتي يلتقط المعادن الثمينة (باستثناء البلاديوم) بكفاءة تزيد عن 96%، والخسارة في الخبث أقل من 4%.

5) عنصر الأنتيمون (الكثافة 6.68 جم/سم³، نصف القطر الذري 0.161 نانومتر، نقطة الانصهار 630.5℃) يمتلك الأنتيمون أداءً جيدًا في التقاط الذهب (Au)، البلاتين (Pd)، البلاتين (Pt)، الروديوم (Rh)، الإريديوم (Ir)، الروثينيوم (Ru)، الأوسميوم (Os)، وتكون نسبة الاسترداد أكثر من 97%، وفي الخبث يكون الفقد أقل من 3%. يمكن للأنتيمون أن ينفخ الرماد، ولن يُفقد الأوسميوم أثناء نفخ الرماد. هذه ميزته الفريدة، وهو أدنى أيضًا في اختبار الذهب باستخدام الرصاص والبيسميث. بينما يلتقط الأنتيمون المعادن الثمينة، فإنه يلتقط أيضًا المعادن الثقيلة مثل النحاس (Cu)، الكوبالت (Co)، النيكل (Ni)، البيسميث (Bi)، والرصاص (Pb). لا يمكن إزالتها أثناء نفخ الرماد. لذلك، يمكن لاختبار الأنتيمون أن يلتقط المعادن الثمينة فقط في العينات البسيطة.

سبائك النحاس والحديد والنيكل (الكثافة 8-9 جم/سم³، نصف القطر الذري: Cu 0.127 نانومتر، Ni 0.125 نانومتر، Fe 0.126 نانومتر) يمكن لسبائك النحاس والحديد والنيكل أن تلتقط بشكل متزامن Pd وPt وRh وIr وRu وستة أنواع من معادن مجموعة البلاتين بما في ذلك Os. تأثير الاحتجاز جيد جدًا، ومعدل الاسترداد يتجاوز 98%، وIr أقل قليلاً، حوالي 95%. ومع ذلك، من الصعب فصل معادن مجموعة البلاتين عن كمية كبيرة من Cu وFe وNi في الخطوة التالية. عملية التشغيل طويلة، واختبار الذهب باستخدام سبائك النحاس والحديد والنيكل يتطلب درجة حرارة عالية تصل إلى 1450℃، وهو أمر يصعب تحقيقه في فرن الاختبار العام.

7) النحاس (الكثافة 8.89 جم/سم³، نصف القطر الذري 0.127 نانومتر، نقطة الانصهار 1083°C) باستخدام النحاس كعامل احتجاز، معدل استرداد Pd وPt وRh وIr جميعها فوق 95%.

عامل التغطية

عامل التغطية يغطي المادة في القدر لعزل الهواء وتجنب التفاعلات غير المرغوب فيها بين الهواء في الفرن والمادة. وفي الوقت نفسه، يلعب أيضًا دورًا في منع تناثر المادة المنصهرة وتقليل الخسائر أثناء الصهر. هناك ثلاثة عوامل تغطية تُستخدم بشكل شائع:

البوراكس يذوب قبل المواد الأخرى في القدر. عند الذوبان الأولي، يكون البوراكس لزجًا جدًا، مما قد يمنع فقدان المسحوق المعدني. بعد دمج البوراكس مع الصهر، سيتغير حموضة الخبث. لذلك، يجب الانتباه إلى ذلك عند استخدام البوراكس كعامل تغطية.

(2) ملح الطعام هو مادة تغطية شائعة الاستخدام ورخيصة الثمن. الكلوريدات من Pb و As و Sb و Au و Ag تتطاير عند درجات حرارة عالية، وسيتم إصدار كمية كبيرة من الدخان الأبيض السام من PbCl2 عندما يخرج من الفرن، مما يلوث البيئة. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل الناس لا يحبون استخدامه.

(3) البوركس-كربونات الصوديوم. أداء مادة التغطية هذه هو نفسه البوركس، ولكن من خلال تعديل نسبة الاثنين، يمكن صياغتها لتكون لها حموضة السيليكا نفسها لمادة في القدر، دون تغيير سيليكية الخبث بسبب دخول مادة التغطية إلى الذوبان.

(4) مسامير حديدية

إنها مادة مختزلة وعامل إزالة الكبريت. يمكنها تحليل العديد من أكاسيد الكبريتيدات والمعادن وتقليلها إلى معدن، RO+Fe=R+FeO، RS+Fe=FeS+R. عادةً، يتم استخدام سلك حديدي من نوع 8# لقصه بطول 5 بوصات، ويضاف من سلك إلى 2 إلى 4 أسلاك اعتمادًا على محتوى الكبريت في المادة المختبرة.

معهد تيانداو للأبحاث 26-01-2018 المؤلف: Zhou Xing Yu

استكشف المزيد من معدات اختبار النار اللائقة
تعرف على المزيد حول حلول اختبار النار اللائقة
اكتشف قصص نجاح مختبر اختبار النار اللائقة