滴定法測定鐵礦石中的磷含量

何召齡

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局703隊 伊寧 835000）

磷在自然界主要呈磷酸鹽狀態(tài)存在。磷含量是鐵礦石質(zhì)量控制的主要技術(shù)指標(biāo)，其測定方法有滴定法、分光光度法等。分光光度法簡便、快速，但檢測范圍窄。用滴定分析法測定磷，快速而又準(zhǔn)確，無論含磷量高低均可應(yīng)用。是目前使用最廣的方法之一。在各種滴定法中，以酸堿滴定法最為常見，其次是絡(luò)合滴定，氧化還原和沉淀滴定法則使用甚少。本方法適用于鐵礦石、鐵精礦、燒結(jié)礦和球團礦中磷含量的測定。

1 主要試劑

（1）無水碳酸鈉、硝酸鈉、鹽酸（1+4）、硝酸（2+100）

（2）硫酸、高氯酸、氫氟酸、氨水、去二氧化碳水

（3）硝酸銀溶液10g/L；碳酸鈉溶液10g/L；氫溴酸、過氧化氫、鄰苯二甲酸氫鉀、硝酸銨溶液300g/L；三氯化鐵溶液9g/L。

（4）硫酸鐵溶液50g/L：在100ml的硫酸（1+30）中溶解5g的七水合硫酸亞鐵。

（5）鉬酸銨溶液：稱取40g結(jié)晶鉬酸銨溶于300ml溫水和80ml 氨水中冷卻，在攪拌下分?jǐn)?shù)次徐徐傾入600ml硝酸（1+1）中。

（6）甲基紅溶液2g/L；酚酞溶液50 g/L

（7）氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液c（NaOH）≈0.1mol/L：稱取4g氫氧化鈉溶于1000ml干塑料瓶中。標(biāo)定：稱取0.5000g 鄰苯二甲酸氫鉀，加100ml 水，4 滴酚酞溶液，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至淺紅色。

（8）硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液c（HNO3）≈0.1mol/L：取6.5ml 硝酸用水稀釋至1000ml，混勻。標(biāo)定：分取20.00ml 標(biāo)準(zhǔn)溶液，加熱煮沸稀釋至100ml，加4 滴酚酞溶液，以硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至無色。

2 實驗方法

稱取0.1000g 樣品置于250ml 燒杯中，加入20ml鹽酸在電熱板上加熱1h，加5ml硝酸，10ml高氯酸蓋上表面皿，繼續(xù)加熱至產(chǎn)生濃厚的高氯酸白煙10min冷卻，加10ml 鹽酸、40ml 熱水，用中速濾紙過濾，用（1+4）的鹽酸洗滌燒杯和殘渣至無三氯化鐵的黃色，用熱水洗至無氯離子，收集于300ml 燒杯中，作為主液保存。當(dāng)溶液中含砷量大于0.2mg時，在產(chǎn)生高氯酸白煙并回流5min～10min 后取下冷卻，加2ml 鹽酸和10ml 氫溴酸（1+3），濾紙連同殘渣移入鉑坩堝中，干燥并碳化，在800℃左右灼燒20min 進行灰化，冷卻，加幾滴高氯酸，5ml 氫氟酸，低溫加熱，蒸發(fā)至高氯酸白煙冒盡去除二氧化硅，冷卻，加3g 碳酸鈉，950℃熔融至熔融物清亮。冷卻后置于300ml 燒杯中，用50ml（1+4）鹽酸加熱浸取，洗出坩堝。

將盛有主液燒杯接于漏斗中，用50ml 熱鹽酸洗至無三氯化鐵的黃色，棄去濾紙。濾液加熱至產(chǎn)生濃厚的高氯酸白煙，蓋上表面皿，保持燒杯壁上有穩(wěn)定的酸回流約2min～3min，取下冷卻，加約50ml 熱水，溶解可溶鹽類，移入500ml容量瓶中，加氨水搖動有少量沉淀存在，在滴加硝酸至沉淀剛好溶解并過量5ml，加10ml 硝酸銨溶液和100ml 鉬酸銨溶液，將錐形瓶浸入50℃水浴中15min 加塞劇烈搖動3min，室溫靜置2h，使磷鉬酸銨沉淀完全。將沉淀進行減壓過濾，用硝酸洗錐形瓶4 次，沉淀3 次。然后用去二氧化碳水洗錐形瓶和沉淀至無游離酸，收集5ml洗滌液，加1 滴酚酞，1 滴氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液至淺紅色不消失。

將最后所得沉淀及濾紙漿放回原錐形瓶中，加100ml 去二氧化碳水，搖動錐形瓶使紙漿散開，準(zhǔn)確加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，充分搖動，使黃色沉淀溶解，并過量5ml～10ml，加3 滴～4 滴酚酞溶液，用硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至紅色恰好消失為終點。

3 分析結(jié)果的計算

式中：c1為氫氧化鈉滴定溶液的濃度mol/L；V1為加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積mL；c2為硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度mol/L；V2為消耗硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積mL；m0為試樣量g；1.291為1/24磷的摩爾質(zhì)量g/mol。

4 結(jié)果與討論

用上述方法對鐵礦石國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)R-717、GBW07824和GBW07825進行了測定分析，結(jié)果見下表1，其中RE表示相對誤差。

表1 鐵礦石中磷含量的分析值

由表1 可知，這三個鐵礦石國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用本方法測定鐵礦石中的磷含量，三次分析的結(jié)果均滿足。達(dá)到DZ/T0130-2016《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范》的要求。

測定過程中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)注意從以下幾方面來提高分析方法的準(zhǔn)確度。

（1）用酸分解樣品，若將溶液蒸干，干渣很難溶解，當(dāng)鐵含量高時更應(yīng)如此，否則生成FePO4不易為HNO3所溶解，使分析結(jié)果偏低。

（2）沉淀可在鹽酸或硝酸介質(zhì)中進行，不宜單獨使用硫酸，因為鉬酸在硫酸鈉溶液中加熱會產(chǎn)生沉淀。如溶液中有少量硫酸，應(yīng)加入鹽酸消除其影響，加入鹽酸的量要稍大于硫酸。

（3）沉淀的洗滌是本法的關(guān)鍵，一般每次25ml，連同沖洗燒杯最多不超過5次即可洗凈游離酸，過多的洗滌會導(dǎo)致結(jié)果偏低。

通過以上實驗，并經(jīng)過大量樣品分析證明，試樣用鹽酸、硝酸、高氯酸分解，殘渣用氫氟酸除硅、碳酸鈉熔融，用稀鹽酸浸取后，加三氯化鐵，用氨水沉淀法回收磷，沉淀溶于過量的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液中，用硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量氫氧化鈉，借此測定磷含量。方法可靠、準(zhǔn)確度高、完全滿足日常測試要求。