穆斯堡尔谱仪分析金的化学状态
在金矿研究中无论是矿物学家还是矿床学家,都很注意金的物理化学状态。这个问题确实非常重要,它不仅与金矿的成因、金的物质来源等理论问题有关,而且与金的工业选冶工艺、金的回收等问题有着紧密的联系。因此,作为研究金矿的地质学者和冶金学者,不得不用较大的精力去探讨金矿石中金的物理化学状态。
金在岩石和矿石中高度分散并以微细颗粒或以超细颗粒而存在,这是金的物理状态。常说的“微粒金”和“不可见金”就包含这一层意思。金的化学态实质上是金的价态间题。依据金的化学态而将金的赋存状态分为4种:金属金(即自然金)、合金(与银形成的合金最常见)、化合物金(与硫、碲和硒化合)及晶格金(又称为单原子杂质金)。“不可见金”是从颗粒尺度大小来考虑的,即角肉眼甚至用显微镜也观察不到的金,它也应包括晶格金在内。
研究金的物理化学状态最普遍的方法是用光学显微镜和电子显微镜(扫描电镜和透射电镜),电子微探针,近年来还用同步辐射荧光微探针的技术。这些方法中有的涉及放大倍数,有的涉及微束。仪器的放大倍数越高,越能观察到更细的金的颗粒,但这种方法充其量只能解决金的物理状态问题,而不能认识金的化学态。
1986年以来曾有人用197Au穆斯堡尔效应来研究金矿石中金的化学态。经过几年的科学试验已取得明显进展。到目前为止事实证明197Au 穆斯堡尔效应是直接测定金的化学态的最好方法。在197Au穆斯堡尔效应中以197Pt作为放射源,使用的共振能量为77kev,测量温度为4k。从1986年至1991年已发表了一系列关于金矿石和人工合成含金化合物的穆斯堡尔效应研究文章。1特征的197Au穆斯堡尔参数对确定金的化学态起着决定性作用。对于金属金而言,它的穆斯堡尔谱是单吸收峰,QS=0mm/s,IS值为-1.22mm/s;对于金银合金来说,仍然是单吸收峰,QS=0mm/s,IS=~+0.68 mm/s;对于金和硫族元素的化合物来说,吸收峰为双峰,其QS和IS值有一定的分布范围;对于存在于黄铁矿和毒砂中的金来说(晶格金),197Au穆斯堡尔谱由单峰组成,QS=0mm/s,IS=~2.49-4.01 mm/s。从以上参数能鉴别四种化学态的金。在同一矿石中往往同时有金属金、化合物金和合金,或含有晶格金。实验还证明,当金矿石焙烧或融熔后,在穆斯堡尔谱上能直接地看到:原来是化学键合的金转化为金属金;原来是合金的金,在焙烧后逐渐与银分开。所以金矿石在焙烧后,可使“不可见金”从含金基质中“释放”出来。
到目前为止,用197Au穆斯堡尔效应研究过的含金矿物有:自然金、金银合金、针蹄金银矿AuAgTe,叶啼金矿Pb5Au(Te,Sb)4S6、蹄金矿AuTe2、白碲金银矿Au0.2Ag0.8Te2、亮谛金矿(Au,Sb)2Te3、蹄金银矿Ag3AuTe2、方锑金矿AuSb2、黑秘金矿Au2Bi以及AuCuTe4等。197Au穆斯堡尔效应研究是80年代兴起的,它为研究金的化学态开辟了一条新的道路。在此之前没有办法研究黄铁矿和毒砂中金的存在状态。