關于鐵礦含量的測試方法探討

摘要：通過對鐵含量的測試，了解礦石品位，對于指導勘探找礦及礦山鐵礦的采選生產，具有重要意義，同時也能從各個方面節約能源和生產成本，使生產效率最大化。

關鍵詞：鐵礦；含量；測試

1.鐵的測定方法的選擇

鐵的測定，對于低含量礦石一般選用原子吸收（適用于Fe2O3含量0.01～5%的測定）或磺基水楊酸比色法和鄰菲羅啉比色法（適用于Fe2O3小于10%的測定），鐵含量高時一般采用重鉻酸鉀容量法或EDTA絡合滴定法（適用于Fe2O3含量0.1～50mg鐵的測定）。

3.鐵含量測定的容量法的原理及其比較

測定鐵的容量法主要有：EDTA絡合滴定法和重鉻酸鉀容量法。重鉻酸鉀容量法常用的主要有氯化亞錫還原重鉻酸鉀容量法和三氯化鈦還原重鉻酸鉀容量法。

3.1氯化亞錫還原重鉻酸鉀容量法

（1）方法提要：樣品經堿溶或酸溶后，在鹽酸介質中，用二化氯錫將三價鐵還原為二價鐵，加入氯化高汞以除去過量的二化氯錫，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用重鉻酸鉀標準溶液滴定至蘭紫色即為終點。

反應方程式：

2FeCl3+SnCl2→2FeCl2+SnCl4

SnCl2+2HgCl2→SnCl4+Hg2Cl2↓

6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl→6FeCl3+KCl+2CrCl3+7H2O

（2）試劑配制

①二化氯錫溶液-10%10g二化氯錫加熱溶于30ml濃鹽酸中，以水稀釋至100ml。

②硫磷混合酸-15%在不斷攪拌下加入150ml濃硫酸于700毫升水中，冷卻后再加150ml濃磷酸。

③二苯胺磺酸鈉-0.5%水溶液。

④重鉻酸鉀標準溶液1ml=2mg鐵；稱取經150～180℃干燥過2h的G.R重鉻酸鉀3.5119g，加熱溶于200ml水中，移入2000ml容量瓶中，冷至室溫，稀釋至刻度，搖勻。

（3）分析手續

將上述任一方法分解樣品的試液加熱至約90℃溶解鹽類，邊攪拌邊滴加二化氯錫溶液，使黃色剛剛消失，再過量1～2滴，立即用少許水淋洗表皿及杯壁，冷卻至室溫，加入二氯化汞溶液8ml，搖勻，放置3～5min，用水稀至120～150ml，加入15%硫磷混合酸15ml（硫磷混合酸溶礦時則不加），滴加二苯胺磺酸鈉3～4滴，用重鉻酸鉀標準溶液滴定至溶液呈藍紫色即為終點。

3.2EDTA絡合滴定法

（1）方法提要：鐵礦石經堿熔或酸溶后，分取部分母液（不大于50mg鐵）于錐形瓶中，加硝酸0.5～1ml，使鐵氧化成三價，加熱至近沸趁熱用1N的氫氧化鈉溶液中和到剛呈現步消失的混濁，立即加入1N的鹽酸5ml，用水稀釋至50ml，加熱至60～70℃，加入10%磺基水楊酸0.5～1ml，用0.01M的EDTA標液滴定，終點由紫紅色變為淡黃色。

（2）試液中的鐵的量應在0.05～50mg之間。

本法與經典法對鐵礦石中全鐵量測試結果準確度，精密度是一致的，且本法操作比經典法簡便，完全可以采用。

3.3三種測試方法的比較

（1）氯化亞錫還原重鉻酸鉀容量法測定的鐵礦石中鐵含量的結果與用EDTA絡合滴定法測定的結果相近，在測定鐵礦石中的鐵含量具有廣泛的適應性。但該方法在測定過程中使用了大量的汞會造成嚴重的環境污染，有害于人的身體健康。

（2）EDTA絡合滴定法測定鐵時，對滴定時溶液的酸度和溫度的控制較為嚴格，滴定時酸度應控制在pH=1～2，pH<1時，磺基水楊酸的絡合能力減低，且EDTA不能與三價鐵定量地絡合。pH太大時，磺基水楊酸與三價鐵可以形成穩定的絡陰離子，影響EDTA滴定時的置換作用。同時對滴定有干擾的元素將增多，鐵、鋁也易水解而產生渾濁，影響測定。磺基水楊酸鐵與EDTA的反應較慢，滴定時溫度應控制在60～70℃，溫度太低終點易過頭，溫度過高時，鋁能與EDTA絡合而使鐵的測定結果偏高。本法在50ml最后體積中，其他離子允許存在量為：Al3+：25mg、Mn2+：100mg、Ca2+：及Mg2+：500mg，H2PO4-：100mg、Cr2O72-：1mg、SO42-：200mg，超過允許量需預先以分離。

對品位較高的鐵精礦或鋼鐵粗產品進行檢測時不宜選擇本法。

3.4三氯化鈦還原重鉻酸鉀容量法（無汞定鐵法）

（1）方法提要

樣品經堿熔或酸溶后，在鹽酸介質中，以鎢酸鈉為還原指示劑，用三氯化鈦還原三價鐵為二價，加硫酸銅催化氧化過量的三氯化鈦，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用重鉻酸鉀標準溶液滴定。反應式為：

Fe3++Ti3+→Fe2++Ti4+2Ti3+1

2O2+2H+→2Ti4++H2O6Fe2++Cr2O7

2-+14H+→6Fe3++2Cr3++7H2O

（2）試劑配制

①鎢酸鈉溶液-稱取5g鎢酸鈉（Na2WO4·2H2O）溶于100ml水中，與等體積的15%磷酸混合。

②三氯化鈦溶液-量取25ml濃三氯化鈦溶液，加鹽酸20ml，用水稀至100ml，加入幾顆鋅粒，于試劑瓶中備存。

③硫酸銅溶液0.5%稱取0.5g硫酸銅（CuSO4·5H2O）溶于100ml水中。

其他試劑與二氯化錫還原法相同。

（3）分析手續

將上述任一方法分解樣品的試液加熱至90℃溶解鹽類，冷卻至室溫，加入鎢酸鈉溶液1ml，以三氯化鈦溶液逐滴還原三價鐵的黃色消失。并至出現穩定的“鎢蘭”為止。依次加水至溶液體積為120～150ml，0.5%硫酸銅溶液2滴，搖勻，放置至“鎢蘭”退盡。加15%硫磷混合酸15ml（硫磷混合酸溶礦時，則不加），滴加二苯胺磺酸鈉指示劑，3～4滴，用重鉻酸鉀標準溶液滴定至出現蘭紫色即為終點。記下讀數。

按二氯化錫還原法計算試樣中TFe含量。

（4）備注

①鹽酸酸度問題：一般認為鹽酸濃度在0.5～4N以內均能觀察到“鎢蘭”顏色的敏銳變化。酸度太小鈦易水解而產生渾濁，影響終點觀察；酸度太大時，鈦（Ⅲ）氧化減緩，“鎢蘭”退色時間拖長，鐵（Ⅲ）穩定性降低，還原終點不明。

②鎢酸鈉在鹽酸或硫酸介質中都會析出鎢酸白色沉淀，因此配制鎢酸鈉溶液時要加些磷酸，使生成磷鎢酸絡合物-H2（PW2O7）·H2O，可增加鎢酸鈉的溶解度，避免它在酸性溶液中沉淀。鎢酸根30mg足以起判別作用，50mg也不干擾測定，但加入量不宜過大，也不必要。

③銅離子催化溶解氧氧化過量的鈦（Ⅲ），當“鎢蘭”變為無色時，表示過量的鈦（Ⅲ）被氧化完全，應立即在數分鐘內滴定，以免鐵（Ⅱ）被氧化。作為催化劑的銅離子僅需微量即可，不可多加。本法不適于含銅高于2%的礦樣，否則需要預先分離銅。

④在用三氯化鈦還原鐵（Ⅲ）時，如果“鎢蘭”出現而鈦（Ⅲ）過量較多時，可滴加0.5%高錳酸鉀溶液至“鎢蘭”消失，再重現還原至“鎢蘭”出現。有少量錳存在有利無弊。

⑤其他離子的影響：砷（Ⅲ）、銻嚴重干擾測定。銅（Ⅱ）大于2.5mg，則“鎢蘭”退色很快，且隨銅（Ⅱ）的增加結果增高。銨有影響，因為銨與鎢生成鎢酸銨沉淀，還原終點難以判別，釩具有多種變價，釩（Ⅲ）干擾測定，是由于鐵的電位高于三價釩，鈦（Ⅲ）首先還原鐵（Ⅲ）再還原釩，如有“鎢蘭”剛生成，就立即用稀重鉻酸鉀氧后再滴定，釩量高過6mg無干擾。錫（Ⅳ）、鈣、鋁都無干擾。

4結論

選擇一種高效，準確，操作簡便，適用范圍廣的一種準確測定鐵礦中的鐵含量的方法顯得至關重要。目前，三氯化鈦還原重鉻酸鉀容量法（無汞定鐵法）是廣泛采用的一種方法，采用本法測定鐵礦中鐵含量的結果不僅能夠滿足各個環節對鐵礦分析時準確度的要求而且能夠減少污染保護環境。在人們越來越注重健康，重視環保與可持續發展的今天，三氯化鈦還原重鉻酸鉀容量法更具有實用性。

參考文獻

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