強堿分離鉛鹽-EDTA容量法測定鋁土礦中三氧化二鋁的方法確認

楊國慶，彭忠瑾，李 力，楊 慶，莫麗輝

（1.湖南省湘西工程勘察設(shè)計有限公司測試中心，湖南 吉首 416000；2.湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊測試中心，湖南 吉首 416007）

鋁土礦是金屬鋁的主要來源，是鋁行業(yè)發(fā)展的源頭和資源保障。目前，我國對鋁土礦中三氧化二鋁的分析方法主要有：氟化物取代鋅鹽-EDTA容量法、分離-EDTA容量法和分光光度法［1～3］、X射線熒光光譜法［4，5］、等離子體發(fā)射光譜法［6～8］等。上述方法的分別和組合使用，不僅提高了鋁土礦、鋁合金和鋁鹽產(chǎn)品中三氧化二鋁含量測定結(jié)果的準確性，更為科學(xué)使用鋁土礦資源提供技術(shù)支撐。

為配合我國鋁土礦勘探開發(fā)和進口貿(mào)易的需要，結(jié)合鋁土礦分析測試方法文獻以及基層實驗室的條件，在確保分析數(shù)據(jù)準確可靠的基礎(chǔ)上，開展了強堿分離鉛鹽-EDTA容量法［9］確認。該方法避免了使用昂貴分析儀器，解決了容量法分析操作步驟長、加入試劑多等的不足，實現(xiàn)了一次滴定完成測定，縮短了測定時間，提高了測定效率，降低了測定成本。試驗表明：該方法能夠準確測定鋁土礦中三氧化二鋁含量，分析質(zhì)量滿足DZ/T 0130.3-2006要求，適用于鋁土礦中三氧化二鋁的快速測定。

1 試驗部分

1.1 主要試劑

1.鋁標(biāo)準溶液，ρ＝1 mg/mL，介質(zhì)CHNO3＝1.0 mol/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心研制。

2.乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準溶液，CEDTA≈0.10 mol/L，稱取37 g乙二胺四乙酸二鈉于400 mL燒杯中，加200 mL水和25 mL氫氧化鈉溶液溶解，控制溶液5.5≤pH≤7.0，冷卻后移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

3.乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，pH＝5.9，稱取200 g乙酸鈉（NaAc·3H2O）于300 mL的燒杯中，加200 mL水溶解后移入1 000 mL容量瓶中，加入6 mL乙酸，最后用水稀釋至刻度，搖勻，備用。

4.二甲酚橙指示劑，0.5%。

5.氫氧化鈉溶液（160 g/L），儲存于塑料瓶中。

6.鹽酸溶液（2＋98）。

7.硝酸鉛標(biāo)準溶液，CPb（NO3）2≈0.01 mol/L；稱取3.3 g Pb（NO3）2置于400 mL燒杯中，加水溶解完全后，加1 mL HNO3，用水稀釋至1 000 mL。

標(biāo)定：移取ρ＝1 mg/mL鋁標(biāo)準溶液10.00 mL（V0）于300 mL錐形瓶中，加50 mL水，放入1滴二甲酚橙指示劑，滴加氫氧化鈉溶液使溶液變紫色，再用鹽酸溶液（2＋98）中和至黃色，加10 mL HAc-NaAc緩沖溶液，搖勻。準確加人0.10 mol/L的EDTA標(biāo)準溶液10.00 mL，蓋上表面皿，加熱煮沸3～5 min，取下，冷卻至室溫，用水吹吸表面皿和甁壁，補加1～2滴二甲酚橙指示劑，立即用硝酸鉛標(biāo)準溶液滴定至微紫色為終點。記錄消耗的硝酸鉛標(biāo)準溶液的體積V1（mL）。同時做空白試驗，記錄空白消耗硝酸鉛標(biāo)準溶液的體積V0（mL），則硝酸鉛標(biāo)準溶液相當(dāng)于三氧化二鋁的量按公式（1）計算：

式中：T為硝酸鉛溶液對三氧化二鋁的滴定度/g·mL-1；V為移取鋁標(biāo)準溶液的體積/mL；V1為鋁標(biāo)準溶液標(biāo)定消耗硝酸鉛標(biāo)準溶液的體積/mL；V0為空白消耗硝酸鉛標(biāo)準溶液的體積/mL；1.889 5為鋁對三氧化二鋁的換算因數(shù)。

1.2 測定方法

稱取0.2 g（精確至0.000 1 g）全部通過0.074 mm標(biāo)準篩的試樣于30 mL的銀坩堝中，加少量無水乙醇潤濕試樣并烘干，再加入4 g氫氧化鉀覆蓋試樣，置于馬弗爐中，從室溫逐漸升溫至700℃熔融試樣并保溫15 min，取出冷卻后，將坩堝置于200 mL的塑料燒杯中，沸水浸取熔融物，并用熱水洗凈坩堝，用水吹吸表面皿和燒杯，若溶液呈綠色則趁熱滴加無水乙醇并攪拌至綠色消失并過量0.5 mL，冷卻至室溫后，將試液移入100 mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。立即進行干過濾，濾液用塑料燒杯承接。

移取濾液10.00 mL于300 mL的錐形瓶中，加50 mL水，后按照標(biāo)定方法操作并進行滴定，記錄試液消耗的硝酸鉛標(biāo)準溶液的體積V′1，空白消耗硝酸鉛標(biāo)準溶液的體積V′0。

1.3 結(jié)果計算

測定結(jié)果按公式（2）計算：

式中：T為硝酸鉛溶液對三氧化二鋁的滴定度/g·mL-1；V′1為試液消耗硝酸鉛標(biāo)準溶液的體積/mL；V′0為樣品空白消耗硝酸鉛標(biāo)準溶液的體積/mL；m為樣品的質(zhì)量/g；γ為試液分取比。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品分解熔劑的選擇

試驗條件下，分別采用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉-過氧化鈉等做熔劑來熔融鋁土礦樣品，結(jié)果表明，選用氫氧化鈉或氫氧化鈉-過氧化鈉做熔劑，試料熔融后較難浸取，需要較長時間加熱、反復(fù)沖洗，從而造成體積過大。而選用氫氧化鉀做熔劑熔融試料后較易浸取，有利于測定效率的提高和保證結(jié)果的準確性。故該法采用氫氧化鉀做熔劑。

2.2 樣品熔融溫度對測定結(jié)果影響

按照試驗方法，通過改變?nèi)廴跍囟鹊膯我蛩貤l件，考察試料在堿融條件下溫度對測定結(jié)果的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 熔融溫度對測定結(jié)果影響

由圖1可知，熔融溫度低于650℃時樣品分解不完全，造成結(jié)果偏低；而溫度高于700℃時測定結(jié)果穩(wěn)定，但熔融溫度在750℃時試驗可見銀坩堝腐蝕明顯。因此，該方法選擇試料的熔融溫度700℃。

2.3 樣品熔融時間對測定結(jié)果影響

按照試驗方法，通過改變?nèi)廴跁r間的單因素條件，考察試料在堿熔條件下熔融時間對測定結(jié)果的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 熔融時間對測定結(jié)果影響

由圖2可知，時間少于15 min樣品熔融不完全，造成結(jié)果偏低，熔融時間15 min時測定結(jié)果穩(wěn)定，但熔融時間20 min時試驗可見銀坩堝腐蝕嚴重。因此，該方法選擇試料的熔融時間15 min。

2.4 共存離子的影響

在強堿條件下鐵、鈦等以氫氧化物沉淀與鋁分離，在試料熔融完全并浸出后，若溶液呈綠色則滴加無水乙醇至溶液消除錳的干擾，其它共存金屬離子在堿性溶液中對鋁測定的干擾影響較小。

2.5 不同方法的對比試驗

稱取0.2 g（精確至0.000 1 g）試樣，分別用本法和氟化物取代鋅鹽-EDTA容量法進行測定，結(jié)果見表1。

表1 不同方法的對比試驗 %

2.6 倍比試驗

在最優(yōu)試驗條件下對3個有證標(biāo)準物質(zhì)（CRM）和2個試驗樣品進行倍比試驗，其結(jié)果見表2。

表2 倍比試驗測定結(jié)果

由表2可知，倍比試驗測定結(jié)果均在誤差范圍內(nèi)，由此判定稱樣量在0.2～0.4 g時，基體對測定結(jié)果影響不大。

2.7 加標(biāo)回收、精密度和準確度試驗

對3個鋁土礦國家標(biāo)準物質(zhì)樣品和2個試驗樣品進行加標(biāo)回收、精密度和準確度試驗，結(jié)果分別見表3、表4、表5。

表3 標(biāo)準加入回收試驗結(jié)果

表4 精密度測定結(jié)果與統(tǒng)計 %

表5 準確度測定結(jié)果與統(tǒng)計 %

由表3可知，該方法加標(biāo)回收率在98.53%～101.04%，表明方法準確度較高。

由表4可知，方法多次測定結(jié)果相對標(biāo)準偏差0.18%～0.59%，表明精密度較高。

由表5可知，標(biāo)準樣品測定結(jié)果誤差均小于允許差，表明方法準確度能滿足規(guī)范要求。

3 結(jié) 論

1.該方法選擇氫氧化鉀做熔劑，700℃熔融試樣，保溫15 min，為最佳熔礦條件。

2.用Pb（NO3）2標(biāo)準溶液滴定過量的EDTA，計算出三氧化二鋁的含量，滴定終點易觀察，突變點明顯，避免了氟鹽置換-EDTA容量法滴定終點橙色到紅色難觀察的缺陷。

3.操作簡單，只需滴定一次，測定時間縮短，使用試劑種類減少，提高了分析效率，實現(xiàn)了環(huán)境友好。

4.本方法能應(yīng)用于鋁土礦中三氧化二鋁的快速測定。