在銅精礦銅含量分析測定中碘—聚乙烯醇方法的運用

黃上元，李天德

（1.大冶有色設計研究院有限公司，湖北 黃石 435005；2.廣西北流市產品質量檢驗所，廣西 北流 537400）

銅是人們發現與運用較早的金屬，銅及其合金因為具有較強的抗腐蝕性，較好的熱導率、導電率，較強的抗拉性以及容易加工等特性而得到了較為廣泛的運用。冶銅工業中，銅精礦是主要的原材料，其在國民經濟的發展，甚至是國防工程中均發揮著十分重要的作用。最近幾年，進口銅精礦的需求量漸漸加大，銅精礦中銅的含量是重要的計價元素，對貿易雙方的結算金額有著一定影響?；诖耍龊勉~精礦中銅含量的測定工作，保證其較好的品質具有十分重要的現實意義[1]。

1 實驗部分

1.1 主要實驗儀器

電子天平（精度：0.0001g），三個錐形瓶（規格：150ml），酸式滴定管（規格：50ml）。

1.2 主要化學試劑

銅精礦樣品BSJ-1107，密度為1.19g/ml的HCl，硝硫混酸（HNO3密度為1.42g/ml，硫酸密度為1.84g/ml），密度為4g/ml的Na2CO3溶液，Na2S2O3·5H2O標準溶液。

制備：用天平量取Na2S2O3·5H2O標準溶液100g，加入到1000ml規格的燒杯內，向其中滴入500mlNa2CO3溶液，然后轉移至10L規格的棕色試劑瓶內。用蒸餾水進行稀釋，保證溶液約為10L，將1mlCHCl3加入溶液中，放置兩周左右時間。實際應用的過程中應該進行過濾，補充加入1mlCHCl3，放置兩小時。

1.3 實驗原理

混酸處理銅精礦之后，呈現黑色的殘留物質會慢慢發生炭化，鹽溶液中銅會完全溶解，把NH4HF2飽和溶液加入其中，以掩蔽鐵離子。采用乙酸-乙酸銨溶液對溶液酸堿度進行調節，使其保持在3.0～4.0范圍之間，對碘離子的還原性以及銅離子的氧化性進行運用，使I2從中析出。采用聚乙烯醇和淀粉當作指示劑，使用Na2CO3溶液對溶液中的I2進行滴定，這樣便能夠測量其中銅離子的含量。

1.4 分析步驟

用天平量取銅精礦0.5000g，加入到250ml規格的燒杯內，加入少量水，然后把10mlHCl溶液加入其中，將電熱板調節至低溫加熱5min～8min，并將硝硫混酸溶液20ml加入其中，蓋好表皿，搖晃均勻，繼續加熱。銅精礦體積稍微變小時，將5ml硝硫混酸加入溶液中，直到沒有黑色殘留物質后，將電熱板調節至高溫進行加熱，直到銅精礦完全溶解，將表皿取下進行冷卻處理。取來30ml水對表皿進行清洗，放置在電爐上加熱三分鐘，保證鹽類充分溶解，取下對其進行冷卻。將乙酸-乙酸銨溶液加入溶液中，直到顏色不發生變化再加入3ml～5ml，之后將NH4HF2溶液加入其中，直到紅色物質完全消失，用水對燒杯進行沖洗，將溶液搖勻。把2g～3gKI加入到溶液中，使其充分溶解，加入Na2S2O3·5H2O溶液直到呈現淡黃色，將指示劑加入其中，繼續滴加直到藍色慢慢消失便為終點[2]。

1.5 結果計算

w（Cu）=T×(V1-V0）/m×100%

這個計算式中T是Na2S2O3·5H2O標準溶液的滴定度，代表1mlNa2S2O3·5H2O標準溶液對應銅的質量；V1是滴加試樣過程中Na2S2O3·5H2O標液消耗量；V0是滴加空白樣溶液過程中Na2S2O3·5H2O標液的消耗量；m代表稱量銅精礦的質量。

2 分析方法及討論

聚乙烯醇屬于多羥基化合物，呈現粉末狀或是絮狀，其可溶于水，在大部分有機溶劑中不會溶解。對于乙烯醇單體而言，其并不穩定，所以聚乙烯醇不可以由乙烯醇的單體進行聚合而生成，只可以利用聚醋酸乙烯酯的水解來生成[3]。

2.1 聚乙烯醇溶液制備

首先可以在約為20度的水中實施分散處理，讓其發生溶脹，之后結合純度選取適當溫度，PVA17-88聚乙烯醇的醇解度是（88.1±1.4）%，需要在95度的條件下才會溶解。因為試劑的具體配制中溫度起到十分重要的作用，配制過程中需要對溫度加以控制，溫度偏低或是偏高都會給最終的顯色效果帶來影響，所以溶解中需要一邊攪拌一邊加熱，采用緩慢加熱的方式，直至充分溶解，在這一溫度下維持兩個小時才能實際應用。

2.2 準確度和精密度實驗

標準方法：銅精礦溶液充分溶解之后，將2g～3gKI加入溶液之中，搖晃均勻。立刻將Na2S2O3·5H2O標液加入其中，直至顯現淡黃色，這時把1%濃度的2ml淀粉溶液加入其中，溶液會顯現藍紫色。保持滴定讓藍色慢慢變淺，將0.5g～1gKSCN加入其中，搖晃均勻，滴定至顏色完全消失便是終點。

本方法：將適量KI固體加入到溶液中，在產生I2后加入Na2S2O3·5H2O標液，在接近終點的過程中滴定2毫升φ=5%的聚乙烯醇，一滴一滴的加入，在溶液顏色從原本的紅色轉變為淺乳白色時便是終點。

選擇BSJ-1107當作樣品，用濃度均為1%的淀粉溶液與聚乙烯醇溶液當作指示劑，作n=6分次實驗。該方法用聚乙烯醇作為指示劑測定銅精礦中銅的含量，與標準方法所得結果做出對比，如表1所示。

表1 準確度和精密度結果對比

從表1中能夠得知，雖然使用聚乙烯醇和淀粉溶液當作指示劑都與標準值相近，然而相較于聚乙烯醇而言，淀粉作為指示劑終點的判斷會相對不夠明顯，數據重現性相對較差?？偨Y兩種實驗方法得出：相較于標準方法而言，運用聚乙烯醇作為指示劑所得到的結果，不僅樣品的均值與銅精礦中銅的真實含量更加接近，同時相對標準偏差也很小。說明聚乙烯醇作為指示劑具有較高的準確度，實驗中變色現象較為明顯，容易觀察，性能相對較為平穩，適合于銅精礦中銅含量的分析測定。

2.3 穩定性實驗

將淀粉和聚乙烯醇放在酸性條件下一天、一周和一個月的時間，用標準物質作為樣品測定他們在實驗中的穩定性。

淀粉溶液：淀粉和I2形成藍色物質，然而需要配制不久的淀粉溶液才可以確保分析結果更為穩定，溶液放置時間較長（通常在一周之上），顯色反應就會較為遲鈍，終點的變化也不夠明顯。

聚乙烯醇：聚乙烯醇和I2形成紅色物質，配制的聚乙烯醇溶液在放置三個月之后依然不會變質，實際滴定中顯色較為迅速且靈敏，終點也容易觀察。不需要現配制現使用，存儲時間較長，同時具有很高的穩定性。

3 結語

綜上所述，我們能夠看到，在銅精礦銅含量的分析測定中采用聚乙烯醇作為指示劑具有十分良好的效果，該指示劑變色較為靈敏，適用范圍更加寬廣，銅精礦中銅含量的測定更加接近真實值，是一種值得推廣使用的指示劑。