重铬酸钾容量法测定铁矿石中全铁含量
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作者: 张连祥
摘 要：铁矿石全铁的测定，是指样品中铁的全量而言，包括铁的复杂硅酸盐在内。铁矿石的分解，在实际应用中，根据矿石的项目的要求及干扰元素的分离等情况，通常选用酸分解和碱熔融的方法。样品分解时一般用过氧化钠熔融是最恰当方法。对于不含复杂硅酸盐的铁矿也可以用磷酸溶矿法或盐酸法。而在酸分解试样中，可以利用二氯化锡和三氯化钛来对三价铁进行还原。而全铁含量可以利用重铬酸钾滴定来进行测定。而在利用重铬酸钾容量法测定铁矿石全铁含量的方法中，通常还会加入浓硝酸来对样品进行溶解，这样可以有效的加快溶解的温度，使之能够更完全的进行溶解，可以对其分析结果的精确度得到有效的提高，确保了测定结果的满意度。
关键词：容量法；铁矿石；全铁量；三氯化钛
近几年我国城市化建设进程的加快，使建筑行业得以快速的发展，而在建筑工程中对钢铁的需求量不断增加，这就对我国钢铁工业提出了更高的要求。钢铁企业为了更好的满足社会的需求，需要不断的加大自身的生产能力，而铁矿石作为钢铁行业中最重要的基础原料，所以对铁矿石的需求不断增加。目前我国虽然铁矿石拥有丰富的矿藏，但远远满足不了我国当前社会发展过程中对铁矿石的需求量，所以我国很大一部分铁矿石还是需要进口的，因此也导致我国成为铁矿石的进口大国。随着铁矿石进口量的不断增加，我国对于铁矿石中铁含量的分析检测技术也得到了较大的提高。特别是在当前口岸检查及铁矿石生产过程中其检测技术已得到了较快的发展，而且对元素检测的准确性也得到了较大的提各。当前在铁矿石的检测技术中，利用矿物分析技术监控铁矿石的品具有非常重要的地位。由于当前不仅口岸及生产过程中需要对铁矿石进行检测，而且在地质勘探及矿石选冶过程也需要对铁的含量进行明确，因此当前我国对于铁矿石全铁的检测方法较多。而在近几年对铁矿石的测定中，就用最广泛和最普遍的分析方法即是重铬酸钾容量法，此种方法不仅从原理上更易于理解，而且操作上也较为简便，只是操作条件存在着掌握困难的情况，很容易由于操作条件掌握不好而导致系统偏差问题的发生。目前此种方法经过了一定的改进后，其在溶解时间、溶解速度及分析精度方面都有了较大的提高。更易于对铁矿石中全铁的检测。
1 铁矿石试样的分解
铁矿石属于较难分解的矿物，分解速度很慢，分析试样应通过200目筛，或试样粒度不大于0.074mm。铁矿石一般能被盐酸在低温电炉上加热分解，如残渣为白色，表明试样分解完全若残渣有黑色或其它颜色，是因为铁的硅酸盐难溶于盐酸，可加入氢氟酸或氟化铵再加热使试样分解完全，磁铁矿的分解速度很慢，可用硫-磷混合酸（1+2）在高温电炉上加热分解，但应注意加热时间不能太长，以防止生成焦磷酸盐。部分铁矿石试样的酸分解较困难，宜采用碱熔法分解试样，常用的熔剂有碳酸钠、过氧化钠、氢氧化钠和过氧化钠-碳酸钠（1+2）混合熔剂等，在银坩埚、镍坩埚、高铝坩埚或石墨坩埚中进行。碱熔分解后，再用盐酸溶液浸取。
2 实验部分
2.1 试剂
硫磷混酸：将150mL硫酸（ρ：1.84g/mL）在搅拌下缓慢注入500mL水中，冷却后再加入150mL磷酸（ρ：1.70g/mL），用水稀释至1000mL，混匀。
盐酸（ρ：1.19g/mL）
硝酸（ρ：1.42g/mL）
二氯化锡溶液（6%）：称取6g二氯化锡溶于20mL盐酸中，溶解后用稀释至100mL，混匀（用时现配）。
三氯化钛（1+19）：取三氯化钛溶液（15%～20%）1份，加盐酸（1+9）19份混匀（用前现配）。
钨酸钠（25%）：称取25g钨酸钠溶于适量水中（若混浊需过滤），加5mL磷酸（ρ：1.70g/mL），用水稀释至100mL，混匀。
二苯胺磺酸钠（0.2%）
重铬酸钾标准溶液（0.008333mol/L）：称取2.4515g预先在150℃烘干1h的重铬酸钾（基准试剂）溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀[1]。
硫酸亚铁铵溶液
（约0.05mol/L）：称取19.7g硫酸亚铁铵溶于硫酸（5+95）中，移入1000mL容量瓶中，用硫酸（5+95）稀释至刻度，混匀[2]。
2.2 实验方法
2.2.1 试样的分解
称取试样0.2000g于500mL三角瓶中，加25mL磷硫混酸，轻轻摇动三角瓶，使试样分散。于电炉上加热溶解，加热过程中不断摇动，煮沸后加1mL浓硝酸，溶解至冒硫酸烟，取下自然冷却。
2.2.2 还原、滴定
用少量水冲洗瓶壁，加12mL盐酸。加热至沸，趁热滴加二氯化锡，还原至浅黄色，加水约100mL（此时，控制温度在50～60℃，温度高时，可流水冷却）。然后加钨酸钠指示剂10滴，用三氯化钛溶液还原至溶液呈蓝色，再滴加重铬酸钾溶液氧化过量的三氯化钛至钨蓝色刚好消失。冷却至室温，以水稀释至溶液体积150mL左右。加二苯胺磺酸钠指示剂4滴，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫红色为终点。
3 结果与讨论
3.1 试样的要求
需要将试样在干燥箱内进行烘干，温度控制在105℃左右为宜，烘干完成后需在干燥器内进行冷却到室温的温度才能进行测定。烘干的作用是为了有效的保证试验结果测定的准确性，避免由于试验含有水分而导致测定结果不准确的情况出现。
3.2 空白的测定
由于水质、试剂纯度等的影响，存在的杂质可能会使结果偏高，故需测定空白。
3.3 溶解用酸的选择
加入磷酸能与三价铁离子生成无色络离子，可防止三价铁离子对指示剂的氧化作用，并可消除三氯化铁的黄色影响使终点明显。但实验发现一些难溶的样品可能溶解不完全，考虑到浓硝酸氧化能力强且易挥发分解，故加入1mL浓硝酸助分解样品。
3.4 硫磷混酸浓度的选择
在进行测定时，在控制好硫磷混酸的浓度，避免酸的浓度过高或是过低，因为当酸的浓度有较大变动时，则会导致样品的溶解不完全，影响测定结果的准确性。
3.5 溶解温度的选择
试样在分解过程中需要一个适宜的温度，一旦温度太低或是太高，都会导致试验溶解不完全的情况发生，影响测定结果的准确性，所以通常情况下宜将试验温度控制在700℃左右为宜，在这个温度范围内试样可以更好的进行分解，试验的准确性较高。
3.6 结果的计算
以下式计算分析结果
TFe%=（V-V0）×0.002792/m×100（2）
式中：V-滴定试样用的重铬酸钾的体积，mL；V0-滴定空白用的重铬酸钾的体积，mL；0.002792-1mL 0.008333mol/L 重铬酸钾相当于铁量，g；m-试样量，g。
4 结束语
此种方法并不适宜所有铁矿石的测定，对于含钒和含铜大于0.5%时的铁矿石则不宜使用此法来进行测定。经过上述试验可以表明，这种方法在对铁矿石全铁检测中具有准确度高，分析快的特点，不仅在测定过程中比原来的方法节省了大量的时间，而且所使用的试剂也有所节省，而且结果更易于观察，所以在生产中具有较好的可行性，可以进行推广使用。
参考文献
[1]黑色冶金工业标准汇编.矿产品、原料及其试验方法[M].北京：中国标准出版社，1995.
[2]陈德昌.实验室实用化学试剂手册[M].北京：化学工业出版社，1987.
[3]四川大学化工学院，浙江大学化学系.分析化学实验[M].北京：高等教育出版社，2003.
[4]王仁国无机及分析化学实验[M].北京：中国农业出版社.全国高等农业院校“十一五”规划教材，2007.
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