重量法測定電解液中硫酸鈉的濃度

符永際

（湖南新龍礦業有限責任公司，湖南 新邵 422900）

某公司堿性濕法煉銻項目是湖南新龍礦業有限責任公司引進、投資、建設的轉型升級項目。自2015年開展堿浸電積處理含銻金精礦（含銻在10%左右，含砷4%左右，火法工藝難于處理）工藝的研究，于2016年4月開始進入工業試驗階段。該工藝主要分為三個工序：浸出、過濾工序—電積工序—廢水處理工序，工藝水平先進。

在堿性濕法煉銻過程中，電解前后液中硫酸鈉濃度的測定也是生產監控的一個重要指標，公司要求生產中每一個班都要報出前后液中相關數據，如銻、硫化鈉、硫酸鈉、氫氧化鈉的濃度等，所以對電解液中相關元素的快速分析及其測定結果穩定性要求較高。目前對電解液中硫酸鈉濃度測定的有關文獻尚未報道，沒有實踐應用于生產中的實例，因此會導致對生產過程有一定影響［1］。經過試驗后，采用加入HCl（1∶1），經熱水保溫，將銻的硫代酸鹽分解生成硫化銻沉淀除去，S2－、SO2－3、CO2－3、S2O2－3也同時被除去，然后在濾液中用BaCl2沉淀SO2－4，過濾，灼燒，恒量，最后將BaSO4的含量換算為Na2SO4的含量［2］，該方法測定具有干擾小、簡便、準確的特點，實現了電解液中硫酸鈉濃度的準確測定，也可以滿足生產部門的日常檢測分析。

1 試驗部分

1.1 方法要點

氯化鋇溶液與試液中的硫酸鹽生成溶解度極低的硫酸鋇沉淀，稱量經高溫灼燒后的沉淀來計算硫酸鈉的含量。

1.2 試液采集

生產部門要求取樣班每相隔2 h，在濕法電解池中采集100 mL左右試液，采集一個班8 h后將合成1個試樣，混勻送往化驗室分析檢測。

1.3 主要試劑及儀器

1.檸檬酸：50%的水溶液。

2.甲基橙指示劑：0.1%。

3.BaCl2溶液：100 g／L。

4.雙氧水：30%。

5.乙醇溶液（1＋4）。

6.HCl溶液（1＋1）。

7.電阻高溫爐：最高使用溫度不超過900℃。

8.天平：分度值0.000 1 g。

9.瓷坩堝：30 mL。

10.燒杯：400 mL。

11.長頸漏斗。

12.慢性定量濾紙。

以上所有試劑均為分析純，水為一級蒸餾水。

1.4 試驗方法

試驗方法一：吸取一定體積電解液于100 mL容量瓶中，以水定容。

分取5.00 mL的試液于燒杯中，加入40 mL水，10 mL HCl（1＋1），在沸水浴中保溫15 min，冷卻，用慢速濾紙過濾，用乙醇溶液（1＋4）洗燒杯與殘渣5～6次，棄去殘渣。于濾液中加入50%檸檬酸15 mL，滴加3滴甲基橙，加水至200 mL。加熱煮沸，在攪拌下加入15 mL 100 g／L BaCl2溶液，于80～90℃熱水中保溫30 min，冷卻（陳化過夜）。用慢速濾紙過濾，用熱水洗至無Cl－為止，濾液中加入硝酸銀溶液，若無白色沉淀生成，說明濾液中無Cl－存在，將沉淀和濾紙置于恒量過的瓷坩堝中，炭化后移入高溫爐中灰化，并在900℃灼燒30 min，取出稍冷卻后移入干燥器中，稱重。反復灼燒至恒重，計算BaSO4含量。BaSO4換算成Na2SO4的換算因數為0.608 7。

1.5 結果計算公式

按公式（1）計算電解液中硫酸鈉的濃度：

式中：m為灼燒后稱取質量／g；V0為吸取一定量體積的試液／mL；f為換算因數，取0.608 7。

2 結果與討論

2.1 兩種方法對比試驗

隨機選取不同個時間段濕法冶煉生產中3個電解前液試樣和3個電解后液試樣，按試驗方法二進行試驗。

試驗方法二：分取5 mL上述試液于100 mL燒杯中，加入水至100 mL，加10 mL 30%雙氧水，加熱煮沸至冒大氣泡為止（大約5 min），加入10 mL 50%檸檬酸溶液，加4滴甲基橙，用濃HCl調節溶液至淺紅色，并過量2滴，用水稀釋至200 mL，煮沸，在充分攪拌下，緩慢地加入10 mL 100 g／L BaCl2溶液，加熱煮沸，冷卻（陳化過夜）。澄清后用慢性濾紙過濾，用熱水洗滌燒杯4次，濾紙和沉淀置于瓷坩堝中，在電熱板炭化后在900℃的高溫爐中灼燒30 min，取下冷卻，稱至恒溫。BaSO4換算成Na2SO4的換算因數為0.608 7。同時，采用試驗方法一進行分析。兩種方法分析結果對比見表1。

表1 兩種分析方法的結果對比 g／L

由表1可知：兩種方法對測定結果無明顯差異。根據日常分析工作需要，并結合實際，選取了試驗方法一進行分析。

2.2 方法的精密度

隨機選取電解前液A和電解后液B，隨同實際生產試樣，按照試驗方法一分析硫酸鈉濃度，選取12個樣品溶液分析結果計算精密度。試驗結果見表2。

表2 精密度試驗結果

從表2可以看出：在該試驗條件下，12次測定結果相互吻合，重現性較好。該方法相對標準偏差小于0.3%，分析結果精密度較好。

2.3 方法的準確度

分取電解前液A和電解后液B各20份，每份試液5 mL，置于300 mL燒杯中，A、B試液各選取10份加入5 mL 40 g／L硫酸鈉標準溶液后進行測定，測定結果取平均值。試驗結果見表3。

從表3可以看出：試液加入標準物質后測定結果與未加入標準樣品測定結果差值接近加入標準樣品的量，在允許分析誤差范圍。該方法準確度符合分析要求。

表3 準確度試驗結果

2.4 試樣分析

按照試驗方法測定電解液中硫酸鈉濃度，結果見表4。

從表4中可看出：按試驗方法一測定的結果與湖南有色金屬研究院有限責任公司提供的數據一致。

表4 試樣中硫酸鈉的測定結果（n＝6）g／L

2.5 生產應用

隨機抽取生產中1 d試樣，每間隔3 h取樣一次，分析結果見表5。

表5 車間試樣分析結果 g／L

從表5中可看出，試樣的分析結果準確、穩定，是監控濕法車間生產、指導車間生產的一個重要技術指標。該方法操作簡單、且分析結果準確，能滿足生產要求。

3 結 論

針對分取電解液試樣，采用試驗方法一直接測定，分析結果準確、穩定、重現性好。

通過選取電解前液A和電解后液B進行12次重復測定，以及進入標準物質進行回收試驗，對該方法精密度以及準確度進行了測定，其精密度好、準確度高。

該方法操作簡便，使用試劑種類少，分析時間也縮短，且不受樣品個數的限制，隨時來樣隨時分析；降低了分析人員的勞動強度，能及時指導生產，適合在冶煉過程中作為現場快速分析方法推廣應用。