礦石中鐵的測定

韓光青

（新疆有色金屬研究所 烏魯木齊 830000）

1 引言

鐵礦的主要成分是Fe2O3·xH2O。對鐵礦來說，鹽酸是很好的溶劑，溶解后生成的 Fe3+離子，必須用還原劑將它預先還原，才能用氧化劑 K2Cr2O7溶液滴定。重鉻酸鉀法是測鐵的國家標準方法，此方法簡便、準確。但是 HgCl2有劇毒，造成嚴重的環境污染，近年來推廣采用各種不同汞鹽的測定鐵的方法。本實驗采用的是SnCl2-TiCl3聯合還原鐵的無汞測鐵方法，即先采用 SnCl2將大部分 Fe3+離子還原，以鎢酸鈉為指示劑，再用TiCl3溶液還原剩余的Fe3+離子，過量的TiCl3使鎢酸鈉還原為鎢藍，然后用 K2Cr2O7溶液使鎢藍褪色，以消除過量還原劑TiCl3的影響。以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2+離子。 6 Fe2+++ 14H+=6Fe3++ 2Cr3++ 7 H2O

由于滴定過程中生成黃色的 Fe3+離子，影響終點的正確判斷，故加入 H3PO4，使之與 Fe3+離子結合成無色的[Fe(PO4)2]3-配離子，消除 Fe3+離子的黃色影響。H3PO4的加入還可以降低溶液中 Fe3+離子的濃度，從而降低Fe3+/ Fe2+電對的電極電位，使滴定突躍范圍增大，用二苯胺磺酸鈉指示劑能清楚正確地指示終點。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

60g·L-1SnCl2溶液：稱取 6gSnCl2·2H2O 溶于 20 mL熱濃鹽酸中，加水稀釋至100mL。

硫磷混酸：將200mL濃硫酸在攪拌下緩慢注入500mL水中，冷卻后加入300mL濃磷酸，混勻。

250g·L-1Na2WO4溶液：稱取 25gNa2WO4溶于適量水中（若渾濁應過濾），加5mL濃磷酸，加水稀釋至100 mL。

(1+19）TiCl3溶液：取TiCl3溶液（15%～20%），用1+9鹽酸稀釋20倍，加一層液體石蠟保護。

2 g·L-1二苯胺磺酸鈉溶液

濃鹽酸：實驗時應稀釋至6mοl/L

0.008 mοl·L-1K2Cr2O7標準溶液：按計算量稱取150℃烘了1h的K2Cr2O7（AR或基準試劑），溶于水，移入1000 mL容量瓶，用水稀釋至刻度，搖勻。計算出 K2Cr2O7標準溶液的準確濃度（mοl·L-1）。

鐵礦石試樣：先將礦樣置入破碎機中, 再將破碎好的原礦樣用制樣機進行細致研磨。

3 實驗方法和步驟

3.1 0.008 mol·L-1 K2C2O7標準溶液的配制

在分析天平上稱取約0.5888gK2Cr2O7基準物質置于燒杯中，加入一定量的蒸餾水使其溶解，溶解后將溶液轉入250mL容量瓶中，定容、搖勻，置于一旁待用。

3.2 鐵屑中鐵含量的測定

在分析天平上準確稱取 0.15～0.20g（稱準至0.0002g）鐵礦石試樣，置于250mL錐形瓶中，加幾滴蒸餾水潤濕樣品，再加入10～20mL濃鹽酸，低溫加熱 10～20min，使鐵礦石充分溶解，然后滴加 60 g·L-1SnCl2溶液至呈淺黃色，繼續加熱 10～20min（此時體積約為10mL）至剩余殘渣為白色或淺色時表示溶解完全。調整溶液體積至150～200mL（實際操作時應小于150mL），加入15滴250g·L-1Na2WO4溶液，用（1+19）TiCl3溶液滴至溶液呈藍色，再滴加K2Cr2O7標準溶液至無色（不計讀數），迅速加入10mL硫磷混酸溶液和5滴2g·L-1二苯胺磺酸鈉指示劑，立即用K2Cr2O7標準溶液滴定至呈穩定的紫色。根據滴定結果，計算鐵礦中用Fe及Fe2O3表示的鐵的質量分數。

3.3 實驗數據記錄與處理

表1 鐵礦石中鐵含量的測定實驗中數據記錄

最后經過計算得到鐵礦石中鐵含量為（21.731.35）%

4 結果與討論

溶解樣品時，溫度不能太高，不應沸騰，必須蓋上表面皿，以防止FeCl2揮發或溶液濺出，溶樣時如酸揮發太多，應適當補加鹽酸，使最后定溶液中的鹽酸量不少于10mL。

4.1 硫磷混酸在滴定過程中的作用

（1）具有強酸性，其中H3PO4有一定的配位能力。由于滴定過程中生成黃色的 Fe3+離子，影響終點的正確判斷，故加入 H3PO4，使之與 Fe3+離子結合合成無色的結果[Fe(PO4)2]3+配離子，消除了 Fe3+離子的黃色影響。H3PO4的加入還可以降低溶液中Fe3+離子的濃度，從而降低 Fe3+/Fe2+電對的電極電位，使滴定突躍范圍增大，用二苯胺磺酸鈉指示劑能清楚正確地指示終點。

（2）在酸性溶液中，Fe2+易被氧化，故加入硫磷混酸后應立即滴定，一般還原后，二十分鐘以內進行滴定，重現性良好。

4.2 加入SnCl2的量對測定結果的影響

當其他測定條件一定時, 改變加入 SnCl2的量對測定結果產生影響。實驗結果表明當 SnCl2用量不足時, 溶液中剩余的 Fe3+需要大量 TiCl3來還原,溶液中引入較多的鈦, 當用水稀釋時常出現大量四價鈦鹽沉淀, 使測定結果偏低; 若 SnCl2過量, 加入Na2WO4后,即會出現不穩定的“鎢藍”, 再邊搖動邊滴加（1+19）TiCl3至溶液剛剛呈現鎢藍則對后面的操作帶來不利, 使測定結果偏高且重現性不好。

4.3 鐵礦石的采集

鐵礦石屬于固體試樣。由于固體物料的成分不均勻，因此應按一定方式選取不同地點進行采樣，以保證所采試樣的代表性。平均試樣采集取量與試樣的平均度、粒度、易破碎度有關。根據經驗，可按切喬特公式估算，即Q≥Kd2。式中Q為采集平均試樣的最小質量（kg）；d為試樣中最大顆粒直徑（mm）；K為反映物料特性的縮分系數，因物料種類和性質不同而異，它由各部門根據經驗擬定，通常在0.05～1之間。常用的手工縮分方法是四分法。