硫酸亞鐵銨還原-硅鉬藍分光光度法測鐵礦石中硅的含量

王翠

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局703隊 伊寧 835000）

1 引言

硅含量是鐵礦石質量控制的主要技術指標，其測定方法有重量法、氟硅酸鉀容量法、分光光度法等。重量法是經典的測定方法，準確度高，但操作繁瑣、花費時間長;分光光度法簡便、快速、靈敏度高。本方法適用于天然鐵礦石、鐵精礦、燒結礦和球團礦中硅含量的測定。

2 實驗部分

2.1 主要儀器和試劑

⑴722S可見分光光度計。

⑵混合熔劑:取3份無水碳酸鈉與1份硼酸研細混勻。

⑶ 硫酸：ρ=1.84g/mL。

⑷硫酸：5+95。

⑸鉬酸銨溶液50g/L。儲存于塑料瓶中。

⑹草酸溶液50g/L。

⑺硫酸亞鐵銨溶液30g/L。

稱取3g硫酸亞鐵銨，加入1mL硫酸（1+1），用水稀釋至100mL，溶解后過濾使用。此溶液放置時間不宜過長,一般不超過7天。

⑻二氧化硅儲備溶液200.0μg/mL。

稱取0.2140g在1000℃下灼燒至恒重的高純二氧化硅（99.9%以上）,置于盛有4g混合熔劑的鉑坩堝中,仔細混勻,再覆蓋1g混合試劑，蓋上鉑蓋，于900～950℃下熔融分解30min,取出，緩緩轉動使熔融液體均勻分布在坩堝內壁并冷卻，將坩堝和蓋子放入盛有水的聚四氟乙烯燒杯中，低溫加熱浸取，洗出坩堝和蓋。冷卻至室溫，將浸取液移入500mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻后立即移入塑料瓶中貯存。

⑼二氧化硅標準溶液50.0μg/mL。

準確移取25mL二氧化硅儲備溶液于100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度，混勻，立即移入塑料瓶中保存。

2.2 實驗方法

2.2.1 試料分解

稱取0.2000g樣品置于盛有4g混合熔劑的鉑坩堝中，仔細混勻，再覆蓋1g混合熔劑，蓋上鉑蓋，于900～950℃下熔融分解15～30min,取出坩堝，緩緩轉動坩堝使熔融液體均勻分布在坩堝內壁并冷卻，將冷卻后的坩堝置于盛有200mL硫酸的燒杯中低溫加熱浸取，洗出鉑坩堝及蓋，冷卻至室溫，將浸出液移入250mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻，備用。如有沉淀，采用干過濾法過濾。

2.2.2 空白試驗

稱取與試料量相同的高純三氧化二鐵（鐵含量大于99.98%），隨同試料做空白試驗。

2.2.3 顯色

移取5.00mL（當硅含量小于1%時，分取10.00 mL）上述試液兩份于100mL容量瓶中,一份用作顯色液，一份用作參比液。

（1）顯色液

取其中一份試液，加5mL鉬酸銨溶液（50g/L）,加30mL水搖勻，放置15min（當室溫低于15℃時，放置40min或于沸水浴中加熱30s后立即冷卻）。加入10mL草酸溶液（50g/L）,搖勻，溶液清亮后30s內加入10mL硫酸亞鐵銨溶液（30g/L）,用水稀釋至刻度，混勻,放置10min。

（2）參比液

將另一份試液，加入10mL草酸溶液（50g/L），5 mL鉬酸銨溶液（50g/L），10mL硫酸亞鐵銨溶液（30 g/L），用水稀釋至刻度，混勻,放置10min。

2.2.4 測量吸光度

于分光光度計波長760nm處，用2cm比色皿測量吸光度,減去空白試驗溶液的吸光度，在工作曲線上查出試液中的硅量。對硅含量低于0.5%的試料，可選擇在810nm處測量吸光度。

2.2.5 硅含量的計算

按以下公式計算試樣中硅含量（質量分數）ω（SiO2）:

式中：m為在校準曲線上查取顯色液中的硅量，μg；V為分取試液的體積，mL;V0為試料溶液稀釋體積，mL；m0為試料量，g。

3 結果與討論

3.1 共存離子的影響

磷、砷與鉬酸銨生成的黃色鉻合物也能被還原成藍色使測定受到干擾。加入草酸可使磷、砷雜多酸在較大酸度下被迅速分解而消除其干擾。加入草酸還可以增加Fe2+的還原能力并消除Fe3+的黃色干擾。但由于草酸對硅鉬雜多酸有緩慢分解作用,所以本試驗加入草酸后,立即加入硫酸亞鐵銨溶液,將硅鉬黃還原為硅鉬藍,使測定結果比較穩定。鐵量多時會降低靈敏度,但同時可提高顏色穩定性,故在標準曲線中加入一定量的鐵。鋁、銅、鈦、鎳、錳、鎂等元素的存在對測定無顯著影響。

3.2 溫度與顯色時間

硅鉬雜多酸的生成隨溫度的升高而加快,隨時間的增加而完全。提高溫度可以增大顯色酸度范圍和加快顯色速度,但加熱會降低硅鉬雜多酸的穩定性,使硅的測定結果偏低或無法測定。試驗中,加鉬酸銨后在室溫下放置15min,硅鉬黃充分顯色,并且至少可以穩定1h。

3.3 工作曲線的線性

分取標準系列 0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 μg/mL二氧化硅標準溶液于100mL容量瓶中，加10 mL空白試驗溶液，按試樣分析方法顯色測得SiO2吸光度數據見表1。

表1 測SiO2標準曲線表

3.4 準確度與精密度

對三個國家標準物質分別為R-715,R-717,GBW07830進行6次測定，分別計算出他們的平均值、標準偏差、相對標準偏差，測得的結果見表2。

表2 準確度與精密度

從表2中可以看出三個國家標準物質R-715,R-717,GBW07830的測定值與標準值相符，方法的標準偏差為0.025%～0.056%，相對標準偏差為0.011%～0.070%。

4 結論

通過以上試驗結果表明，采用硅鉬藍光度法測定SiO2，其操作方法較簡便，效率較高，不需要特殊設備和條件，容易掌握,有較好的重現性和穩定性。