鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量的測(cè)試方法

黎喬(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局三一二地質(zhì)隊(duì)，安徽 蚌埠 233000)

0 引言

鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量的測(cè)試具有一定的特殊性，當(dāng)前的測(cè)試方法并不適合氧化亞鐵含量的測(cè)試。對(duì)此在氧化亞鐵含量的測(cè)試方法中，應(yīng)做好試劑的選擇、分解溶液重量的選擇等等，并對(duì)不同的試劑粒度、分解溶液質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)分析，以此形成科學(xué)的氧化亞鐵含量測(cè)試方法，為有效的提高氧化亞鐵含量測(cè)試效果提供有利條件[1]。

1 鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量的試驗(yàn)研究

1.1 試劑分析

鐵鋁尖晶石屬于一種耐火材料，具有結(jié)窯皮、抗侵蝕、抗堿鹽特性，從目前科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用情況來看，對(duì)于鐵鋁尖晶石中鐵含量的測(cè)試中，無法對(duì)鐵鋁尖晶石中的氧化亞鐵、三氧化二鋁的含量進(jìn)行測(cè)定，只能對(duì)三氧化二鐵進(jìn)行測(cè)定，由于氧化亞鐵和空氣具有無法兼容的性質(zhì)，因此無法直接計(jì)算出氧化亞鐵的含量，只能通過測(cè)定氧化亞鐵含量的方式來獲得具體的含量[2]。但是在具體的測(cè)量中，由于鐵鋁尖晶石不具備可融性，因此當(dāng)前所存在的測(cè)試方法GB/T 14506.14—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法 第14部分：氧化亞鐵量測(cè)定》等方法并不能晶石中氧化亞鐵含量進(jìn)行有效的測(cè)試。

通過相關(guān)的研究顯示，氧化亞鐵如果想穩(wěn)定的存在，必須要保證鐵的存在，沒有鐵的存在，就不會(huì)產(chǎn)生氧化亞鐵，更不會(huì)產(chǎn)生和三氧化二鋁形成的化合物，但是通過借助于鹽酸溶液分解的方式，可以有效的分解出亞鐵離子，進(jìn)而有效的找到氧化亞鐵中所存在鐵的含量[3-4]。在具體的試驗(yàn)分析中，應(yīng)選擇相應(yīng)的化學(xué)溶液來進(jìn)行試驗(yàn)分析，將亞鐵離子進(jìn)行有效的分離，對(duì)此對(duì)所選擇的溶液進(jìn)行了分析，主要包括碳酸氫鈉飽和溶液、碳酸氫鈉溶液、硫酸溶液、鹽酸溶液等[5]。對(duì)此對(duì)溶液的配比進(jìn)行了分析，主要包括以下幾種配比方式：

硫酸-磷酸溶液的配比方式：此溶液的配比，需要準(zhǔn)備水970 mL，硫酸溶液15 mL，15 mL純度為95%的磷酸溶液，在配比的過程中，應(yīng)首先在970 mL水中注入 15 mL硫酸溶液，并不斷的攪拌，在均勻之后，注入純度為95%的15 mL磷酸溶液進(jìn)行攪拌使其均勻。

三氯化鐵溶液配比：此溶液的配比僅需要三氯化鐵，但是需要明確三氯化鐵的重量，為了試驗(yàn)方便，選擇5g較為適宜，將其投放在冷水中，僅僅慢慢稀釋，稀釋溶液為100 mL。

二苯胺磺酸鈉溶液配比：需要準(zhǔn)備的材料有硫酸、二苯胺磺酸鈉、水，需要注意的是硫酸、二苯胺磺酸鈉在配比中，應(yīng)選擇合適的比例，二苯胺磺酸鈉的重量應(yīng)為0.1 g，硫酸應(yīng)為3滴，并確保稀釋后的溶液為100 mL，以此來保證混合均勻，滿足試驗(yàn)需求。

重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液配比：需要準(zhǔn)備重鉻酸鉀試劑、水，在試劑混合的過程中，首先需要對(duì)重鉻酸鉀進(jìn)行稱重，重量應(yīng)為2.451 5 g，并將其烘干2 h，在烘干的過程中，需要注意烘干的溫度為170 ℃左右，在烘干完成之后，將其投放于500 mL的水中，在充分融合之后，將其放置于1 000 mL試劑瓶子中，并按照刻度線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行稀釋，在稀釋完成之后，將其進(jìn)行搖晃，使其均勻。

1.2 試驗(yàn)方法

鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量的測(cè)試主要包括兩個(gè)步驟。

1.2.1 氧化亞鐵含量的分析

準(zhǔn)備溶液試劑30 mL鹽酸試劑、1g碳酸氫鈉試劑、5 mL硫酸試劑，0.1g的氧化亞鐵。首先將氧化亞鐵放置于500 mL的椎體試劑瓶中，并塞上橡皮塞子，將以上溶液混合到試劑瓶中，并通過導(dǎo)管將其吸入到碳酸氫鈉的量杯中。在溶液吸入之后，對(duì)錐形體燒杯進(jìn)行加熱，加熱的時(shí)間應(yīng)超過30 min，在加熱完畢之后，使溶液稍微冷卻后，加入到硫酸-磷酸溶液中，硫酸-磷酸溶液的容量應(yīng)為90 mL，最后將溶液徹底冷卻到室溫狀態(tài)，加入二苯胺磺酸鈉試劑溶液。在加入二苯胺磺酸鈉試劑溶液之后，不斷的加入重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液試劑，使其不斷的沉淀、穩(wěn)定，直到變?yōu)樽仙珵橹埂?/p>

1.2.2 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液中鐵含量分析

準(zhǔn)備三氯化鐵溶液100 mL，用膠塞將瓶口塞緊；將溶液充分震蕩30 min后進(jìn)行溶液過濾。過濾的時(shí)候水洗錐形瓶4～5次，沖洗殘?jiān)?～8次。過濾后在過濾液中放置二苯胺磺酸鈉溶液10滴和15 mL硫酸，最后采用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定至溶液變?yōu)樽仙Y(jié)束試驗(yàn)。

1.3 鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量的分析

通過以上試驗(yàn)，可以看出在試驗(yàn)之后，氧化亞鐵進(jìn)行了反應(yīng)，并對(duì)反應(yīng)的方程式進(jìn)行分析，得知反應(yīng)的方程式：

根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行的相關(guān)反應(yīng)，來進(jìn)行氧化亞鐵的含量，得到氧化亞鐵的含量計(jì)算為：

式中：m為試樣的質(zhì)量；V為重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積；c為重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。以上是在1.2.1的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴劑下，所進(jìn)行的氧化亞鐵含量的計(jì)算。當(dāng)然在試劑滴定的過程中，如果采用的是1.2.2的方式來進(jìn)行的滴試，反應(yīng)的方程式為2FeCl3+2CrCl3+2KCl+7H2O=2Fe+14HCl+K2Cr2O7根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行的相關(guān)反應(yīng)，來進(jìn)行氧化亞鐵的含量，得到氧化亞鐵的含量計(jì)算為55.84×2cV÷m÷1 000×100%，對(duì)此還對(duì)試樣中的氧化亞鐵含量進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算，計(jì)算方式為w(Feo+Fe)-w(Fe)÷55.84×71.84，進(jìn)而得到鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量。

2 鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量的測(cè)試結(jié)果分

2.1 鐵鋁尖晶石的組成以及中鐵含量的測(cè)定

在進(jìn)行鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量測(cè)定之前，首先應(yīng)對(duì)鐵鋁尖晶石中的構(gòu)成部分進(jìn)行分析，得知鐵鋁尖晶石中主要的化學(xué)成分有TiO2、MgO、CaO，這是全鐵的構(gòu)成成分，為Fe2O3另外還有Al2O3，其中全鐵的成分中還有三氧化二鐵、氧化亞鐵以及金屬鐵。需要注意的是如果選擇的試樣太過于細(xì)膩，在加工的過程中會(huì)產(chǎn)生氧化作用，進(jìn)而會(huì)使測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)降低的現(xiàn)象；但是如果鐵試樣的顆粒感太強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生鐵溶解不完全的現(xiàn)象，最終也會(huì)出現(xiàn)測(cè)定結(jié)果鐵含量降低的現(xiàn)象。為了保證測(cè)試結(jié)果的客觀性，對(duì)不同粒度的鐵試樣進(jìn)行了以下分析，見表1。但是對(duì)于鐵鋁尖晶石而言，并沒有具體的鐵鋁尖試樣，因此測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性有待于進(jìn)一步確定，不過從數(shù)據(jù)的測(cè)定中，可以看出數(shù)據(jù)越高、數(shù)據(jù)變動(dòng)性越穩(wěn)定的情況，更符合實(shí)際情況，對(duì)測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行分析(如表1所示)，可以看出式樣粒度在小于等于0.053 mm的情況下，所獲得的結(jié)果穩(wěn)定性較強(qiáng)，所測(cè)定的數(shù)據(jù)更客觀。

表1 鐵鋁尖晶石不同的試樣測(cè)定結(jié)果情況分析表

在測(cè)試中分別選擇了0.20 g、0.15 g、0.10 g、0.05 g等進(jìn)行了三氯化鐵溶液溶解測(cè)試，并對(duì)不同重量下的試劑溶解情況進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，得知試樣重量在0.10 g的情況下，呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較強(qiáng)，檢測(cè)結(jié)果也相對(duì)穩(wěn)定。通過以上對(duì)不同試樣粒度、不同重量的溶解溶液進(jìn)行分析，選擇最適宜的條件來對(duì)鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量進(jìn)行測(cè)定，最終測(cè)定了鐵的含量為4.31%。

2.2 氧化亞鐵含量的測(cè)定

從表2中可以看出，均值最高，在Ⅰ到Ⅴ之間所測(cè)試的數(shù)值最為穩(wěn)定的為氯化氫為5 mL、硫酸溶液為30 mL的情況溶液配比模式，因此在這個(gè)條件下，所測(cè)定的氧化亞鐵含量更加準(zhǔn)確，具有代表性。對(duì)此還進(jìn)行了碳酸氫鈉試劑試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)碳酸氫鈉試劑在鐵含量測(cè)定的過程中，加入0.5 g比較適宜，能夠有效的防止亞鐵離子的氧化。最后綜合以上所測(cè)試的優(yōu)勢(shì)條件，來對(duì)氧化亞鐵含量、氧化鐵中的金屬鐵的含量進(jìn)行了分析、測(cè)定，發(fā)現(xiàn)在鐵鋁尖晶石中所占的比例為38.62%。

表2 氧化亞鐵含量、氧化鐵中的金屬鐵的含量測(cè)定結(jié)果情況分析表

3 結(jié)語

文章對(duì)鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量的試驗(yàn)、鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，并從試劑分析、試驗(yàn)方法測(cè)定、鐵鋁尖晶石中氧化亞鐵含量進(jìn)行研究。根據(jù)本項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果，最終確定了鐵的含量為4.31%，氧化亞鐵在鐵鋁尖晶石中所占的比例為38.62%。