酸溶除鐵動物膠凝聚法測定鐵礦石中的二氧化硅

蘇 丹

吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局測試中心，吉林 長春 130012

0 引言

二氧化硅是鐵礦石質(zhì)量控制的主要技術(shù)指標(biāo),它的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對礦石等級的評價(jià)及制定冶煉工藝具有重要的意義，并直接影響到高爐的利用系數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。鐵礦石中含二氧化硅高，就等于把廢物送進(jìn)高爐，不僅要占用高爐的空間，而且為了除去二氧化硅，還要投入更大比例的造渣熔劑石灰石，造渣反應(yīng)還是耗熱的吸熱反應(yīng)。雖然高爐爐渣有利用價(jià)值，還是減少生成量為好。現(xiàn)階段鐵礦石中二氧化硅的測定方法有重量法[1]、硅鉬藍(lán)分光光度法[2]等。而硅鉬藍(lán)分光光度法適用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍是0.1%～5.0%[3]，有時(shí)滿足不了樣品的測定，最為常用的為動物膠凝聚重量法，但是如果試樣中鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高，堿熔浸取時(shí)會有大量的紅色沉淀，必須大量的鹽酸高溫將其溶解，而且鐵離子濃度大，在沉淀凝聚、清洗時(shí)都會帶來影響，尤其是對質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較低的二氧化硅樣品，所以，除鐵是準(zhǔn)確測定鐵礦石中二氧化硅的關(guān)鍵。本方法采用酸溶后過濾除鐵，消除了鐵離子對測定結(jié)果的干擾，分析數(shù)據(jù)良好。

1 試劑與儀器條件

1.1 試劑

1%熱溶動物膠溶液：稱取1 g動物膠于200 mL燒杯中，加入少量水放置過夜，加入100 mL沸水即可得到1%熱溶動物膠溶液；過氧化鈉：優(yōu)級純；5%的鉬酸銨：稱取5 g鉬酸銨溶解于100 mL水中，轉(zhuǎn)移到塑料瓶中儲存；混合還原劑：在100 mL0.5 mol/L（8.4%）的硫酸溶液中分別加入2 g草酸、1 g硫酸亞鐵銨、0.1 g抗壞血酸；硅標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取0.100 0 g高純二氧化硅于鉑坩堝中，加入3～4 g無水碳酸鈉混勻，在覆蓋一層，于1 000 ℃熔融3～5 min，呈紅色流體狀，取出冷卻，至于塑料燒杯中，用熱水浸取熔融物（如果發(fā)現(xiàn)溶液渾濁，應(yīng)重新稱取二氧化硅熔融），移入1 000 mL容量瓶中，用水定容，搖勻，轉(zhuǎn)移到塑料瓶中儲存，此溶液二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100 μg/mL；鹽酸。

1.2 儀器條件

1.2.1 儀器

北京萊伯泰科儀器有限公司生產(chǎn)UVPower型紫外可見分光光度計(jì)。

1.2.2 工作參數(shù)

比色皿規(guī)格：1 cm； 測定波長：650 nm。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 二氧化硅沉淀

稱取0.500 0 g試樣（精確至0.000 1 g）于250 mL燒杯中，加入30 mL濃鹽酸，蓋上表面皿，置于電熱板上100～150 ℃加熱溶解30～50 min取下，加入50 mL熱水、少量紙漿，趁熱用中速濾紙過濾，用擦棒將沉淀完全轉(zhuǎn)移到濾紙上，（1+99）的熱鹽酸沖洗燒杯2～3次，殘?jiān)?～8次，將殘?jiān)B同濾紙一起轉(zhuǎn)移到鎳坩堝中，灰化并于800 ℃灼燒20 min，取出冷卻，加入2 g左右的過氧化鈉，充分混勻后，再覆蓋1 g左右的過氧化鈉，于500℃熔融15 min，取出稍冷，用鑷子把鎳坩堝傾斜放入到400 mL干燥的燒杯中，用70～80 mL熱水進(jìn)行浸取（浸取時(shí)蓋上表面皿，防止液體飛濺），用熱水清洗坩堝內(nèi)外壁，將坩堝洗出。然后在燒杯中緩慢加入25 mL的鹽酸，如果還有少量沉淀，可以補(bǔ)加少量的鹽酸，放置于電熱板上低溫蒸干，取下冷卻后加入10 mL鹽酸充分?jǐn)嚢瑁ㄈ舫恋砗芏?，?5 mL鹽酸），如有塊狀物用玻璃棒碾碎，放置過夜，在溫度為70～80 ℃時(shí)加入1%熱溶動物膠溶液10 mL，充分?jǐn)嚢瑁尤霟崴蛊湎♂尩?0 mL左右，攪拌使其中鹽類物質(zhì)完全溶解，稍冷，用一層中速定量濾紙過濾，下面濾液用250 mL容量瓶承接，用帶有硅膠管的玻璃棒擦洗燒杯并用5%的熱鹽酸沖洗燒杯，使得硅膠全部轉(zhuǎn)移到濾紙上，并用同5%的熱鹽酸清洗沉淀6～8次，再用熱水清洗沉淀4～6次，直至濾液成中性（用試紙定性）。將沉淀連同濾紙一起放到已經(jīng)恒重好的瓷坩堝中進(jìn)行灰化，將坩堝放入到冷馬弗爐中，開始升溫，在馬弗爐溫度升至600 ℃之前，爐門要處于打開狀態(tài)，確保有足夠的氧氣與濾紙接觸。然后關(guān)閉爐門升溫至950 ℃，恒溫60 min。取出稍冷，置于干燥器中冷卻30 min，稱其重量；再以相同的過程再次稱重，直至兩次重量之差不超過0.000 5 g，即為恒重。

2.2 二氧化硅回收

吸取2.5 mL堿熔濾液于50 mL比色管中，加入1.5%的硫酸10 mL，無水乙醇5 mL，5%的鉬酸銨5 mL，震蕩搖勻后放置30 min，然后加入混合還原劑10 mL稀釋至刻度，加蓋搖勻，靜置一小時(shí)后用分光光度計(jì)進(jìn)行測定。

標(biāo)準(zhǔn)曲線：從10 μg/mL硅標(biāo)準(zhǔn)溶液中分別吸取0.0,0.5,1.0,2.5,5.0,10 mL于50 mL比色管中，加入1.5%的硫酸10 mL，無水乙醇5 mL，5%的鉬酸銨5 mL，震蕩搖勻后放置30 min，然后加入混合還原劑10 mL稀釋至刻度，加蓋搖勻，靜置1 h后，可以進(jìn)行比色，計(jì)算后其濃度分別為0.00%、0.10%、0.20%、0.50%、1.00%、2.00%。

表 1 鐵礦石中二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分析結(jié)果（n=3）Table 1 Analytic results of average content of silica in iron ores (n = 3)%

3 條件實(shí)驗(yàn)

試樣過濾后需經(jīng)灰化出去濾紙，如何將濾紙灰化完全并且不影響后續(xù)樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定，確定灰化溫度是關(guān)鍵。本方法通過改變不同的灰化溫度，對樣品進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)溫度在800 ℃時(shí)，分析結(jié)果良好，所以本方法的灰化溫度設(shè)定在800 ℃。

4 數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

按照上述分析方法對鐵礦石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及試樣進(jìn)行二氧化硅測定（均平行3份），將本方法測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)吻合良好，結(jié)果見表1。硅測定（均平行三份），將本方法測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)吻合良好。

5 結(jié)論

試樣經(jīng)酸溶后過濾除鐵，解決了鐵沉淀難溶解的問題，消除了鐵離子對二氧化硅凝聚的干擾，按照本分析方法對鐵礦石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及試樣進(jìn)行二氧化

[1] 季方元.動物膠凝聚重量法測定二氧化硅的改進(jìn)[J].硅酸鹽通報(bào).1989,06，26-28.

[2] 陳 平，呂憲俊，孫麗君.鐵礦石中二氧化硅含量的快速測定[J].金屬礦山. 2009,2,102-104.

[3] GB/T 6730.9-2006，硅含量的測定[S].