鐵礦石的全鐵分析中兩種還原方法比對

【摘要】本文簡單闡述了鐵礦石中全鐵分析的幾種常用方法。并選擇全鐵不同含量的試樣，用鋁箔還原重鉻酸鉀滴定法和三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法對全鐵測定進行了試驗比對。通過實驗結論得出，鋁箔還原重鉻酸鉀滴定法試驗條件較難控制，分析結果的相對標準偏差較大，準確度差；三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法具有分析過程操作簡單，試驗條件易于控制，能準確較快速地分析鐵礦石試樣中全鐵的優(yōu)點。此方法具有重現(xiàn)性好，相對標準偏差較小，準確度高的特點。

【關鍵詞】鐵礦石；全鐵；鋁箔；三氯化鈦；重鉻酸鉀滴定

鐵礦石是鋼鐵工業(yè)的基本原料，可冶煉成生鐵、熟鐵、鐵合金、碳素鋼、合金鋼、特種鋼等。含鐵量的高低對鐵礦石燒結和煉鐵有著直接的影響，鐵礦石含鐵量越低，脈石數(shù)量就越多，高爐用量就需要多用熔劑和焦炭，同時生存率也下降。生產(chǎn)經(jīng)驗顯示，鐵礦石品位升高1%，焦比可降低2%，產(chǎn)量提高30%。因此，全鐵含量是是鐵礦石質量指標中最重要的一個分析項目。我國高含量的鐵礦石比較少，因此每年從國外進口大量商品鐵礦石。鐵含量的高低是評價鐵礦石品味的主要指標，所以貿(mào)易雙方以鐵礦石的含量為計價基礎。因此，準確而又快速測定鐵礦石中的全鐵具有極其重要的重大意義。

對鐵礦石中全鐵分析時，使用的還原方法主要有以下三種。

（1）氯化亞錫還原-氯化汞氧化過量氯化亞錫-重鉻酸鉀滴定法：我國比較早期的實驗室方法，但因為汞鹽有巨毒，造成環(huán)境嚴重污染，故此方法國家禁止使用。

（2）鋁箔還原重鉻酸鉀滴定法：我國前期實驗室流行的操作方法，后因測量值的精密度和準確度都不好，現(xiàn)在基本不使用。

（3）三氯化鈦還原-重鉻酸鉀滴定法[1～7]：我國目前的國標操作法，此方法原理簡單易懂，實驗操作易于控制，方法快速，流程短，結果準確，是目前使用最多的測定方法。

本文主要論述方法2和方法3的區(qū)別，并就實驗數(shù)據(jù)來進行論證兩種方法的可行性。

1.實驗方法

1.1鋁箔還原重鉻酸鉀滴定法

1.1.1鋁箔還原重鉻酸鉀滴定法的方法提要

試樣用硫酸和磷酸分解，用鋁箔將高價鐵還原成低價鐵，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定，以此來測定全鐵的含量。

1.1.2鋁箔還原重鉻酸鉀滴定法試樣分解、還原、滴定、計算

稱取試樣0.200g，精確至0.0001g，置于500mL錐形瓶中，隨同試樣進行空白試驗，用少量水潤濕，加15mL硫酸-磷酸混合酸（1+1），置于高溫電熱板上加熱使試樣分解至大量硫酸煙，當硫酸煙離液面5～6cm時，使試樣完全分解，取下錐形瓶冷卻至室溫。加蒸餾水50ml，加濃鹽酸10ml，置于電爐盤上加熱，加0.6g鋁箔（99.5%），繼續(xù)加熱使鋁箔溶解到冒大氣泡為止，取下迅速以流水冷卻至室溫，加蒸餾水50ml，加鎢酸鈉溶液（1%）5ml，放置1分鐘，如出現(xiàn)鎢蘭，用重鉻酸鉀標準滴定溶液（c（1/6K2Cr2O7）=0.050mol/L）滴定至無色（不計讀數(shù)），加二苯胺磺酸鈉（5g/L）指示劑3～～4滴，立即用重鉻酸鉀標準滴定溶液（c（1/6K2Cr2O7））=0.050mol/L）滴定至穩(wěn)定的紫色既為終點。按如下公式計算全鐵含量。

1.2三氯化鈦還原-重鉻酸鉀滴定法

1.2.1三氯化鈦還原-重鉻酸鉀滴定法方法提要：

試料以酸溶分解，以氯化亞錫還原大部分三價鐵，再以鎢酸鈉為指示劑，用三氯化鈦將剩余三價鐵全部還原為二價至生成“鎢藍”。在硫酸-磷酸介質，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定二價鐵，計算全鐵的質量分數(shù)。

1.2.2試樣分解、還原、滴定、計算

稱取0.200g標樣，精確至0.0001g，置于500mL錐形瓶中，以水潤濕，隨同試樣進行空白試驗，加入15mL氟化鈉溶液（50g/L），20 HCl（密度1.19g/mL）， 在高溫電熱板上加熱溶解試樣到溶解完全，至瓶底無小氣泡冒出，對難溶試樣，溶解過程中可補加鹽酸（1+1），溶解時邊滴加氯化亞錫溶液（60g/L）保持溶液呈淡黃色，加熱蒸發(fā)試液體積至約20毫升，冷卻至室溫，加入100mL水，1mL鎢酸鈉溶液（250g/L），滴加三氯化鈦溶液（10g/L）至試液呈藍色，待試液藍色褪去后，立即加入10mL硫酸-磷酸混合酸（3+3+4），加4～5滴二苯胺磺酸鈉指示劑（5g/L），迅速用重鉻酸鉀標準滴定溶液（c（1/6K2Cr2O7）=0.050mol/L）滴定到溶液變成為穩(wěn)定的紫紅色為終點。通過公式計算結果。

計算公式同于1.1.2中計算公式。

1.2.3空白值的測量

在加入10mL硫酸-磷酸混合酸（3+3+4）之前，加5.00mL與重鉻酸鉀標準滴定溶液濃度相近的硫酸亞鐵銨溶液，用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定至終點（消耗V1mL），再加5.00mL硫酸亞鐵銨溶液，再以重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定至終點（消耗V2mL），前后滴定消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積之差V0即為空白值（V0=V1-V2）。

1.2.4通過國標GB/T6730.65---2009查得三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法的室內重復性限r(nóng)和室間再現(xiàn)性限R值。

2.結果與討論

2.1不同鋁箔量的還原試驗

對5個不同全鐵含量的鐵礦石標準樣品，分別按照1.1.2步驟進行了0.20g和0.60g的鋁箔還原影響試驗。試驗結果見表1和表2。

表1和表2的數(shù)據(jù)對比顯示：當使用0.60g鋁箔還原分析結果的準確度及精密度基本都好于使用0.20g鋁箔還原分析結果的準確度及精密度，說明0.20g鋁箔不能將常規(guī)鐵礦石中全鐵還原完全。由于本試驗為了完全還原，加大了鋁箔的用量，使用0.60g的鋁箔完全能保證鐵礦石中全鐵的還原分析精密度和準確度。

2.2三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法

分別對5個不同全鐵含量的鐵礦石標準樣品進行分析。

通過數(shù)據(jù)表明，試樣測量結果和標準值非常接近，標準偏差和RSD都在國標GB/T 6730.65---2009范圍內，故表明此方法的精密度和準確度都非常好。

通過實驗現(xiàn)象表明，高硅低鐵（TFe<45%）的試樣在試樣溶解時，如果氟化鈉溶液加得過少，試料不能完全溶解，還有少許顆粒存在，導致測量結果結果偏低；當加入40ml氟化鈉溶液以上時，基本上顆粒完全溶解，試料溶液清澈透亮，表明試料完全溶解，測量結果非常接近于標準值。

3.結論

在鋁箔還原重鉻酸鉀滴定法中，0.20g的鋁箔還原及滴定分析結果準確度和精密度比0.60g的鋁箔還原及滴定分析差，前者普遍要低于后者；分析中應使用0.60g的鋁箔進行還原分析。當試樣全鐵含量45%以上時，鋁箔還原分析和二氯化錫預還原、三氯化鈦還原分析，兩種方法分析結果相當；三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法中，實驗操作易于控制，簡單、方便，易學。因而，三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法為目前鐵礦石測定全鐵的常規(guī)基本分析方法。

參考文獻

[1]李風英，楊志強.酸溶法與堿熔法測定鐵礦石中全鐵含量的試驗方法研究[J].首鋼科技，2009（3）：44-46.

[2]許祥紅.鐵礦石中全鐵測定方法的研究[J].馬鋼技術，2002（3）：50-51.

[3]樊雪琴，張萬青，智紅梅.鐵礦石中全鐵的分析方法改進[J].實驗室科學，2009，12（6）：66-67.

[4]彭速標，鄭建國，翟翠萍等.鐵礦石中全鐵的測定[J].廣東化工，2009，36（6）：162-165.

[5]曹宏燕.冶金材料分析技術與應用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008：663-665

[6]武漢大學主編.分析化學（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[7]聞向東，張穗忠，周正倫.鐵礦石全鐵常規(guī)分析方法國家標準制定中若干問題研究[J].冶金分析，2010，30（9）：673-678