重鉻酸鉀容量法測(cè)定鐵礦石中全鐵含量

張連祥

摘 要：鐵礦石全鐵的測(cè)定，是指樣品中鐵的全量而言，包括鐵的復(fù)雜硅酸鹽在內(nèi)。鐵礦石的分解，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)礦石的項(xiàng)目的要求及干擾元素的分離等情況，通常選用酸分解和堿熔融的方法。樣品分解時(shí)一般用過氧化鈉熔融是最恰當(dāng)方法。對(duì)于不含復(fù)雜硅酸鹽的鐵礦也可以用磷酸溶礦法或鹽酸法。而在酸分解試樣中，可以利用二氯化錫和三氯化鈦來對(duì)三價(jià)鐵進(jìn)行還原。而全鐵含量可以利用重鉻酸鉀滴定來進(jìn)行測(cè)定。而在利用重鉻酸鉀容量法測(cè)定鐵礦石全鐵含量的方法中，通常還會(huì)加入濃硝酸來對(duì)樣品進(jìn)行溶解，這樣可以有效的加快溶解的溫度，使之能夠更完全的進(jìn)行溶解，可以對(duì)其分析結(jié)果的精確度得到有效的提高，確保了測(cè)定結(jié)果的滿意度。

關(guān)鍵詞：容量法；鐵礦石；全鐵量；三氯化鈦

近幾年我國城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，使建筑行業(yè)得以快速的發(fā)展，而在建筑工程中對(duì)鋼鐵的需求量不斷增加，這就對(duì)我國鋼鐵工業(yè)提出了更高的要求。鋼鐵企業(yè)為了更好的滿足社會(huì)的需求，需要不斷的加大自身的生產(chǎn)能力，而鐵礦石作為鋼鐵行業(yè)中最重要的基礎(chǔ)原料，所以對(duì)鐵礦石的需求不斷增加。目前我國雖然鐵礦石擁有豐富的礦藏，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了我國當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過程中對(duì)鐵礦石的需求量，所以我國很大一部分鐵礦石還是需要進(jìn)口的，因此也導(dǎo)致我國成為鐵礦石的進(jìn)口大國。隨著鐵礦石進(jìn)口量的不斷增加，我國對(duì)于鐵礦石中鐵含量的分析檢測(cè)技術(shù)也得到了較大的提高。特別是在當(dāng)前口岸檢查及鐵礦石生產(chǎn)過程中其檢測(cè)技術(shù)已得到了較快的發(fā)展，而且對(duì)元素檢測(cè)的準(zhǔn)確性也得到了較大的提各。當(dāng)前在鐵礦石的檢測(cè)技術(shù)中，利用礦物分析技術(shù)監(jiān)控鐵礦石的品具有非常重要的地位。由于當(dāng)前不僅口岸及生產(chǎn)過程中需要對(duì)鐵礦石進(jìn)行檢測(cè)，而且在地質(zhì)勘探及礦石選冶過程也需要對(duì)鐵的含量進(jìn)行明確，因此當(dāng)前我國對(duì)于鐵礦石全鐵的檢測(cè)方法較多。而在近幾年對(duì)鐵礦石的測(cè)定中，就用最廣泛和最普遍的分析方法即是重鉻酸鉀容量法，此種方法不僅從原理上更易于理解，而且操作上也較為簡便，只是操作條件存在著掌握困難的情況，很容易由于操作條件掌握不好而導(dǎo)致系統(tǒng)偏差問題的發(fā)生。目前此種方法經(jīng)過了一定的改進(jìn)后，其在溶解時(shí)間、溶解速度及分析精度方面都有了較大的提高。更易于對(duì)鐵礦石中全鐵的檢測(cè)。

1 鐵礦石試樣的分解

鐵礦石屬于較難分解的礦物，分解速度很慢，分析試樣應(yīng)通過200目篩，或試樣粒度不大于0.074mm。鐵礦石一般能被鹽酸在低溫電爐上加熱分解，如殘?jiān)鼮榘咨砻髟嚇臃纸馔耆魵堅(jiān)泻谏蚱渌伾且驗(yàn)殍F的硅酸鹽難溶于鹽酸，可加入氫氟酸或氟化銨再加熱使試樣分解完全，磁鐵礦的分解速度很慢，可用硫-磷混合酸（1+2）在高溫電爐上加熱分解，但應(yīng)注意加熱時(shí)間不能太長，以防止生成焦磷酸鹽。部分鐵礦石試樣的酸分解較困難，宜采用堿熔法分解試樣，常用的熔劑有碳酸鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉和過氧化鈉-碳酸鈉（1+2）混合熔劑等，在銀坩堝、鎳坩堝、高鋁坩堝或石墨坩堝中進(jìn)行。堿熔分解后，再用鹽酸溶液浸取。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑

硫磷混酸：將150mL硫酸（ρ：1.84g/mL）在攪拌下緩慢注入500mL水中，冷卻后再加入150mL磷酸（ρ：1.70g/mL），用水稀釋至1000mL，混勻。

鹽酸（ρ：1.19g/mL）

硝酸（ρ：1.42g/mL）

二氯化錫溶液（6%）：稱取6g二氯化錫溶于20mL鹽酸中，溶解后用稀釋至100mL，混勻（用時(shí)現(xiàn)配）。

三氯化鈦（1+19）：取三氯化鈦溶液（15%～20%）1份，加鹽酸（1+9）19份混勻（用前現(xiàn)配）。

鎢酸鈉（25%）：稱取25g鎢酸鈉溶于適量水中（若混濁需過濾），加5mL磷酸（ρ：1.70g/mL），用水稀釋至100mL，混勻。

二苯胺磺酸鈉（0.2%）

重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.008333mol/L）：稱取2.4515g預(yù)先在150℃烘干1h的重鉻酸鉀（基準(zhǔn)試劑）溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻[1]。

硫酸亞鐵銨溶液

（約0.05mol/L）：稱取19.7g硫酸亞鐵銨溶于硫酸（5+95）中，移入1000mL容量瓶中，用硫酸（5+95）稀釋至刻度，混勻[2]。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 試樣的分解

稱取試樣0.2000g于500mL三角瓶中，加25mL磷硫混酸，輕輕搖動(dòng)三角瓶，使試樣分散。于電爐上加熱溶解，加熱過程中不斷搖動(dòng)，煮沸后加1mL濃硝酸，溶解至冒硫酸煙，取下自然冷卻。

2.2.2 還原、滴定

用少量水沖洗瓶壁，加12mL鹽酸。加熱至沸，趁熱滴加二氯化錫，還原至淺黃色，加水約100mL（此時(shí)，控制溫度在50～60℃，溫度高時(shí)，可流水冷卻）。然后加鎢酸鈉指示劑10滴，用三氯化鈦溶液還原至溶液呈藍(lán)色，再滴加重鉻酸鉀溶液氧化過量的三氯化鈦至鎢藍(lán)色剛好消失。冷卻至室溫，以水稀釋至溶液體積150mL左右。加二苯胺磺酸鈉指示劑4滴，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至穩(wěn)定的紫紅色為終點(diǎn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 試樣的要求

需要將試樣在干燥箱內(nèi)進(jìn)行烘干，溫度控制在105℃左右為宜，烘干完成后需在干燥器內(nèi)進(jìn)行冷卻到室溫的溫度才能進(jìn)行測(cè)定。烘干的作用是為了有效的保證試驗(yàn)結(jié)果測(cè)定的準(zhǔn)確性，避免由于試驗(yàn)含有水分而導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確的情況出現(xiàn)。

3.2 空白的測(cè)定

由于水質(zhì)、試劑純度等的影響，存在的雜質(zhì)可能會(huì)使結(jié)果偏高，故需測(cè)定空白。

3.3 溶解用酸的選擇

加入磷酸能與三價(jià)鐵離子生成無色絡(luò)離子，可防止三價(jià)鐵離子對(duì)指示劑的氧化作用，并可消除三氯化鐵的黃色影響使終點(diǎn)明顯。但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一些難溶的樣品可能溶解不完全，考慮到濃硝酸氧化能力強(qiáng)且易揮發(fā)分解，故加入1mL濃硝酸助分解樣品。

3.4 硫磷混酸濃度的選擇

在進(jìn)行測(cè)定時(shí)，在控制好硫磷混酸的濃度，避免酸的濃度過高或是過低，因?yàn)楫?dāng)酸的濃度有較大變動(dòng)時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致樣品的溶解不完全，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.5 溶解溫度的選擇

試樣在分解過程中需要一個(gè)適宜的溫度，一旦溫度太低或是太高，都會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)溶解不完全的情況發(fā)生，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以通常情況下宜將試驗(yàn)溫度控制在700℃左右為宜，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)試樣可以更好的進(jìn)行分解，試驗(yàn)的準(zhǔn)確性較高。

3.6 結(jié)果的計(jì)算

以下式計(jì)算分析結(jié)果

TFe%=（V-V0）×0.002792/m×100（2）

式中：V-滴定試樣用的重鉻酸鉀的體積，mL；V0-滴定空白用的重鉻酸鉀的體積，mL；0.002792-1mL 0.008333mol/L 重鉻酸鉀相當(dāng)于鐵量，g；m-試樣量，g。

4 結(jié)束語

此種方法并不適宜所有鐵礦石的測(cè)定，對(duì)于含釩和含銅大于0.5%時(shí)的鐵礦石則不宜使用此法來進(jìn)行測(cè)定。經(jīng)過上述試驗(yàn)可以表明，這種方法在對(duì)鐵礦石全鐵檢測(cè)中具有準(zhǔn)確度高，分析快的特點(diǎn)，不僅在測(cè)定過程中比原來的方法節(jié)省了大量的時(shí)間，而且所使用的試劑也有所節(jié)省，而且結(jié)果更易于觀察，所以在生產(chǎn)中具有較好的可行性，可以進(jìn)行推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]黑色冶金工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編.礦產(chǎn)品、原料及其試驗(yàn)方法[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.

[2]陳德昌.實(shí)驗(yàn)室實(shí)用化學(xué)試劑手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.

[3]四川大學(xué)化工學(xué)院，浙江大學(xué)化學(xué)系.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，2003.

[4]王仁國無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社.全國高等農(nóng)業(yè)院校“十一五”規(guī)劃教材，2007.