重鉻酸鉀滴定法測定全鐵的方法探討

魏晶晶 張志剛

（新疆地礦局第一區(qū)調大隊 烏魯木齊 830013）

鐵礦石中鐵含量測定的客觀性和準確度對評定鐵礦石的等級和制定冶煉工藝具有重要的意義。測定含鐵量高的試樣時，采用硫-磷混酸分解，氯化亞錫為還原劑的重鉻酸鉀滴定法。該法比較方便，過量的氯化亞錫很容易除去，重鉻酸鉀滴液比較穩(wěn)定，可直接作為標準溶液，在鹽酸溶液中以二苯胺磺酸鈉作為指示劑，滴定終點變化很明顯，受溫度影響較小，因此測定的結果準確[1-3]。

1 方法提要

礦樣用硫酸、磷酸混酸溶解，在鹽酸介質中用二氯化錫將Fe3+還原到Fe2+，過量的二氯化錫用氯化高汞除去后，用重鉻酸鉀標準溶液滴定，所消耗的重鉻酸鉀溶液計算鐵的含量。

2 實驗部分

2.1 標準溶液和主要試劑

重鉻酸鉀標準溶液：準確稱取在105 ℃烘干2 h的重鉻酸鉀3.5128 g于燒杯中。以少量水溶解，移入2 000 mL 容量瓶中，蒸餾水稀至刻度，搖勻。配制后得到滴定度T(Fe/K2CrO7)=2 mg/mL。主要試劑：硫-磷酸混酸1∶1；鹽酸1∶1；二氯化錫15%；氯化高汞5%；二苯胺黃酸鈉0.5%。

2.2 鐵礦石中鐵的測定和計算

稱取樣品0.2000 g 于250 mL 錐形瓶中，加1∶1硫-磷混酸10 mL 于高溫電爐上，近沸時滴加硝酸1 mL，產(chǎn)生的SO3白煙至錐形瓶的2/3 處時取下，冷卻。加入1∶1 鹽酸30 mL，搖勻。將錐形瓶放在小電爐上加熱至接近沸時取下，趁熱用15%二氯化錫滴定還原，直到無黃色時再過量2滴。將錐形瓶置流水中冷卻，加5%氯化高汞溶液10 mL，搖勻。放置3～5 min，加0.5%二苯胺磺酸鈉指示劑3滴，用蒸餾水稀至100～120 mL，用重鉻酸鉀標準溶液滴到紫色（半分鐘不褪色為止）。Fe含量計算公式為：

式中：T 為重鉻酸鉀標準溶液對鐵的滴定度(g/mL)；V 為重鉻酸鉀的消耗量（mL）；m 為稱取試樣重量（g）。

3 結果與討論

3.1 分析結果對照

用鐵礦石標準物質為樣品，準確稱取0.2000 g TFe-1a、TFe-3、TFe-5、TFe-9 樣品三份，按測試條件，測試試樣中鐵的含量見表1。

表1 分析結果對照

由表1可知，對鐵礦石標準樣品中鐵含量的測定結果與標準值基本一致。

3.2 注意事項

（1）滴定條件：在1 mol·L-1HCl 溶液中，在室溫下不受Cl-還原作用的影響，可在HCl 溶液中進行滴定。

（2）硫-磷混合酸的作用：在滴定過程中生成的三價鐵能氧化指示劑，使終點過早出現(xiàn)，加入磷酸后，它能與滴定過程中所產(chǎn)生的三價鐵，形成無色的[Fe(PO4)2]3-絡離子，從而降低了Fe3+/Fe2+的氧化還原電位，使三價鐵不致氧化指示劑，同時還可以避免三價鐵的黃色影響終點的觀察。實驗證明，試液中含硫-磷酸各5 mL為宜。

（3）在熔樣過程中，應在高溫爐上快速溶解，在溶解過程中，不斷搖動三角瓶，當硫酸冒煙騰空2～3 cm 時，立即拿下來，時間過長會形成難溶的焦硫酸鹽，影響滴定[4]。冷卻時應當自然冷卻，忌用流水冷卻，防止三角瓶炸裂。待冷卻后，放置時間過長，再加水洗時，會出現(xiàn)絮狀物，因此在冷卻至40 ℃時，即加水洗后，加鹽酸溶解。很多樣品冷卻后，三角瓶底部會有結塊出現(xiàn)，應加鹽酸后，搖動，直至全部溶解后，才能加熱繼續(xù)溶解，否則樣品易濺出造成樣品損失。

（4）用氯化亞錫還原必須在較濃的酸度下進行。還原溫度不能低于60 ℃，否則還原反應進行緩慢；溫度太高FeCl3要揮發(fā)。同時溶液的體積不能太大，太大難以觀察還原終點。而且氯化亞錫易水解，生成堿式鹽沉淀。配制時需先加入適量鹽酸抑制水解[5]。

（5）氯化高汞的氧化作用不是在瞬息之間進行的，特別是當溶液的酸度較高時，汞的沉淀產(chǎn)生較慢。所以加氯化高汞后，應放置3～5 min 待其作用完全后，方可用重鉻酸鉀標準溶液滴定。

3.3 還原放置時間的影響

實驗證明：只要還原時加入氯化亞錫過量足夠，將其置于冷水中冷卻，放置2～3 h，完成滴定對測定影響不大，但一般均在1～2 h內完成滴定，見表2。

表2 還原放置的影響

3.4 雜質元素的影響

由于二氯化錫能將Cu(Ⅱ)還原為Cu(I)，能被重鉻酸鉀氧化，同時銅離子又能促進Fe(Ⅱ)能被空氣中的氧氧化，所以試樣含銅高時干擾測定。同時，由于銅有催化作用，使鎢藍褪色，因此，樣品中的銅含量高時，鎢藍有褪色現(xiàn)象，這時應立即用重鉻酸鉀滴定，當含銅量高時，必須用氨水分離。而樣品中的含有鋁、鉬、砷、銻等雜質時，由于都能被二氯化錫還原后被重鉻酸鉀氧化，導致結果偏高。而鋇量高于0.5%時，影響Ⅱ測定終點的觀察。當鈷、鎳含量高時，由于離子本身具有顏色。使鐵(Ⅲ)被還原時不易觀察但加氨水可使鐵與上述雜質分離。當樣品的中硅含量較高時，易在溶液中形成大量的絮狀沉淀，吸附、包裹鐵。導致結果偏低，可在熔樣過程中加入幾滴氫氟酸處理。

4 結語

從本實驗的操作規(guī)程可以看出，酸溶重鉻酸鉀滴定法測定鐵礦石中的全鐵，此法操作簡單，步驟較少，易于掌握，并提出注意事項，化驗結果準確穩(wěn)定，而且無污染，適用于一般礦石的分析檢測。

[1]GB/T6730-1986.鐵礦石化學分析-重鉻酸鉀容量法測鐵[S].

[2]安徽省地質礦產(chǎn)局測試中心.礦物巖石分析[M].1984．

[3] 黑色冶金工業(yè)標準匯編.礦產(chǎn)品、原料及其試驗方法[M].北京:中國標準出版社，1995.

[4] 華東理工大學化學系.四川大學化工學院.分析化學[M].北京：高等教育出版社，2004．

[5] 王仁國無機及分析化學實驗[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社.全國高等農(nóng)業(yè)院校“十一五”規(guī)劃教材，2007.