磷礦石中P2O5測定試劑用量的探索

蘇紅偉

摘 要：測定磷礦石中的P2O5的方法有磷鉬酸哇啉重量法和容量法，容量法測定的方法是在酸性介質(zhì)中，正磷酸根與喹鉬檸酮沉淀劑反應生成黃色的磷鉬酸喹啉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、酸堿滴定、計算，即可求出五氧化二磷含量，本實驗通過減少稱取試樣的稱取量和沉淀劑的用量進行分析，得到準確的分析結果，從而減少稱取試樣的稱取量和沉淀劑的用量，達到降低成本的目的。

關鍵詞：P2O5;測定;沉淀劑;減少;稱樣量

磷礦石的好壞是用磷礦石中P2O5的百分含量表示，P2O5的百分含量越高磷礦石的品位就越高。在測定P2O5的過程中，通常是稱取0.1克試樣量和加入50～60mL沉淀劑，試劑用量主要是沉淀劑的用量，可以通過減少試樣的稱取量減少為0.05g（精確至0.0002g）和減少沉淀劑的用量加入30mL沉淀劑即可，從而達到降低P2O5測定的試劑用量。

1 P2O5測定方法的理論依據(jù)及詳細的方法

1.1 磷鉬酸喹啉重量法（仲裁法）

1.1.1 方法原理

在酸性介質(zhì)中，正磷酸根與喹鉬檸酮沉淀劑反應生成黃色磷鉬酸喹啉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量、即可求出五氧化二磷含。

1.1.2 儀器設備

玻璃坩堝：4號，濾板孔徑：5～15μm，容積：30mL，

烘箱：附溫度自動控制器，應保持180±2℃。

1.1.3 試樣

試樣通過125μm試驗篩（GB6003），于105～110℃

干燥2h以上，置于干燥器中冷卻至室溫。

1.1.4 分析測定

按磷鉬酸喹啉重量法進行操作測定。

1.2 本次實驗采用磷鉬酸喹啉容量法

1.2.1 P2O5測定原理

用酸提取磷礦中的磷含量，用硝酸吸收磷含量及其氧化物并將其氧化為正磷酸。

P+5HNO3→H3PO4+5NO2+H2O

PmOn+（5m-2n）HNO3→mH3PO4+（5m-2n）NO2+（m-n）H2O

正磷酸在酸性溶液中和鉬酸根離子反應生成磷鉬雜多酸：

H3PO4+12MoO42-+24H+→H3（PO4·12MoO4）·H2O+ 11H2O

磷鉬雜多酸是一種分子較為龐大的典型雜多酸，能夠和分子較大的堿溶液生成溶解度很小的難溶性鹽。因此，在定量分析中，常使磷酸鹽在硝酸的酸性溶液中與鉬酸鹽、喹啉作用生成黃色磷鉬酸喹啉沉淀來進行五氧化二磷的測定，反應按下式進行：

H3PO4+12MoO42-+3C9H7N+24H+→（C9H7N）3H3（PO4·12MoO3）·H2O+11H2O

1.2.2 P2O5測定的儀器設備和試劑

1.2.2.1 儀器設備

電子天平、燒杯、玻棒、表皿等。

1.2.2.2 試劑溶液

①檸檬酸--硝酸鋁混合溶液;稱32g檸檬酸和90g硝酸鋁混合后加水溶解完全，用水稀釋至1000mL;②硝酸溶液：1+1;③0.1mol/L的鹽酸標準溶液;④0.25mol/L的氫氧化鈉標準溶液;⑤百里香酚藍--酚酞指示劑：1份0.1%百里香酚藍乙醇溶液+3份0.1%酚酞乙醇溶液;⑥喹鉬檸酮沉淀劑：溶液A：稱取350g鉬酸鈉，用500mL水溶解;溶液B：稱取300g檸檬酸，用500mL水溶解，加425mL硝酸;溶液C：將溶液A加入到溶液B中，混勻;溶液D：將175mL硝酸和500mL水混勻，加25mL喹啉;溶液E：將溶液D加入溶液C中，混勻，靜置過夜，過濾，于濾液中加入1400mL丙酮，加水稀釋到5L。將溶液置于暗處，避光避熱保存。

1.2.3 P2O5測定分析步驟

稱取0.05克（精準至0.0002g）試樣于250mL燒杯中，加入20mL檸檬酸--硝酸鋁混合溶液，電熱板（或電爐）小火加熱近干，用水沖洗表皿和燒杯壁并加蒸餾水約100mL，

加入10mL（1+1）硝酸，蓋上表皿，加熱至沸，取下，用少量水沖洗表皿和杯壁。在不斷攪拌下加入30 mL喹鉬檸酮沉淀劑，加熱微沸1min，取下燒杯，冷卻至室溫，冷卻過程中攪拌3～4次，靜置沉降。過濾至墊有脫脂棉和紙漿的漏斗中，先將上層清液濾完，然后以傾斜法洗滌沉淀2次，將沉淀全部轉移至漏斗中，再用水洗滌燒杯和漏斗4～6次，至到濾液呈中性（pH試紙或AgNO3檢測）。將漏斗中的沉淀轉入原燒杯中，用0.25mol/L的氫氧化鈉標液將沉淀完全溶解，加入2～3滴百里香酚蘭--酚酞指示劑，用0.1mol/L的鹽酸標液滴定至溶液由紫色變?yōu)榱咙S色到達終點。

1.2.4 P2O5含量計算

2 沉淀劑減少用量的提出

理論上：每10mL沉淀劑可以沉淀8mg P2O5，根據(jù)容量法分析對消耗滴定劑體積的要求，進行沉淀時，如溶液中含 P2O5為20～30mg，溶液的總體積為150mL，則沉淀劑過量50%，即通常加入50～60mL沉淀劑。

本實驗樣品稱取量為0.05g（精確至0.0002g），是針對磷礦石中P2O5含量在20%-30%之間，樣品0.05g試樣中含有P2O5為15 mg。所以在溶液中加入20～30mL的沉淀劑就足夠了，把以往加50mL的沉淀劑改為加30mL沉淀劑，每個P2O5項目的測定過程中可以減少20mL的沉淀劑。

減少稱取試樣量和沉淀劑用量后P2O5分析方法的驗證（如下表1）。

由表1可知：減少稱取試樣量和減少沉淀劑的用量測得的數(shù)據(jù)，算出的相對誤差和標準偏差在允許范圍之內(nèi)，所以減少稱取試樣量和減少沉淀劑的用量測得的數(shù)據(jù)，準確度和精密度是很高的。

同時做了稱樣量為0.08g、0.06g、0.04g、0.03g、0.02g等分別加入沉淀劑用量為40mL、30mL、20mL、10mL等交差測定，結果波動大，且準確度和精密度不在要求范圍內(nèi)，結果不理想。

3 減少沉淀劑用量的加入，在生產(chǎn)實踐中的應用

通過實驗性測定，采用減少稱取試樣量和減少沉淀劑的用量對磷礦公司去年P2O5測定試劑成本降低（如下表2）。

由表2可知，減少稱取試樣量和減少沉淀劑的用量方法，從測定結果的準確度和精密度及節(jié)約試劑成本，改善操作等諸多方面講都是可行的，可靠的。

4 分析過程中的注意事項

4.1 分解試樣應注意

分解要完全，分解過程中應注意不能溶干，因為溶干就生成偏磷酸根而不是正磷酸根。

4.2 沉淀劑的組成

“喹鉬檸酮”是由喹啉、鉬酸鈉、檸檬酸和丙酮配制而成。其中檸檬酸的作用是與鉬酸鈉生成配合物，降低鉬酸根離子濃度，防止形成硅鉬酸喹啉沉淀干擾測定。丙酮的作用是增加喹啉的溶解度，并使沉淀顆粒增大而疏松便于洗滌。

4.3 沉淀的洗滌

采用“少量多次”的方法洗滌沉淀，即每次加入少量洗液（此方法中用蒸餾水洗滌），洗后盡量瀝干，再加第二次洗液，這樣可以提高洗滌效率。洗滌次數(shù)為6～8次，或規(guī)定洗至流出液無Cl-為止（洗幾次后用小試管或小表皿接取少量濾液，用硝酸酸化后的AgNO3溶液檢查濾液中是否還有Cl-，若無白色渾濁，即可認為洗滌干凈，否則需進一步洗滌）。

5 結論

減少稱取試樣量和減少沉淀劑的用量方法，能夠保證測定準確度和精密度，達到實驗測定的要求，按云南省某磷礦公司每年測定15000個磷試樣，該公司化驗室執(zhí)行減少稱取試樣量和減少沉淀劑的用量方法，從測定結果的準確度和精密度及節(jié)約試劑成本，改善操作等諸多方面講都是可行的，可靠的。是可以用于生產(chǎn)實踐中，希望能推廣采用。

參考文獻：

[1]湖南省礦產(chǎn)測試利用研究所.磷礦石分析[M].北京：地質(zhì)出版社，1995.

[2]全國肥料和土壤調(diào)理劑標準化技術委員會.化學工業(yè)標準匯編[M].北京：中國標準出版社，2000.

[3]劉世純.實用分析化驗工讀本[M].北京：化學工業(yè)出版社，1999.

[4]劉珍.化驗員讀本（上冊）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[5]高軍林等.化學分析技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.

[6]杭州大學化學系分析化學教研室.分析化學手冊（第二分冊）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.