三氯化鈦還原—重鉻酸鉀滴定法測定全鐵含量研究

朱 敏 周經(jīng)峰

（安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)南山礦業(yè)有限公司）

安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)南山礦業(yè)有限公司是一個大型鐵礦石采選企業(yè)，擁有多個礦石來源地，礦石性質(zhì)差異比較大，而且鐵品位普遍偏低，選礦工藝復(fù)雜，生產(chǎn)指標(biāo)波動較大。因此，及時準(zhǔn)確獲取產(chǎn)品鐵品位，對指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要意義。這就必須有行之有效，且安全快速環(huán)保的鐵品位化驗分析方法。

在鐵礦石鐵品位分析方法中，鹽酸—氟化鈉—氯化亞錫—重鉻酸鉀容量法、三氯化鈦重鉻酸鉀滴定法、過氧化鈉—氯化亞錫—重鉻酸鉀滴定法、堿熔氨分離重鉻酸鉀容量法、硫磷混酸溶樣—二氯化錫與三氯化鈦聯(lián)合還原重鉻酸鉀滴定法等都可以取得不錯的分析結(jié)果［1-4］。但這些方法中，有的方法要用大量的汞鹽，不利于環(huán)保及危害身體健康；有的方法操作技術(shù)難點(diǎn)多，不易掌握；有的分析周期長，操作較繁瑣，很難滿足生產(chǎn)檢驗的要求。鑒于此，筆者推薦用三氯化鈦還原重—鉻酸鉀滴定法測定全鐵含量。經(jīng)反復(fù)試驗，確定了鹽酸、二氯化錫分解試樣，三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法的各項條件、精密度及準(zhǔn)確度。試驗結(jié)果表明，該方法不僅避免了大量使用汞鹽，有利于環(huán)境保護(hù)，同時具備操作簡便、快速的特點(diǎn)，滿足了生產(chǎn)檢驗的要求。

1 試劑及礦樣

化驗用試劑均為分析純試劑，鹽酸1.19 g/mL、二氯化錫60 g/L、硫磷混酸（硫酸、磷酸、水質(zhì)量比15∶15∶70）、鎢酸鈉250 g/L、三氯化鈦質(zhì)量濃度15%、二苯胺磺酸鈉2 g/L、重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01 mol/L）、高錳酸鉀20 g/L、硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.05 mol/L）；化驗用水為蒸餾水。

礦樣（標(biāo)準(zhǔn)樣品）：赤鐵礦YSBC15702、鐵礦石477、燒結(jié)礦479、磁鐵礦BB8801-02。

2 試驗方法

稱取在105±2 ℃烘干的試樣0.200 0 g，置于300 mL 錐形瓶中，加入濃鹽酸20 mL，蓋上表面皿，于控溫電熱板上加熱至80～90 ℃，并保溫40～50 min，期間以二氯化錫分次滴加還原助溶。待試樣溶解完全后，向70～80 ℃試液中邊搖邊滴加二氯化錫溶液，至溶液呈淡黃色。若二氯化錫還原過量，應(yīng)以高錳酸鉀小心氧化至淡黃色。稍冷后，加入100 mL水，滴加鎢酸鈉溶液15滴，用二氯化錫溶液還原至鎢藍(lán)出現(xiàn)，再滴加重鉻酸鉀溶液至鎢藍(lán)剛剛褪去，立即加入硫磷混酸20 mL，滴加5滴二苯胺磺酸鈉指示劑，以重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈穩(wěn)定的亮紫色。

空白試驗隨同試樣同步進(jìn)行，在加入20 mL 硫磷混酸前，加入6.00 mL 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入5滴二苯胺磺酸鈉，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至亮紫色后，記錄體積A，再加入6.00 mL 的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液，再用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至亮紫色，記錄體積B，空白值V0=A-B。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 溶樣溫度選擇

溶樣溫度過低或過高都易使分析結(jié)果出現(xiàn)偏差，溫度過低易造成試樣溶解不完全，溫度過高易造成三氯化鐵揮發(fā)損失。不同溶樣溫度試驗結(jié)果見表1。

由表1 可知，溶樣溫度應(yīng)控制在80～90 ℃，表現(xiàn)為液面平靜并時而呈微沸的狀態(tài)為佳。

3.2 溶樣時間選擇

由于礦種不一，所以試樣完全溶解的時間不同。在不影響分析準(zhǔn)確度的前提下，盡量統(tǒng)一溶樣時間，利于大批量生產(chǎn)分析。根據(jù)不同礦種、不同時間條件進(jìn)行試驗，結(jié)果見表2。

由表2可知，對于酸可溶試樣其溶解完全的時間可統(tǒng)一控制在50 min，能滿足試樣分析對準(zhǔn)確度的要求。

3.3 二氯化錫還原溫度選擇

二氯化錫還原溫度試驗結(jié)果見表3。

由表3可知，二氯化錫還原溫度選擇70～90 ℃。

3.4 滴定溫度及酸度控制

不同滴定溫度試驗結(jié)果見表4。

由表4 可知，滴定時溶液溫度宜控制在20～40 ℃。

根據(jù)重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液在滴定Fe3+時，溶液必須呈強(qiáng)酸性。所以，在滴定溶液中至少應(yīng)加入10 mL鹽酸。當(dāng)鹽酸濃度超過3.5 mol/L 或高溫時，重鉻酸鉀可將氯離子氧化成Cl2，造成分析結(jié)果偏差，故滴定時溶液的酸度應(yīng)控制在1 mol/L左右。

3.5 鎢酸鈉加入量選擇

取6份空白試液，分別加入相同量的Fe2+溶液，加入不同量鎢酸鈉，試驗結(jié)果見表5。

由表5可知，為保證滴定溶液中有足夠量的鎢鹽存在來指示還原終點(diǎn)，鎢酸鈉宜選用15滴。

3.6 還原終點(diǎn)指示后放置時間選擇

對不同試樣在還原終點(diǎn)指示后進(jìn)行不同放置時間試驗，結(jié)果見表6。

由表6 可知，還原終點(diǎn)指示后，應(yīng)立即加入硫磷混酸，滴加5滴二苯胺磺酸鈉后立即滴定，否則，滴定終點(diǎn)顏色不易判斷，易造成分析結(jié)果偏低。

3.7 高錳酸鉀加入量試驗

由于生產(chǎn)中試樣品種不一，含量高低不同，在二氯化錫還原時易造成過量，此時用高錳酸鉀重新氧化后再用二氯化錫還原的方法加以解決。為了確定高錳酸鉀加入量對試驗的影響，在6份空白試液中相應(yīng)加入0～5滴二氯化錫和0～5滴高錳酸鉀溶液，結(jié)果見表7。

由表7可知，引入少量高錳酸鉀不影響正常分析結(jié)果。大量引入會使空白值增大，易導(dǎo)致分析結(jié)果超差。所以，在前期二氯化錫還原助溶時，應(yīng)盡量小心不要還原過量。

3.8 指示劑加入量試驗

取6 份相同量的Fe2+溶液，滴加不同量的二苯胺磺酸鈉指示劑，試驗結(jié)果見表8。

由表8可知，由于二苯胺磺酸鈉在指示滴定終點(diǎn)的同時，也會消耗一定量的重鉻酸鉀標(biāo)液，所以在操作時必須統(tǒng)一加入指示劑的量。試驗確定選擇加入5滴二苯胺磺酸鈉。

3.9 硫磷混酸加入量試驗

取6 份相同量的Fe2+溶液，加入不同量的硫磷混酸，試驗結(jié)果見表9。

由表9可知，硫磷混酸加入量宜為20 mL。

3.10 共存元素干擾分析

常規(guī)礦石中對全鐵分析存在的干擾元素有釩、銅、錳、砷等。取150 mL 含鐵100 mg 的溶液，若全鐵含量相對誤差小于±0.6%，則0.4 mg 的釩、1.0 mg 的銅、100 mg的錳和0.2 mg的砷對測定不構(gòu)成干擾。

3.11 方法比對試驗

在進(jìn)行常規(guī)礦種全鐵含量的測定時，比較了三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法（簡稱三重法）、三氯化鈦—重鉻酸鉀容量法、鹽酸—氟化鈉—氯化亞錫—重鉻酸鉀容量法（簡稱鹽氟氯重法）在相同條件下的分析結(jié)果，見表10。

由表10 可知，三氯化鈦還原—重鉻酸鉀滴定法與國標(biāo)方法和鹽酸—氟化鈉—氯化亞錫—重鉻酸鉀容量法測定結(jié)果非常接近，與標(biāo)準(zhǔn)值差異微乎其微，準(zhǔn)確度高，能滿足生產(chǎn)分析要求。

3.12 精密度試驗

取不同品種、不同含量的試樣分別化驗10次，以分析精密度，試驗結(jié)果見表11。

由表11 可知，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.35%，表明三氯化鈦還原—重鉻酸鉀滴定法滿足生產(chǎn)分析要求。

4 結(jié)論

（1）三氯化鈦還原—重鉻酸鉀滴定法測定全鐵含量快速，操作簡便，滿足生產(chǎn)檢驗的要求。

（2）通過對測定過程中影響因素的優(yōu)化，減少了分析結(jié)果的誤差。