不同氧化法—硫酸亞鐵銨滴定法測定錳礦石、硫酸錳中錳含量

盧　燕，黃　忠

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司 大新錳礦分公司檢測中心，廣西 大新　532315)

錳在自然界分布很廣，幾乎各種礦石及硅酸鹽的巖石中均含有錳[1]。錳是鋼鐵工業(yè)不可缺少的原料。錳是一種極強(qiáng)的還原劑，它可以從鋼水中吸收全部的氧，使鋼中沒有氧化鐵，成為無孔的鋼錠。其次，錳也是一種極好的去硫劑，它可以將鋼水中全部的硫去掉，鋼中加入少量錳就可以大大增高鋼的機(jī)械性能，如延性、展性、韌性以及抗磨損能力。錳鋼、錳鐵以及錳與銅、鋁、鎳、鈷等制成的各種合金和錳的化合物在工業(yè)上用途極大[2]。硫酸錳是合成脂肪酸的作物需要的微量元素，因此硫酸錳可以做為肥料施進(jìn)土壤，可以增產(chǎn)。硫酸錳加到動(dòng)物飼料中，有催肥的效果。硫酸錳也是制備其它錳鹽的原料和分析試劑。在電解錳、染料、造紙以及陶瓷等工業(yè)生產(chǎn)中也要用到硫酸錳。全錳含量是評(píng)價(jià)錳礦石和硫酸錳品質(zhì)的主要指標(biāo)。因原料硝酸銨采購限制，采用原料高氯酸代替，且提高工作效率的同時(shí)能確保結(jié)果準(zhǔn)確和穩(wěn)定性。本試驗(yàn)主要對(duì)硝酸銨氧化法[3]和高氯酸氧化法[4]兩種不同溶解方法測定的對(duì)比試驗(yàn)。

1　試驗(yàn)內(nèi)容

1.1　硫酸亞鐵銨滴定法原理

試樣經(jīng)鹽酸、硝酸、磷酸溶解后，在磷酸介質(zhì)中，加入硝酸銨或高氯酸將錳氧化成三價(jià)，以N-苯代鄰位氨基苯甲酸作指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，據(jù)滴定試樣與空白試驗(yàn)所消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的差值計(jì)算錳含量。

1.2　主要儀器與試劑

儀器：電子天平，電熱板(1 000 W)。

試劑：磷酸；硝酸；鹽酸；高氯酸；N-苯代鄰位氨基苯甲酸溶液(0.2%)；硫磷混合酸溶液(2+3+5)；重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液C(1/6K2Cr2O7)=0.04 mol/L；硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液C[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]≈0.04 mol/L；錳礦石標(biāo)樣含量(32.54%)；硫酸錳對(duì)比樣含量(32.02%)。

1.3　試驗(yàn)步驟

1.3.1硝酸銨氧化法

加入5 mL硫酸，搖勻。再加20 mL磷酸，搖勻。然后加熱溶解，微沸加入3～5 mL硝酸，繼續(xù)加熱使碳及有機(jī)物氧化，待大氣泡及黃煙消失液面平靜后，加熱至冒三氧化硫白煙3～5 min(冒白煙時(shí)間與電熱板溫度有關(guān))，取下，看到瓶內(nèi)有微白煙出現(xiàn)，立即加入2～3 g硝酸銨(加入硝酸銨時(shí)的溫度應(yīng)在220～240℃)，并邊加邊充分搖動(dòng)錐形瓶，使二價(jià)錳氧化完全，驅(qū)盡黃色氧化氮?dú)怏w(可用洗耳球吹)。

1.3.2高氯酸氧化法

加入5 mL鹽酸(分析純)，搖勻。再加20 mL磷酸，搖勻。然后加熱溶解至微沸，趁熱加入5 mL硝酸，邊加邊搖，加完后搖動(dòng)錐形瓶破壞碳及有機(jī)物，加熱至冒微磷酸煙(液面平靜)，取下，加入2 mL高氯酸，邊加邊搖，加熱至溶液液面平靜，使二價(jià)錳氧化完全，取下。

以上兩種方法所得的溶液冷卻至70℃左右，加50 mL超純水，邊加邊搖，加完后充分搖動(dòng)溶解鹽類，流水冷卻至室溫。用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺紅色，滴加2滴N-苯代鄰氨基苯甲酸指示劑溶液，繼續(xù)滴定至亮黃色即為終點(diǎn)，記錄滴定體積。

1.4　結(jié)果計(jì)算

式中T——硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于錳的滴定度，g / mL；

V——滴定消耗硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

m——稱樣量，g。

1.5　試驗(yàn)方案

相同試樣，分別用硝酸銨氧化法和高氯酸氧化法兩種不同方法溶解試樣，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，平行測定八次對(duì)比數(shù)據(jù)分析。實(shí)驗(yàn)1：硝酸銨氧化法對(duì)比實(shí)驗(yàn)測定；實(shí)驗(yàn)2：高氯酸氧化法對(duì)比實(shí)驗(yàn)測定。

2　結(jié)果與討論

試樣硫酸錳對(duì)比樣Mn含量為：32.02%；錳礦石標(biāo)樣Mn含量為：32.54%。

表1　硝酸銨氧化法對(duì)比實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果

注:溫度16℃，濕度54℃，T[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]=0.001 608 mol/L

表2　高氯酸氧化法對(duì)比實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果

注:溫度15℃，濕度52℃，T[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]=0.001 607 mol/L

由表1、表2所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，硝酸銨氧化法和高氯酸氧化法的測定結(jié)果都趨于穩(wěn)定，測定結(jié)果與已知值對(duì)比在允許誤差范圍。兩種方法的測定并不影響檢測結(jié)果，且測定結(jié)果的準(zhǔn)確性很好。

3　結(jié)　語

綜上所述，高氯酸氧化法溶解試樣適用于硫酸亞鐵銨滴定法測定錳礦石、硫酸錳中錳含量；其測定結(jié)果具有穩(wěn)定性、有效性和準(zhǔn)確性；且其方法步驟更為簡單，縮短操作時(shí)間。從經(jīng)濟(jì)方面考慮高氯酸氧化法的測定成本相比硝酸銨氧化法更節(jié)省，且其采購方式較為方便。