酸浸液中硫酸含量檢測指示劑的改進

汪鶴鳴

(紫金礦業(yè)集團, 福建 上杭 364200)

目前，國內(nèi)黃金冶煉廠處理金精礦大都采用金精礦焙燒預處理工藝技術(shù)，該工藝主要包括：金精礦漿化焙燒，焙燒煙氣制酸，含銅、金焙砂酸浸，酸浸液萃取電積提銅，浸出渣氰化提金等[1]。在此工藝中，酸浸液的酸度對金、銀、銅的浸出率都有很大影響。隨著酸浸酸度的提高，金、銀、銅的浸出率都不斷升高，當酸度提高到一定程度時，金銀銅的浸出率基本保持不變，繼續(xù)增加酸度反而會增加企業(yè)的成本[2-3]。因此對酸浸液的酸度控制就顯得非常重要。

由于酸浸液中不僅有銅離子，還有大量的三價鐵離子和其他金屬離子。滴定體系中三價鐵離子形成氫氧化物沉淀的pH為2～3，都低于一般指示劑的變色范圍，如果直接用氫氧化鈉滴定就會形成氫氧化鐵沉淀，使分析數(shù)據(jù)偏高，形成的氫氧化鐵沉淀還影響滴定終點的判斷。酸浸液中硫酸檢測常采用鹽酸羥胺將三價鐵還原為二價鐵，查找的資料中都采用甲基橙作為指示劑。由紅色變成黃色為終點。由于二價鐵形成沉淀的pH為6.5，在甲基橙變色范圍內(nèi)不形成沉淀，不影響終點判斷[4-5]。但在實際應用中，由于酸浸液中有其他離子干擾，滴定終點由紅色變成黃色變色不明顯。不同的人檢測造成數(shù)據(jù)差異較大，對生產(chǎn)指導造成影響。

本試驗對若干混合指示劑進行了優(yōu)選，以期獲得一個明顯的突變點，通過反復試驗,發(fā)現(xiàn)以甲基橙- 靛藍二磺酸鈉混合指示劑比較合適。并通過試驗確定了混合指示劑的最佳用量，達到了預期效果。

1 試驗準備

1.1 試劑和儀器

1.1.1 試劑

1) 1%鹽酸羥胺溶液：稱取1 g鹽酸羥胺溶于100 mL蒸餾水中。

2) 0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液；

3) 硫酸標準溶液：W(H2SO4)=4.78%；

4) 混合指示劑1∶1份1 g/L甲基橙水溶液與1份2.5 g/L靛藍二磺酸水溶液，混勻；

5) 混合指示劑2∶1份1 g/L甲基橙水溶液與1份1 g/L苯胺藍水溶液，混勻；

6) 混合指示劑3∶3份1 g/L溴甲酚綠水溶液與1份2 g/L甲基紅乙醇溶液，混勻；

7) 混合指示劑4∶1份2 g/L甲基紅乙醇溶液與1份1 g/L亞甲基藍乙醇溶液，混勻。

1.1.2 主要儀器

主要儀器包括：萬分之一天平， 50 mL堿式滴定管， 250 mL錐形瓶。

1.2 試驗方法

稱取過濾后的酸浸液0.5～0.7 g于250 mL錐形瓶中，加水至50 mL，加入1%鹽酸羥胺溶液10 mL,加入4滴混合指示劑，放置1 min，用0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴成亮綠色為終點，記下體積數(shù)，計算出硫酸含量。

2 試驗

2.1 指示劑的選擇

由于酸浸液中含有大量鐵離子，加鹽酸羥胺還原后形成二價鐵離子，為使亞鐵離子在指示劑變色范圍內(nèi)不形成沉淀。需尋找的酸堿指示劑的變色范圍的pH值小于6.5。經(jīng)查找資料[6]，選擇了4種混合指示劑與甲基橙指示劑進行比對試驗，試驗中甲基橙和混合指示劑的用量都為4滴，觀察滴定過程中變色點是否靈敏及變色點的pH值。結(jié)果詳見表1。

表1 指示劑選擇試驗

從表1可以看出，混合指示劑1(甲基橙與靛藍二磺酸組成)的指示效果較好，在試驗過程中，滴定顏色從紫色到終點亮綠色過程中有個灰色，從灰色到亮綠色過程中變色非常靈敏，只需滴加氫氧化鈉標準溶液1～2滴。并且3個色階容易分辨開，中間有個灰色還便于控制終點，防止滴定過量。

2.2 指示劑用量試驗

按照試驗方法，通過改變甲基橙與靛藍二磺酸組成的混合指示劑的添加量，觀察滴定過程中的顏色是否靈敏以及顏色變化。結(jié)果詳見表2。

從2表可以看出，隨著指示劑用量的增加，滴定起點顏色從淺粉到深紫逐漸加深，滴定終點從無色到墨綠色逐漸加深。考慮到檢測成本以及變色是否靈敏，選擇指示劑最佳用量為4滴。

表2 指示劑用量試驗結(jié)果

2.3 空白試驗

按照試驗方法，取試劑鹽酸羥胺10 mL，加入甲基橙與靛藍二磺酸組成的混合指示劑4滴，用氫氧化鈉標準溶液進行滴定。從滴定數(shù)據(jù)來看，只要加入半滴氫氧化鈉溶液就顯示到了終點，基本上空白0.02 mL，可以忽略不計。

2.4 鹽酸羥胺用量

按照試驗方法，只改變1%鹽酸羥胺的用量，加入甲基橙與靛藍二磺酸組成的混合指示劑4滴，用氫氧化鈉標準溶液進行滴定，分別檢測同一酸浸液中的硫酸含量，結(jié)果詳見表3。

表3 鹽酸羥胺用量試驗結(jié)果 %

從試驗數(shù)據(jù)可以看出，加入1%鹽酸羥胺5 mL就能滿足分析要求。由于酸浸液中鐵離子含量會變化，為保證鹽酸羥胺能把鐵離子都還原成亞鐵離子。確定加入1%鹽酸羥胺的量為10 mL。

2.5 標準加入回收試驗

按上述最佳試驗條件，采用萬分之一天平進行稱量，在酸浸液A和酸浸液B中分別加入不同量的硫酸標準溶液，計算標準加入回收率，結(jié)果詳見表4。

表4 酸浸液中硫酸的標準加入回收試驗結(jié)果

從表4可以看出，酸浸液A和酸浸液B的加標回收率在99.86%～101.22%之間，符合分析質(zhì)量要求。

2.6 精密度試驗

按上述最佳試驗條件，只改變指示劑，分別對酸浸液A和酸浸液B用甲基橙和混合指示劑1檢測10次，結(jié)果詳見表5。

從表5可以看出。采用混合指示劑1檢測酸浸液A和酸浸液B中硫酸的標準偏差<1.5%且優(yōu)于使用甲基橙作為指示劑檢測酸浸液中硫酸的精密度。

表5 甲基橙和混合指示劑1檢測酸浸液中硫酸的精密度

3 結(jié)論

通過本次試驗，發(fā)現(xiàn)檢測酸浸液中的硫酸采用1份1 g/L甲基橙水溶液與1份2.5 g/L靛藍二磺酸水溶液的混合指示劑效果很好。經(jīng)過反復試驗，確定了鹽酸羥胺和指示劑的最佳用量。酸浸液樣品加標回收率在99.5%～101.5%之間，通過與甲基橙指示劑進行對比，使用該混合指示劑檢測酸浸液中硫酸的精密度都優(yōu)于甲基橙作為指示劑的精密度，且酸浸液中硫酸含量檢測RSD小于1.5%，由于采用了混合指示劑，變色區(qū)域狹窄，終點十分靈敏，該混合指示劑在滴定過程中有3個色階，紫色- 灰色- 亮綠色，從灰色到終點亮綠色過程中變色非常靈敏，只需滴加氫氧化鈉標準溶液1～2滴。由于3個色階容易分辨開，中間有個灰色還便于控制終點，可防止滴定過量。目前，該方法成功應用于生產(chǎn)。