鐵礦石中全鐵分析原理全面解析

摘 要：本文主要對涼山礦業股份有限公司所用的全鐵分析方法進行解析，詳細說明每種藥品的作用，并對其中的原理進行全面細致的分析，旨在讓本公司的化驗員能夠對全鐵分析做到知其然更知其所以然，以便更好地為公司生產服務。

關鍵詞：鐵精；全鐵；重鉻酸鉀；碘酸鉀；容量法

1 概述

拉拉公司生產的鐵精礦主要成分是Fe3O4，本公司所用的鐵含量的測定方法是重鉻酸鉀滴定法。

礦樣經鹽酸分解完全后，用SnCl2將Fe3+還原為Fe2+，過量的SnCl2以淀粉為指示劑，用碘酸鉀氧化至溶液呈淺藍色，再加入Ag2SO4至藍色消失，以除出I-；在磷酸介質中，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用重鉻酸鉀標準溶液滴定Fe2+。

2 主要試劑濃度及配制

①氯化亞錫：10%溶液。100g氯化亞錫溶于100mL鹽酸中，低溫加熱攪拌至溶液清亮，冷卻后稀釋至1000mL；②淀粉指示劑：0.5%。2.5g淀粉用少量水潤濕后，溶于500mL沸水中，再次加熱至沸；③碘酸鉀：0.0065mol/L。1.4g碘酸鉀溶于用KOH調好pH的弱堿性溶液中，加入3-5gKI，稀釋至1000mL；④硫酸銀：0.5%溶液。5g硫酸銀加水至1000mL，反復攪拌至硫酸銀溶解完全；⑤二苯胺磺酸鈉指示劑：0.5%水溶液。2.5g二苯胺磺酸鈉溶于水中，稀釋至500mL；⑥硫磷混酸：1+1+1。將相同體積硫酸（或磷酸）延燒杯內壁緩緩注入水中，并不停攪拌，再次注入相同體積磷酸（或硫酸）。

3 鐵精礦的溶解

稱取樣品0.1000g于250mL三角瓶內，加入1mL飽和氟化鈉溶液，加入濃鹽酸15mL低溫加熱，滴加1滴過氧化氫助溶，礦樣溶完后取下，趁熱用SnCl2還原，滴加至溶液黃色剛好消失。加水70mL，冷卻。

鹽酸是最常用的強酸之一，主要用于溶解大部分金屬及其合金、氧化物、碳酸鹽、有機及無機堿。

Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O

天然礦物中含有硅酸鹽，為使被硅酸鹽包裹的鐵完全釋放出來，需要加入1mL飽和氟化鈉溶液，F-與硅作用生成易揮發的SiF4。

為使樣品分解完全，在溶解鐵樣時加入1滴雙氧水，鹽酸和雙氧水連用時可產生具有強氧化作用的初生態氯和氯氣或氯化亞硝酰（NOCl）。也可以加入少量SnCl2助溶，以加速溶解的速度和增加溶解的完全程度。

FeCl3在超過100℃時易揮發到空氣中，所以要在低溫下分解，如果加熱至沸，同樣也會造成鹽酸的損失。

趁熱加入SnCl2溶液，是因為Sn2+還原Fe3+的反應在室溫下進行得很慢，當溫度接近沸騰時，可大大加快反應過程。

2Fe3+ + Sn2+ = 2Fe2+ + Sn4+

加入70mL水主要起到稀釋和降溫的作用，防止在高濃度和高溫下，Fe2+被空氣氧化。

4 鐵元素的滴定

加入0.5%淀粉2mL左右，滴加碘酸鉀溶液至溶液呈淺藍色，再滴加硫酸銀溶液至藍色消失并出現黃色，過量1滴，加入硫磷混酸20mL，加入二苯胺磺酸鈉指示劑4滴，以重鉻酸鉀標準溶液滴定至穩定紫色出現。

碘酸鉀可除去混合溶液中過量的二氯化錫：

6H+ + 3Sn2+ + IO3-=3Sn4+ + I- + 3H2O

過量的碘酸鉀在酸性介質中與碘化鉀生成碘：

IO3- +5 I- + 6H+ = 3I2 + 3H2O

碘可使淀粉變藍，所以當鐵混合溶液呈藍色時，則說明其中剩余的二氯化錫已被清除完全。但是I2與淀粉生成的藍色會影響終點的判斷，要用硫酸銀除去生成的I2：

I2 + H2O = HI + HIO

I- + Ag+ = AgI↓（黃色）

次碘酸不穩定，遇光易分解：

2HIO = HI +O2↑

如此即可除盡其中的I2。

加入20mL硫磷混酸溶液，H2SO4是為了保證滴定所需的酸度；H3PO4與Fe3+形成無色配離子[Fe（HPO4）2]-，既可消除FeCl3黃色對終點色變的影響，又可降低Fe3+ / Fe2+電對的電位，使突躍范圍變寬，便于指示劑的選擇。（在H3PO4介質中，Fe2+的穩定性較差，加入硫磷混酸后應盡快進行滴定。）

6Fe2+ + Cr2O72-+ 14H+ = 6Fe3+ 2Cr3+ + 7H2O

二苯胺磺酸鈉在酸性溶液中以無色苯胺磺酸形式存在，在被重鉻酸鉀溶液氧化時，生成紫色二苯聯苯磺酸。二苯胺磺酸鈉與重鉻酸鉀反應速度本來很慢，由于微量Fe2+的催化作用，使其與重鉻酸鉀的反應迅速進行，變色敏銳。由于指示劑被氧化時也消耗重鉻酸鉀，應嚴格控制其用量。

5 結語

本方法針對四川省攀西地區落凼礦山的磁鐵礦，及由此選出的鐵精粉進行化驗分析，其他類型的鐵礦原石因溶解方法不同，含量測定方法及其原理不可生搬硬套。本方法除去過量氯化亞錫的過程，一是消除了因使用過量三氯化鈦易將之前加入的氯化亞錫再次還原為二價亞錫，影響全鐵的含量，同時避免了重復使用重鉻酸鉀滴定；二是消除了使用二氯化汞對環境的危害。本方法具有操作簡單、重現性好、準確度高等特點，適合大批量樣品的測量。

參考文獻：

[1]張燮主編.工業分析化學[M].北京：化學工業出版社，2008.

[2]劉珍主編.化驗員讀本[M].北京：化學工業出版社，2004.

[3]浙江大學編.無機及分析化學[M].北京：高等教育出版社，2003

作者簡介：

尤新民（1987- ），男，漢族，安徽亳州人，當前職務：技術員，當前職稱：工程師，本科學歷，研究方向：礦石分析。