氟硅酸鉀滴定法測定鋅精礦中的SiO2

丁曉彤

（山東省冶金科學(xué)研究院有限公司，山東 濟(jì)南250014）

1 前 言

隨著我國冶煉產(chǎn)能的不斷增加，各個企業(yè)對于鋅精礦的需求量越來越大［1］。鋅精礦作為一種非常重要的工業(yè)生產(chǎn)原料，其質(zhì)量直接關(guān)系到冶煉企業(yè)利潤空間。鋅精礦中含有的SiO2會影響其產(chǎn)品質(zhì)量，因此，為了提高冶煉產(chǎn)品品質(zhì)，需加強(qiáng)對鋅精礦中SiO2含量的測定與分析。常用的SiO2分析方法有高氯酸脫水重量法、動物膠凝聚法、硅鉬藍(lán)分光光度法、X 熒光光譜法、氟硅酸鉀滴定法等［2-6］。其中，動物膠凝聚法分析結(jié)果較為準(zhǔn)確，但過程繁瑣，耗時較長；硅鉬藍(lán)分光光度法溶樣時間較長，顯色液不穩(wěn)定；X 熒光光譜法簡單快速，但鋅精礦成分復(fù)雜，干擾較多，分析結(jié)果不夠準(zhǔn)確可靠。對比較而言，氟硅酸鉀滴定法操作簡便，快速，準(zhǔn)確性較好，能夠滿足要求［7］。

傳統(tǒng)的氟硅酸鉀滴定法采用的溶樣方法多數(shù)為酸溶［8］，溶樣過程中使用大量氫氟酸，對人體的傷害較大，且鋅精礦較為難溶，酸溶較難溶清［9］。本研究采用堿融的方法，以KOH 為熔劑于鎳坩堝中650 ℃熔融試樣，采用氟硅酸鉀滴定法測定其中的SiO2，結(jié)果令人滿意。

2 實驗部分

2.1 試 劑

NaOH；KOH；KCl；鄰苯二甲酸氫鉀，基準(zhǔn)試劑105 ℃烘干2 h；HNO3；鹽酸（1+1）；KF溶液200 g/L，稱取100 g KF 溶于300 mL 水中，加入100 mL HNO3，用水稀釋至500 mL，加入KCl 固體至飽和，混勻后干過濾至塑料瓶中備用；KCl 洗滌液5%，稱取45 g KCl 溶于600 mL 水中，加入300 mL 無水乙醇，混勻；KCl-乙醇溶液，稱取5 g KCl溶于50 mL水中，加入50 mL 乙醇混勻；酒石酸鉀鈉溶液10 g/L，稱取10 g 酒石酸鉀鈉溶于1 L 水中，煮沸后加入5滴酚酞-乙醇溶液，用NaOH溶液（0.2 mol/L）中和至微紅色；NaOH 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液0.1 mol/L，稱取110 g NaOH 溶于100 mL 無CO2的水中，混勻后注入聚四氟乙烯容量瓶中，密閉放置至溶液清亮。用塑料量筒量取27 mL上述NaOH鈉溶液的上清液，用無CO2的水稀釋定容至5 L，混勻；NaOH溶液0.2 mol/L，用塑料量筒量取11 mL上述NaOH溶液的上清液，用無CO2的水稀釋定容至1 L，混勻；酚酞-乙醇溶液10 g/L。實驗用水為去離子水，所用試劑均為分析純。

2.2 NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的標(biāo)定

稱取3 份0.750 0 g 鄰苯二甲酸氫鉀分別置于300 mL錐形瓶中，加入50 mL無CO2的水溶解，滴加2滴酚酞-乙醇溶液，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液呈粉紅色并保持30 s 不褪色，記錄滴定體積。隨同做空白實驗。標(biāo)定結(jié)果計算公式為：

式中：c為NaOH 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的實際濃度，mol/L；m為鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量，g；V1為標(biāo)定時，滴定鄰苯二甲酸氫鉀消耗的NaOH 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；V2為標(biāo)定時，滴定空白試劑溶液消耗的NaOH 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；M為鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質(zhì)量，204.22 g/mol。

取3次標(biāo)定結(jié)果的平均值。

2.3 實驗方法

準(zhǔn)確稱取0.2 g試樣（精準(zhǔn)至0.000 1 g）于30 mL鎳坩堝中，加入2 g 固體KOH，電爐上加熱熔融搖勻，移入650 ℃馬弗爐中熔融10 min，取出冷卻。將坩堝移入400 mL聚四氟乙烯燒杯中，加10 mL熱水，蓋上表面皿，待坩堝內(nèi)的熔融物作用完畢后，將坩堝內(nèi)的物質(zhì)倒入聚四氟乙烯燒杯，沿坩堝壁滴加鹽酸（1+1）清洗坩堝，用盡量少的熱水洗凈坩堝（控制總體積不要超過50 mL）。加入16 mL HNO3，混勻，冷卻至室溫，然后向溶液中加入固體KCl 至飽和，6 mL KF 溶液，振蕩5 min 后靜置10 min。用中速濾紙于塑料漏斗中過濾，KCl 洗滌液洗滌聚四氟乙烯燒杯及濾紙各3 次，棄去濾液，將濾紙及沉淀一同移入原聚四氟乙烯燒杯中。加入10 mL KCl-乙醇溶液，滴加20 滴酚酞乙醇溶液，用NaOH 溶液中和大部分游離酸，小心搗碎濾紙，以NaOH 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴至淡粉色，此時不計讀數(shù)。加入150 mL煮沸的酒石酸鉀鈉溶液，趁熱以NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至微紅色為終點，記錄消耗的體積，按式（2）計算試樣中硅的含量。

式中：c為NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的實際濃度，mol/L；V3為滴定試液消耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；V3為滴定空白試劑溶液消耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；M為1/4 SiO2的摩爾質(zhì)量，15.02 g/mol；m0為試樣的質(zhì)量，g。

計算結(jié)果表示為小數(shù)點后兩位。

3 結(jié)果與討論

3.1 熔劑的選擇

常見的堿金屬氫氧化物NaOH 與KOH 熔劑均對SiO2的熔解力較強(qiáng)，但Na3AlF6與Na2TiF6在水中的溶解度均比相對應(yīng)的K3AlF6與K2TiF6小的多。未溶于水的Na3AlF6與Na2TiF6沉淀，同K2SiF6沉淀一起于濾紙上，水解后生成氫氟酸，影響SiO2的測定。因此，選擇KOH熔劑可降低Al、Ti對于測定產(chǎn)生的干擾。同時，KOH 熔劑進(jìn)入試液后，經(jīng)過HNO3酸化，成為H2SiF6的沉淀劑，有利于生成K2SiF6沉淀，因此，本實驗選擇KOH為熔劑。

3.2 熔樣溫度及條件

KOH熔劑較為活潑，易溢出，經(jīng)實驗表明，熔融溫度為650 ℃，熔融時間為10 min較為合適。溫度過高試樣會溢出，溫度過低需延長熔融時間。同時，在放入馬弗爐熔融之前，必須于電爐上加熱至熔融狀態(tài)，否則650 ℃熔融時，試樣易溢出坩堝，導(dǎo)致實驗失敗。

3.3 指示劑與試劑空白

滴定反應(yīng)原理為中和反應(yīng)，其滴定終點pH 值約為7.5～8.3，因此選擇酚酞為指示劑，滴定至微紅色為終點。因試劑質(zhì)量問題等因素，可能存在空白值，因此隨同試料做試劑空白。

4 樣品分析

4.1 精密度實驗

選擇含量不同的鋅精礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照本方法進(jìn)行實驗分析，結(jié)果見表1。從表中可以看出，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=5）均≯0.36%。因此，本法測定鋅精礦中SiO2重復(fù)性較好，精密度與準(zhǔn)確度能夠滿足分析要求。

表1 鋅精礦樣品中SiO2含量的分析結(jié)果 %

4.2 比對實驗

選擇兩個鋅精礦樣品，按照本方法測定其中的SiO2含量，并與按照國標(biāo)方法鉬藍(lán)分光光度法測得的數(shù)值進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。分析可得，兩種方法測得的結(jié)果相近，表明采用氟硅酸鉀滴定法測定鋅精礦中SiO2含量具有較高的準(zhǔn)確性。

表2 對比實驗結(jié)果%

4.3 加標(biāo)回收實驗

選擇鋅精礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）07167 為基體，采用氟硅酸鉀滴定法，分別加入不同量的SiO2標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)回收實驗，測定結(jié)果見表3。由表3可知，試液中不同含量的SiO2的加標(biāo)回收率都能達(dá)到98%以上，結(jié)果令人滿意。

表3 鋅精礦樣品中SiO2加標(biāo)回收分析結(jié)果 %

5 結(jié) 語

本研究采用氟硅酸鉀滴定法測定鋅精礦中SiO2的含量，樣品經(jīng)KOH 堿融后完全分解，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=5）≯0.36%，經(jīng)加標(biāo)回收實驗，加標(biāo)回收率為98%～101%，測定結(jié)果較為滿意。該方法能夠滿足鋅精礦的分析要求，可用于實際樣品分析。