鐵礦石中全鐵含量的檢測方法

付強

摘要：針對鐵礦石全鐵含量的原有檢測方法進行改進探索，發現溶解樣品時以高氯酸代替硫酸能有效降低對溶樣溫度的要求，縮短反應時間，減少高溫下的液體崩濺，準確性高，分析周期短，測試成本低，能適應實驗室對高硫鐵礦樣檢測降本增效的需求。將改進后的方法應用于實驗室選礦試驗中有代表性的高硫鐵礦樣進行重現性和準確度的對比驗證。結果令人滿意。

關鍵詞：鐵礦石 鐵含量測定 改進探索

引言：含硫鐵礦石在用測定全鐵的常規方法（三氯化鈦一重鉻酸鉀容量法）進行檢測時，無法用鹽酸和氟化物完全分解，屬于“難溶”鐵礦石。現有的檢測技術中，測定含硫鐵礦石中全鐵的分析方法有硫磷混酸分解法、堿熔法、硼砂熔樣法和王水溶樣法等。硫磷混酸法是用硫酸和磷酸的混合物將礦樣在高溫下進行分解，其難度在于對樣品的溶解溫度要求較高，若溫度偏低則樣品不能完全溶解，在容器底部殘留焦磷酸固形物，影響實際測定結果;若溫度過高則酸液揮發過快，容器中沒有足夠的供反應進行的試劑，同樣會造成測定結果偏低。此外，硫磷混酸溶樣法在不同的溫度下產生多種副反應，不適宜在控溫條件較差的實驗室中進行。堿熔法是將礦樣和所用熔劑過氧化鈉在剛玉坩堝中充分混合，在750°C左右的溫度條件下在箱式高溫爐中進行熔。過氧化鈉對容器腐蝕嚴重，長此以往明顯增加實驗成本，且目前過氧化鈉屬限制化學藥劑，不易采購，使該方法在實驗中受到局限。硼砂熔樣法以四硼酸鈉作為熔劑，同樣在箱式高溫爐中進行，熔融樣品冷卻后用鹽酸浸洗，操作過程繁瑣，實驗周期過長。反應容器需使用鉑坩堝，鉑屬于貴重金屬，普通實驗室極少配置鉑坩堝，因其價格昂貴，難以實現大批量操作。王水溶樣法對溫度無精確控制要求，實驗消耗成本也較低，是普通實驗室測定含硫鐵礦石中全鐵含量較常用的方法。原有的王水法即王水一硫酸溶樣法，在試樣基本溶解后加入濃硫酸，繼續加熱至瓶中出現白煙，稍冷后沖洗容器壁再加熱發煙直至液體全部蒸干。硫酸的主要作用是在高溫下產生S03驅趕凈硝酸，防止在滴定過程中殘余硝酸對測定產生干擾，然而此步驟后期，由于需要高溫分解導致溶液中析出物較多，極易崩濺，致使測定結果偏低;此外濃硫酸分解過程較慢，不利于提高檢測效率。

一、實驗部分

（一）試劑和溶液

——硫酸：濃度為（pL.84g/mL）：磷酸：濃度為（pL，69g/mL）：硝酸：濃度為（pL.40g/mL）;鹽酸：濃度為（pL，19g/mL）;高氯酸：含量為70%～72%。

——三氯化鈦溶液：三氯化鈦：鹽酸=1：1。

——氟化銨溶液：稱取10g氯化銨溶于100mL水中，搖勻。

——氯化亞錫溶液：將10g氯化亞錫用20mL鹽酸加熱溶解，用水稀釋至100mL。

——鎢酸鈉溶液250g/L：稱取25g鎢酸鈉溶于95mL水中（渾濁則過濾）加入5mL磷酸（pL，69g/mL），搖勻。

——三氯化鈦溶液：將市售的三氯化鈦中加入等體積鹽酸，貯于棕色瓶中保存。

——二苯胺磺酸鈉溶液：濃度為2g/L。

——硫磷混合酸15：15：70：將150mL硫酸在攪拌下緩慢注入盛有700mL水的1000mL燒杯中，冷卻，再加入150mL磷酸，搖勻。

——標準滴定溶液：稱取2.4515g已預先在140°C～150°C干燥2h并于干燥器中冷卻至室溫的重鉻酸鉀（基準試劑）于250mL燒杯中，加水溶解，移入1000容量瓶中，用水稀釋至刻度并搖勻。

（二）實驗過程

——預處理：將粉末狀樣品（約1000um）在100°C～110°C條件下加熱1～2h，密封于干燥器中，冷卻至室溫。

——試樣溶解：精確稱取0.2000g試樣，置400mL縮口瓶中，加入10mL氟化銨溶液、15mL鹽酸、在電熱板上微沸3～5min后，加入約5mL硝酸和5mL高氯酸，繼續加熱至瓶中出現濃厚白煙后取下，稍冷用水沖洗瓶壁，再加熱發煙直至液體全部蒸干，白煙消失。蒸干溶液冷卻后加入15mL鹽酸，加熱至瓶底固體全部溶解，滴加氯化亞錫溶液至溶解液呈淺黃色，于電熱板上微沸2～3min，用水稀釋至約80mL，得待測試樣。

——滴定：將所得待測試樣滴加鎢酸鈉溶液5滴，用三氯化鈦溶液還原至鎢藍產生，用重鉻酸鉀溶液滴定至藍色恰好消失，加10mL硫磷混合酸溶液，滴加5滴二苯胺磺酸鈉指示劑，用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定至溶液呈穩定的紫色為終點，記下所消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液的體積V。

——空白試驗：隨同試樣做空白試驗，記錄所消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液的體積VO為0.05mL。

二、結果與討論

（一）含硫鐵礦石標準樣品測定結果

以實驗室常用的三種有代表性的標準樣品：磁鐵礦93-40（TFe：59.84%，S：2.61%），鐵礦W-7177（TFe：40.61%，S：1.961%），赤鐵礦7011（TFe：42.94%，S：0.891%）按照前述實驗步驟進行測定，并計算全鐵的百分含量。通過測定結果計算平均值和相對標準偏差。

（二）實驗室選礦試驗樣品測定結果

將試樣（丹東寬甸高硫原礦，資料數據TFe：57.55%，S：11.2%）粉碎至100um的粒度，在100°C～110°C干燥1～2h，密封于干燥器中，冷卻至室溫。之后按照上述實驗步驟進行測定，實測中空白V0為0.05mL，V為41.36mL。計算結果w（TFe）=57.68%

結束語：由上述實驗結果可知，以高氯酸代替硫酸改進后的測定方法的測定結果偏差小，準確度高，能滿足分析要求。此外在測定過程中發現，加入高氯酸反應時間比加入硫酸時間提前約兩小時，顯著提高了檢測效率。該測定方法操作簡單，容易掌握，值得在實驗室中推廣應用。