鐵礦石中全鐵分析原理全面解析

摘 要：本文主要對(duì)涼山礦業(yè)股份有限公司所用的全鐵分析方法進(jìn)行解析，詳細(xì)說(shuō)明每種藥品的作用，并對(duì)其中的原理進(jìn)行全面細(xì)致的分析，旨在讓本公司的化驗(yàn)員能夠?qū)θF分析做到知其然更知其所以然，以便更好地為公司生產(chǎn)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：鐵精；全鐵；重鉻酸鉀；碘酸鉀；容量法

1 概述

拉拉公司生產(chǎn)的鐵精礦主要成分是Fe3O4，本公司所用的鐵含量的測(cè)定方法是重鉻酸鉀滴定法。

礦樣經(jīng)鹽酸分解完全后，用SnCl2將Fe3+還原為Fe2+，過(guò)量的SnCl2以淀粉為指示劑，用碘酸鉀氧化至溶液呈淺藍(lán)色，再加入Ag2SO4至藍(lán)色消失，以除出I-；在磷酸介質(zhì)中，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Fe2+。

2 主要試劑濃度及配制

①氯化亞錫：10%溶液。100g氯化亞錫溶于100mL鹽酸中，低溫加熱攪拌至溶液清亮，冷卻后稀釋至1000mL；②淀粉指示劑：0.5%。2.5g淀粉用少量水潤(rùn)濕后，溶于500mL沸水中，再次加熱至沸；③碘酸鉀：0.0065mol/L。1.4g碘酸鉀溶于用KOH調(diào)好pH的弱堿性溶液中，加入3-5gKI，稀釋至1000mL；④硫酸銀：0.5%溶液。5g硫酸銀加水至1000mL，反復(fù)攪拌至硫酸銀溶解完全；⑤二苯胺磺酸鈉指示劑：0.5%水溶液。2.5g二苯胺磺酸鈉溶于水中，稀釋至500mL；⑥硫磷混酸：1+1+1。將相同體積硫酸（或磷酸）延燒杯內(nèi)壁緩緩注入水中，并不停攪拌，再次注入相同體積磷酸（或硫酸）。

3 鐵精礦的溶解

稱取樣品0.1000g于250mL三角瓶?jī)?nèi)，加入1mL飽和氟化鈉溶液，加入濃鹽酸15mL低溫加熱，滴加1滴過(guò)氧化氫助溶，礦樣溶完后取下，趁熱用SnCl2還原，滴加至溶液黃色剛好消失。加水70mL，冷卻。

鹽酸是最常用的強(qiáng)酸之一，主要用于溶解大部分金屬及其合金、氧化物、碳酸鹽、有機(jī)及無(wú)機(jī)堿。

Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O

天然礦物中含有硅酸鹽，為使被硅酸鹽包裹的鐵完全釋放出來(lái)，需要加入1mL飽和氟化鈉溶液，F(xiàn)-與硅作用生成易揮發(fā)的SiF4。

為使樣品分解完全，在溶解鐵樣時(shí)加入1滴雙氧水，鹽酸和雙氧水連用時(shí)可產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化作用的初生態(tài)氯和氯氣或氯化亞硝酰（NOCl）。也可以加入少量SnCl2助溶，以加速溶解的速度和增加溶解的完全程度。

FeCl3在超過(guò)100℃時(shí)易揮發(fā)到空氣中，所以要在低溫下分解，如果加熱至沸，同樣也會(huì)造成鹽酸的損失。

趁熱加入SnCl2溶液，是因?yàn)镾n2+還原Fe3+的反應(yīng)在室溫下進(jìn)行得很慢，當(dāng)溫度接近沸騰時(shí)，可大大加快反應(yīng)過(guò)程。

2Fe3+ + Sn2+ = 2Fe2+ + Sn4+

加入70mL水主要起到稀釋和降溫的作用，防止在高濃度和高溫下，F(xiàn)e2+被空氣氧化。

4 鐵元素的滴定

加入0.5%淀粉2mL左右，滴加碘酸鉀溶液至溶液呈淺藍(lán)色，再滴加硫酸銀溶液至藍(lán)色消失并出現(xiàn)黃色，過(guò)量1滴，加入硫磷混酸20mL，加入二苯胺磺酸鈉指示劑4滴，以重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至穩(wěn)定紫色出現(xiàn)。

碘酸鉀可除去混合溶液中過(guò)量的二氯化錫：

6H+ + 3Sn2+ + IO3-=3Sn4+ + I- + 3H2O

過(guò)量的碘酸鉀在酸性介質(zhì)中與碘化鉀生成碘：

IO3- +5 I- + 6H+ = 3I2 + 3H2O

碘可使淀粉變藍(lán)，所以當(dāng)鐵混合溶液呈藍(lán)色時(shí)，則說(shuō)明其中剩余的二氯化錫已被清除完全。但是I2與淀粉生成的藍(lán)色會(huì)影響終點(diǎn)的判斷，要用硫酸銀除去生成的I2：

I2 + H2O = HI + HIO

I- + Ag+ = AgI↓（黃色）

次碘酸不穩(wěn)定，遇光易分解：

2HIO = HI +O2↑

如此即可除盡其中的I2。

加入20mL硫磷混酸溶液，H2SO4是為了保證滴定所需的酸度；H3PO4與Fe3+形成無(wú)色配離子[Fe（HPO4）2]-，既可消除FeCl3黃色對(duì)終點(diǎn)色變的影響，又可降低Fe3+ / Fe2+電對(duì)的電位，使突躍范圍變寬，便于指示劑的選擇。（在H3PO4介質(zhì)中，F(xiàn)e2+的穩(wěn)定性較差，加入硫磷混酸后應(yīng)盡快進(jìn)行滴定。）

6Fe2+ + Cr2O72-+ 14H+ = 6Fe3+ 2Cr3+ + 7H2O

二苯胺磺酸鈉在酸性溶液中以無(wú)色苯胺磺酸形式存在，在被重鉻酸鉀溶液氧化時(shí)，生成紫色二苯聯(lián)苯磺酸。二苯胺磺酸鈉與重鉻酸鉀反應(yīng)速度本來(lái)很慢，由于微量Fe2+的催化作用，使其與重鉻酸鉀的反應(yīng)迅速進(jìn)行，變色敏銳。由于指示劑被氧化時(shí)也消耗重鉻酸鉀，應(yīng)嚴(yán)格控制其用量。

5 結(jié)語(yǔ)

本方法針對(duì)四川省攀西地區(qū)落凼礦山的磁鐵礦，及由此選出的鐵精粉進(jìn)行化驗(yàn)分析，其他類型的鐵礦原石因溶解方法不同，含量測(cè)定方法及其原理不可生搬硬套。本方法除去過(guò)量氯化亞錫的過(guò)程，一是消除了因使用過(guò)量三氯化鈦易將之前加入的氯化亞錫再次還原為二價(jià)亞錫，影響全鐵的含量，同時(shí)避免了重復(fù)使用重鉻酸鉀滴定；二是消除了使用二氯化汞對(duì)環(huán)境的危害。本方法具有操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，適合大批量樣品的測(cè)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張燮主編.工業(yè)分析化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]劉珍主編.化驗(yàn)員讀本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[3]浙江大學(xué)編.無(wú)機(jī)及分析化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2003

作者簡(jiǎn)介：

尤新民（1987- ），男，漢族，安徽亳州人，當(dāng)前職務(wù)：技術(shù)員，當(dāng)前職稱：工程師，本科學(xué)歷，研究方向：礦石分析。