三氯化鐵分解重鉻酸鉀滴定法測(cè)金屬化球中金屬鐵和氧化亞鐵的含量

詹 娟

本文在對(duì)金屬鐵進(jìn)行測(cè)定分析的過程中，選用三氯化鐵分解重鉻酸鉀滴定方法來進(jìn)行。最終所測(cè)到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確，其誤差在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許誤差范圍內(nèi)，這種方法具有快速、有效的優(yōu)點(diǎn)，在直接還原鐵中金屬鐵測(cè)定的過程中使用較為廣泛。

1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及化學(xué)試劑

1.1 儀器

天平，電爐，磁力攪拌器，化學(xué)試劑。

1.2 化學(xué)試劑

在制定三氯化鐵一乙酸鈉溶液的過程中，首先需要選取較多毫升的三氯化鐵溶液，并且在三氯化鐵溶液中通過結(jié)合乙酸鈉的方式來進(jìn)行計(jì)量稱重。如果測(cè)定數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)的要求不符，那么則需要在此過程中通過加入乙酸鈉或者三氯化鐵溶液來進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。將硫磷以及硫酸混合并達(dá)到冷卻的狀態(tài)。選取干燥的基準(zhǔn)重鉻酸鉀并且與水相結(jié)合來制作出重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液放置兩天之后方可用于測(cè)定鐵的過程中。

2 實(shí)驗(yàn)方法

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，首先需要將所選取的三氯化鐵溶液進(jìn)行溶解，在金屬鐵被氧化成為二氯化鐵的情況下，再進(jìn)行下一步的過濾分離，之后通過在濾液中加入二苯胺磺酸鈉，在通過運(yùn)用中重鉻酸鉀滴定的方式，來求出金屬鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.1 金屬鐵

所選取的0.1g試樣粒度要小于0.125mm，并且相關(guān)試樣的儲(chǔ)存工作要放置于300ml的干燥錐形瓶中，并且將40ml的三氯化鐵溶液以及磁攪拌子加入其中方可蓋上瓶塞。在使用電磁攪拌器進(jìn)行攪拌的過程中，整個(gè)30min的攪拌時(shí)間，需要對(duì)瓶壁進(jìn)行一到兩次的水吹洗工作。再進(jìn)行過濾的過程中，我們可以選取中性石棉填充的玻璃漏斗來更好地將相關(guān)雜質(zhì)過濾出來，將過濾的溶液還放置到300ml的錐形瓶中。之后，再將過濾的溶液進(jìn)行稀釋，在稀釋的溶液中，通過加入20ml的硫磷混合酸以及六滴氨磺酸鈉溶液之后，再通過重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液將結(jié)合液進(jìn)行滴定至顏色變?yōu)樽仙?。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，首先需要進(jìn)行空白值的測(cè)量工作，但在實(shí)際進(jìn)行這一工作之前，需要在相關(guān)溶液中加入10ml三氯化鐵溶液并使用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，這一工作需要重復(fù)進(jìn)行兩次，前后所滴定的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積差就是我們所需要的空白值。

2.2 氧化亞鐵含量檢測(cè)

在對(duì)氧化亞鐵的含量進(jìn)行檢測(cè)的過程中，我們需要將殘?jiān)约盀V紙進(jìn)行收集，并且將殘?jiān)c濾紙通過加入1g～2g的碳酸氫鈉固體一并放置到原錐形瓶中，并且與1g左右的氟化鈉固體以及30ml的鹽酸進(jìn)行融合之后快速蓋上陶瓷蓋，整個(gè)加熱溶解的過程要合理的控制好相應(yīng)溶液的體積，在體積達(dá)到10ml～15ml之間的情況下，在這些加熱后的溶液中迅速加入60ml.碳酸氫鈉溶液，并且將相結(jié)合的溶液放置冷卻到室溫狀態(tài)；之后在冷卻后的溶液中通過加入20ml的硫磷混酸后，方可使用二苯胺磺酸鈉以及重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液將冷卻后的溶液滴至顏色變成紫紅色為止。

3 結(jié)果

3.1 樣品粒度的影響

選取的直接還原鐵需要保證其中含有亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.13%，之后通過使用相應(yīng)的方法來將直接還原鐵分成不同粒度的樣品，通過查看樣品的粒度便可直接獲取樣品粒度與亞鐵測(cè)定之間是否具有相互影響的作用。

3.2 三氯化鐵溶液濃度

在測(cè)量三氯化鐵溶液濃度的過程中，由于金屬鐵氧化后二氯化鐵與亞鐵便會(huì)從三氯化鐵溶液中得到分離，因此三氯化鐵溶液的濃度與用量需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。本文在對(duì)金屬鐵分離后亞鐵測(cè)定的過程中，選取了三種不同濃度的三氯化鐵溶液，最終結(jié)果表明，在三氯化鐵質(zhì)量濃度處于80g每升的情況下，所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為穩(wěn)定。

3.3 三氯化鐵溶液用量

使用100g每升的三氯化鐵溶液，運(yùn)用相同的實(shí)驗(yàn)方法，選擇不同的用量來將金屬鐵進(jìn)行分離，之后再對(duì)亞鐵進(jìn)行測(cè)定工作。這種測(cè)定方法表示，我們可以通過選取20ml的三氯化鐵溶液來測(cè)定的亞鐵質(zhì)量結(jié)果較為穩(wěn)定。我們?cè)趯?shí)際實(shí)驗(yàn)的過程中使用了30ml的三氯化鐵溶液。

3.4 試樣溶解時(shí)攪拌時(shí)間的影響

我們?cè)谌诤先然F溶液以及樣品的整個(gè)過程是在室溫下所進(jìn)行的，所以在對(duì)相應(yīng)樣品進(jìn)行震蕩攪拌的過程中要合理的控制好相關(guān)的攪拌時(shí)間。本文在實(shí)際進(jìn)行攪拌的過程中，通過將30mL100g/L三氯化鐵溶液溶解樣品先取不同的攪拌時(shí)間，對(duì)不同攪拌時(shí)間的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)，20min的攪拌時(shí)間是結(jié)果最為穩(wěn)定的時(shí)刻，本實(shí)驗(yàn)實(shí)際就運(yùn)用了20min的攪拌時(shí)間。

3.5 濾紙及清洗速度的選擇

首先，我們需要將0.2g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的金屬化球試料分別放置在30ml的三角錐形瓶中，這一部分要選取九份的金屬化球試料，并且在這九份金屬化球試料中，通過加入40ml的三氯化鐵進(jìn)行30min的攪拌工作之后，發(fā)現(xiàn)其中三份比較快速、三份處于中速，而剩余三份則處于慢速狀態(tài)，根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出來快速，過濾耗時(shí)30min，濾液渾濁，終點(diǎn)不明顯；中速，過濾耗時(shí)40min，濾液清亮，終點(diǎn)變色敏銳；慢速，過濾耗時(shí)60min，濾液清亮，終點(diǎn)變色敏銳。我們可以看出，建議使用定量中速率者的方式來進(jìn)行相關(guān)的測(cè)定工作。

3.6 樣品粒度的選擇

樣品粒度的選擇工作是非常重要的，他對(duì)于整個(gè)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性影響比較巨大，我們?cè)趯?shí)際進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，選擇了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.81%的直接還原鐵，使用相關(guān)方法將還原鐵制成不同的粒度，之后再選擇同樣的方法來查看浸取金屬鐵的結(jié)果是否有相應(yīng)的變化。最終通過表中我們可以看出，低于0.125mm的樣品粒度時(shí)不會(huì)影響到浸取金屬鐵的工作。

3.7 滴定酸度控制

在查看酸度對(duì)檢測(cè)結(jié)果是否有影響的過程中，我們需要選擇0.2g且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.58%的金屬化球，在該試樣中，通過加入40ml的三氯化鐵，進(jìn)行30min的攪拌工作之后，通過加入硫磷混合酸濃度來查看相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積大小方面，在硫磷混合酸出于20ml的狀態(tài)下相關(guān)的極差處于最小值。

3.8 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的選擇

在查看重鉻酸鉀濃度對(duì)檢測(cè)結(jié)果是否有影響的過程中，還是選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.58%的金屬化球，在使用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定的過程中，運(yùn)用相同的實(shí)驗(yàn)方法將不同濃度的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定查看對(duì)金屬鐵的檢驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)我們可以看出，在重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液處于0.15mol/L情況下相關(guān)檢測(cè)結(jié)果最佳。

重鉻酸鉀濃度/0.1000（molL-），消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積46.8mL，極差0.25mL。

重鉻酸鉀濃度/0.1500（molL-），消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積31.2mL，極差0.05mL。

重鉻酸鉀濃度/0.2000（molL-），消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積23.1mL，極差0.40mL。

在查看重鉻酸鉀濃度是否對(duì)亞鐵檢測(cè)結(jié)果有影響的情況下，我們需要將不同濃度的重絡(luò)酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到九個(gè)試料殘?jiān)?。不同濃度的重鉻酸鉀濃度在檢測(cè)亞鐵的過程中所消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積不同。從以下結(jié)果中我們可以看出，在重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度處于0.05mol/情況下，金屬化球中的氧化亞鐵結(jié)果重復(fù)性處于較好的狀態(tài)，所以我們?cè)趯?duì)亞鐵進(jìn)行滴定檢測(cè)的過程中，建議使用0.05mol/濃度的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。

重鉻酸鉀濃度/0.0250（mol+L），消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液mL體積28.5mL，極差0.35mL。

重鉻酸鉀濃度/0.0500（mol+L），消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液mL體積14.2mL，極差0.10mL。

重鉻酸鉀濃度/0.1000（mol+L），消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液mL體積7.1mL，極差0.43mL。

3.9 冷卻時(shí)間的選擇

分別稱取0.1000g的RA-8-HY04金屬化球團(tuán)試樣8份進(jìn)行溶樣，設(shè)定不同冷卻時(shí)間后進(jìn)行滴定分析，其檢測(cè)結(jié)果：

冷卻時(shí)間2min，含量27.75%。

冷卻時(shí)間3min，含量27.65%。

冷卻時(shí)間4min，含量27.70%。

冷卻時(shí)間5min，含量27.61%。

冷卻時(shí)間6min，含量27.52%。

冷卻時(shí)間7min，含量27.31%。

冷卻時(shí)間8min，含量26.90%。

冷卻時(shí)間10min，含量27.8%。

3.10 共存物的影響

金屬鐵的存在對(duì)于測(cè)定的結(jié)果有著一定的影響。為了能夠?qū)⑦@一影響縮小化，我們需要將三氯化鐵溶液中的金屬鐵進(jìn)行過濾去除工作。在進(jìn)行消除的過程中，為了避免三氯化鐵溶液在攪拌的過程中出現(xiàn)氧化而導(dǎo)致最終測(cè)定結(jié)果偏低的現(xiàn)象發(fā)生，我們需要采取無氧水配制的三氯化鐵溶液，并且在整個(gè)溶液進(jìn)行溶解的過程中要保持一直處于加熱的狀態(tài)，否則二價(jià)鐵氧化進(jìn)入到瓶中導(dǎo)致出現(xiàn)影響結(jié)果的現(xiàn)象。整個(gè)溶解過程所使用的鹽酸以及其他試劑中要避免出現(xiàn)硝酸或其他氧化還原物質(zhì)的存在，這些氧化還原物質(zhì)均可影響到整個(gè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.11 精密度實(shí)驗(yàn)

稱取質(zhì)量為0.2000±0.0001g金屬化球團(tuán)A、B各6份，并且在對(duì)樣品進(jìn)行處理的過程中，需要嚴(yán)格按照2.2章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)際的工作，在進(jìn)行滴定的過程中，選取重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液來將金屬化球團(tuán)中的接觸鐵以及氧化亞鐵質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定工作。相應(yīng)結(jié)果中看出，變異系數(shù)CV滿足GB/T27404—2008中要求。

金屬化球金屬鐵精密度數(shù)據(jù)

試樣編號(hào)A：

（1）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積18.80mL，MF4/26.84%，均值26.8%，SD0.036%，CV0.14%。

（2）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積18.75mL，MF4/26.77%，均值26.8%，SD0.036%，CV0.14%。

試樣編號(hào)B：

（1）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積30.15mL，MF4/43.04%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

（2）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積30.10mL，MF4/42.97%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

（3）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積30.05mL，MF4/42.90%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

（4）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積30.16mL，MF4/43.06%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

（5）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積30.05mL，MF4/42.90%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

金屬化球中氧化亞鐵精密度分析數(shù)據(jù)。

試樣編號(hào)A：

（1）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積17.55mL，MF4/33.10%，均值33.29%，SD0.18%，CV0.54%。

（2）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積17.70mL，MF4/33.39%，均值33.29%，SD0.18%，CV0.54%。

（3）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積17.60mL，MF4/33.20%，均值33.29%，SD0.18%，CV0.54%。

（4）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積17.75mL，MF4/33.48%，均值33.29%，SD0.18%，CV0.54%。

試樣編號(hào)B：

（1）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積9.00mL，MF4/16.98%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（2）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積9.10mL，MF4/17.16%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（3）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積9.15mL，MF4/17.26%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（4）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積9.10mL，MF4/17.16%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（5）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積9.00mL，MF4/16.98%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（6）消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積8.95mL，MF4/16.88%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

3.12 回收率實(shí)驗(yàn)

在金屬化球團(tuán)中加入高純鐵粉的情況下，要保證高純鐵粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.99%，并且粒度要達(dá)到0.15mm的情況下方可進(jìn)行混合使用。整個(gè)測(cè)定過程要嚴(yán)格按照相關(guān)方法進(jìn)行。最終所測(cè)得的金屬鐵回收率

樣品MFe含量26.8%，加人高純鐵粉相當(dāng)于樣品MFe含量20倍，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/32.85mL，測(cè)得加入高純鐵粉樣品MFe含量46.91/%，后回收率/100.6%。

樣品MFe含量26.8%，加人高純鐵粉相當(dāng)于樣品MFe含量30倍，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/39.80mL，測(cè)得加入高純鐵粉樣品MFe含量56.83/%，后回收率/100.0%。

樣品MFe含量26.8%，加人高純鐵粉相當(dāng)于樣品MFe含量40倍，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/46.75mL，測(cè)得加入高純鐵粉樣品MFe含量66.75/%，后回收率/99.9%。

4 結(jié)語(yǔ)

在人們的保護(hù)環(huán)境意識(shí)越來越深入人心的前提下，傳統(tǒng)的燒結(jié)礦方式已經(jīng)被完全的替代化。近幾年來，新煉鐵工藝中最受關(guān)注歡迎的就是轉(zhuǎn)底爐煤基，這種工藝也是站在礦粉以及煤粉混合使用的碳球團(tuán)進(jìn)行高溫的快速還原工作，在金屬化球的金屬化率大于85%的前提下，則表明金屬化球團(tuán)已達(dá)到直接還原鐵的效果，之后我們便可以將直接還原鐵就可以替代掉一部分的煤球礦以及燒結(jié)礦，這對(duì)于降低高爐焦比以及能耗有著十分重要的作用。只有充分的控制好相應(yīng)的金屬化率，才能夠更好的保障直接還原鐵的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。本文在查看金屬化球中金屬鐵以及氧化亞鐵含量的過程中，使用了三氯化鐵分解重鉻酸鉀滴定法來進(jìn)行相關(guān)的測(cè)定工作，并且從三氯化鐵重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度、試樣預(yù)處理等方面進(jìn)行了相關(guān)的測(cè)定工作，得出怎樣的標(biāo)準(zhǔn)更有利于保證結(jié)果的穩(wěn)定性。最后我們便可以得出，選取樣品的粒徑要小于0.125mm，重量達(dá)到0.1g，在進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)40min的攪拌之后，選取40ml的濃度為100g/L氯化鐵溶液，通過使用三氯化鐵溶液分離以及重鉻酸鉀滴定方式來查看技術(shù)化球團(tuán)中的金屬鐵以及氧化亞鐵的含量。目前這種方法具有著快速、有效的優(yōu)點(diǎn)，也是在測(cè)定金屬化球中金屬鐵以及氧化亞鐵存在質(zhì)量最為廣泛的一種方式。