關于鐵礦石的化學分析方法探討

宛瑞靜 劉歡歡 張璐

摘 要：在對鐵礦石中所含元素及鐵物相的分析中，方法是多樣的，程序是復雜的，這要求實驗室的工作者要有嚴肅認真而科學的態度，從而保證鐵礦石化學分析的準確性。本文作者結合多年來的工作經驗，對鐵礦石的化學分析方法進行了研究，具有重要的參考意義。

關鍵詞：鐵礦石；化學分析；物相分析

鐵礦石中含有多種元素，常見的元素有鐵、硅、鋁、硫、磷、鈣、鎂、錳、鈦、銅、鉛、鋅、鉀、鈉、砷等。對鐵礦石進行分析時，一般只測定全鐵、硅、硫、磷。在全分析中，為了考慮對鐵礦的綜合評價和綜合利用，常常要測定釩、鈦、鎳、鈷、灼燒減量、化合水、吸附水、稀有分散元素、甚至稀土元素等。

物相分析是指測定試樣中，由同一元素組成的不同化合物的含量百分率。對一般鐵礦石而言，通常包括磁性鐵、碳酸鐵、硅酸鐵、硫化鐵、赤（褐）鐵礦等。

1 關于化學分析及鐵物相

分析化學是研究物質化學組成，結構信息，分析方法及相關理論的科學，它所要解決的問題是確定物質中，含有哪些組分，這些組分在物質中是如何存在的，各個組分的相對含量是多少，以及如何表征物質的化學結構等。

分析化學包括成分分析和結構分析。成分分析又分為定性分析和定量分析。定性分析的任務是鑒定物質由哪些元素或離子所組成，對于有機物還需要確定其官能團和分子結構。定量分析的任務是測定物質各組成部分的含量。

分析化學在各個領域中起著舉足輕重的作用，在工業生產中，從原料的選擇、工藝流程的確定、生產過程中的“中控”到成品的質量檢驗，以及工業三廢的處理和綜合利用等。同時在新產品、新工藝、新技術的開發研究和推廣等方面，都離不開分析化學。

分析化學按其測定原理和操作方法的不同分析，為化學分析和儀器分析兩大類。滴定分析法按所用的化學反應類型不同，分為：酸堿滴定法（以質子傳遞反應為基礎）；沉淀滴定法（以沉淀反應為基礎）；絡合滴定法（以絡合反應為基礎）；氧化還原滴定法（以氧化還原反應為基礎）。

鐵物相指鐵元素存在的化學相和礦物相。鐵有Fe3+、Fe2+、Fe等3種價態，鐵物相特征是指指示層間氧化帶各亞帶地球化學環境變化的敏感標志，是反應地球化學環境變化的重要指標。

2 對鐵礦石中元素的化學分析

我國國家標準關于鐵礦石分析方法的通則有GB/T1361-2008《鐵礦石分析方法總則及一般規律》。該標準規定了天然礦石、鐵精礦及其他選塊礦各成分的仲裁分析和標樣制作，以及驗證其他分析方法時必須采用的方法。

對礦石進行化學法分析，首先要采取化學分析試樣：化學分析試樣主要用來確定所取物料中某些元素或成分的含量，多用于原礦、精礦、尾礦或生產過程中其他產品的分析，以便檢查數、質量指標并編制金屬平衡表，它是選礦試驗和生產檢查中經常要取的試樣。

選取試樣后要對試樣進行預處理。通常是在試樣分解后，使待測組份以可溶鹽的形式進入溶液，或者使其保留于沉淀之中，從而與某些組份分離，有時也以氣體形式將待測組份導出，再以適當的試劑吸收或任其發揮。

在分析工作中對試樣分析的一般要求是：試樣應分解完全；待測組分不應有損失；在實際應用中，根據礦石的特性、分析項目的要求以及干擾元素的分離等情況，通常選用酸分解及堿熔融的方法分解鐵礦石。

鐵是鐵礦石中主量元素，對它的測定在化學分析中，主要采用鉻酸鉀滴定法。鐵的還原方式有氯化亞錫一氯化汞還原和三氯化鈦還原，目前使用比較多的是三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法。

下面就根據國家GB/T6730.5-2007《鐵礦石全鐵含量的測定三氯化鈦還原法》，GB/T6730.4-l986《鐵礦石化學分析法氯化亞錫—氯化汞—重鉻酸鉀容量法測定全鐵量》的測定標準，對三氯化鈦還原滴定法和氯化亞錫還原滴定法的原理加以簡要介紹，其具體操作過程見GB/T6730鐵礦石的化學分析。

三氯化鈦還原滴定法，將試樣用酸分解或堿熔融分解，氯化亞錫將大量鐵還原后，加三氯化鈦還原少量剩余鐵。用稀重鉻酸鉀溶液氧化或用高氯酸氧化過量的還原劑。以二苯胺磺酸鈉做指示劑，重鉻酸鉀標準溶液滴定。

此方法的優點是：過量的氯化亞錫容易除去，重鉻酸鉀溶液比較穩定，滴定終點的變化明顯，受溫度影響較小，測定的結果較準確。

3 對鐵礦石中化學物相的分析

物相分析的方法是使溶劑與試樣發生作用，其中某個化合物優先溶解，溶劑的選擇是以各化合物在溶劑中的溶度積、氧化還原電位以及絡合物的形成條件不同等為依據，使一種化合物溶解，而其他化合物不溶解以達到分離的目的。

礦樣粒度，溶劑的濃度及溫度，浸取時的攪拌強度，以及試樣中共存的雜質等對浸出率均有影響，選擇條件時應予以考慮。

鐵礦石的化學物相分析可采用單項物相分析，也可采用系統物相分析。所謂系統物相分析，是指在一份稱樣中，利用多種溶劑多次連續浸取，完成多個“相”（或多個項目）的測定。系統物相分析和單項物相分析相比較，有兩方面缺陷：（1）由于溶劑多次浸取，礦物“串相”所造成的誤差一直往后積累，使誤差越來越大。（2）由于礦物組成的復雜性和某些礦物的相似性，在系統分析中幾乎不能分別連續測定它們。所以系統物相分析僅運用于簡單礦石。對于復雜礦石，普遍采用單項物相分析。

在系統物相分析流程過程中。礦石經過磁選分為兩部分，在磁性鐵中測定磁鐵礦及磁黃鐵礦，非磁性部分以2mol/L乙酸處理，使菱鐵礦溶解，殘渣用含有3%氯化亞錫，4mol/L鹽酸浸取赤鐵礦，殘渣用王水在水浴上浸取0.5小時，過濾，濾液測定黃鐵礦，殘渣為含鐵部分的硅酸鹽。

4 結語

當然，在對鐵礦石中所含元素及鐵物相的分析中，方法是多樣的，程序是復雜的，這要求實驗室的工作者要有嚴肅認真而科學的態度。

參考文獻

[1]冶金信息標準研究院.ISOgTC102鐵礦石國際標準匯編[M] .北京：地質出版社，2001.

[2]曹宏艷.冶金材料分析技術與應用[M].北京：冶金工業出版社，2008.

（作者單位：1.河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊；2.河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊）