微波消解-鉬酸鉛重量法分析鉬精礦中的鉬

楊 蒙, 張東雯,劉偉利,黨蓓君

(金堆城鉬業股份有限公司，陜西 渭南 714000)

0 引 言

鉬精礦中鉬的測定方法有鉬酸鉛重量法、8-羥基喹啉重量法、EDTA容量法、釩酸銨滴定法、硫氰酸鹽分光光度法、以及原子吸收光譜法、差示光度法、ICP-AES法等。這些分析方法所用的鉬精礦試樣的消解方法有硝酸氯酸鉀飽和液消解、王水消解、無水碳酸鈉加氧化鋅燒結、氫氧化鈉加過氧化鈉熔融消解、硝酸高氯酸混酸消解、先硝酸氧化后鹽酸氫氟酸混酸溶解等。堿熔法普遍耗時較長，而酸溶法普遍需要使用大量腐蝕性較強的各類酸和氧化劑，消解過程伴隨大量氮氧化物、氯化氫和酸霧的產生，與越來越嚴格的環保要求相悖。本文主要研究了微波消解-鉬酸鉛重量法測定鉬精礦中的鉬，為分析工作人員提供了一個環保、高效、節能的鉬精礦樣品消解方法。通過對比實驗選擇最適合的消解用酸，對比現象和結果選擇處理流程，在保證分析方法可控性，分析結果的精密度和準確度的情況下提高分析效率，節能減排，滿足環保要求。

1 實驗部分

1.1 試劑及儀器

實驗中主要使用的試劑及儀器分別見表1和表2。

表1 試劑列表

表2 儀器列表

1.2 分析前處理

1.2.1試 劑

醋酸-醋酸銨緩沖溶液(25%)：稱取250 g醋酸銨于500 mL水和150 mL冰醋酸溶液中，溶解過濾后稀釋至1 000 mL。

醋酸銨洗液：量取5 mL醋酸-醋酸銨緩沖溶液于100 mL水中。

醋酸鉛的溶液(1.8%)：稱取18 g 醋酸鉛于15 mL和80 mL溶液中，溶解過濾后稀釋至1 L。

氯化銨-氨水洗液：稱取2 g氯化銨和2 mL氨水于100 mL水中。

混酸：將1 000 mL硫酸緩慢加入1 000 mL水中，冷卻后加入1 000 mL硝酸、2 000 mL磷酸、100 mL高氯酸，混勻。

1.2.2 試 樣

預先烘干脫水研磨(過-160目網篩)干燥后的實驗室管理樣(鉬含量為55%)。

1.3 方法原理

鉬精礦試樣經微波消解后，用鹽酸和水稀釋，溶液微沸后，加氨水除雜過濾并清洗沉淀，沉淀隨同做鐵補正，濾液加入醋酸-醋酸銨緩沖溶液，滴加醋酸鉛與鉬形成鉬酸鉛沉淀，沉淀過濾、灰化、灼燒后稱重。

1.4 操作分析步驟

(1)稱取(0.200 0±0.000 5)g鉬精礦樣品于消解罐中，加入硝酸、鹽酸和水。

(2)將消解罐置于微波消解儀中，消解15 min后取出消解罐，冷至室溫。

(3)打開消解罐，溶液轉入400 mL燒杯中，加入鹽酸和水，在電熱板上加熱。

(4)微沸后，加氨水至出現穩定的氫氧化物沉淀，過量10 mL，微沸約5 min，趁熱用快速定量濾紙過濾于500 mL燒杯中，沉淀用氯化銨-氨水洗液洗滌5次。

(5)用鹽酸的溶解沉淀于原燒杯中，并用氯化銨-氨水洗液沖洗濾紙；燒杯加入氨水25 mL煮沸5 min取下，用原濾紙過濾并用氯化銨-氨水洗液洗滌2～3次，濾液合并至第一次過濾所得的濾液中，保留沉淀隨同做殘渣補正。

(6)濾液加水稀釋至300 mL，以甲基橙做指示劑，用鹽酸中和溶液呈粉紅色過量4滴。

(7)溶液加入醋酸-醋酸銨緩沖溶液50 mL，加熱至微沸后加入少量紙漿，快速攪拌并逐滴加入醋酸鉛(1.8%)溶液35 mL，置于電熱板低溫處陳化。

(8)陳化25 min后取下，用雙層定量濾紙過濾，用醋酸-醋酸銨緩沖溶液洗滌12～15次后，將沉淀連同濾紙放入已恒重的瓷坩堝中于馬弗爐中，低溫灰化，600 ℃灼燒至恒重，轉至干燥器中冷至室溫，稱量。

2 結果與討論

2.1 溶解樣品

表3 消解效果試驗 mL

利用不同試劑對樣品進行消解,由表3可知，不加硝酸基本無法消解樣品，黑色渾濁液中的不溶物疑為鉬精礦，說明樣品沒有消解完全；不加鹽酸或鹽酸用量不當則無法得到澄清的溶液，白色渾濁液中的不溶物疑為氧化鉬，由于溶液體積不足以及溶劑pH不合適，使得無法溶清，說明樣品已經消解但是沒有溶解；加入適量的水更容易得到澄清的溶液。從現象來看，1 mL硝酸已經足夠氧化0.2 g鉬精礦。從反應方程式來計算將0.2 g鉬含量為55%的鉬精礦中的二硫化鉬完全氧化需要0.8 mL濃硝酸，考慮到工業鉬精礦含有少量的油分(浮選法生產鉬精礦)和浮選劑以及其他雜質，推薦加入1.5～2 mL硝酸保證二硫化鉬全部氧化為三氧化鉬。反應方程式如下：

MoS2+18HNO3=MoO3·(H2O)3+2H2SO4+18NO2↑+4H2O

2.2 微波消解實驗結果對比

分別使用硝酸∶蒸餾水=1.5 mL∶5 mL和硝酸:鹽酸∶蒸餾水=1.5 mL∶2 mL∶5 mL消解樣品，消解完成后轉入燒杯中，用蒸餾水沖洗消解罐合并入之前燒杯中。

由表4可知：僅從結果現象來看，先將消解液溶解至澄清透亮再加氨水生成氫氧化物沉淀和將消解得到的濁液直接加氨水生成氫氧化物沉淀兩種操作是等效的。用實驗室管理樣(鉬含量55%)，分別用上述4個實驗條件進行化驗分析，每個條件分析3次。

表4 消解后處理

表5 管理樣測定結果對比 %

從表5測定結果來看，4種消解處理過程對結果基本無影響。綜合對比4個處理過程，實驗2的處理過程流程最少，試劑消耗最低。

2.3 鉬的補正

將1.4中第(5)步所得殘渣經過混酸微波消解后，在硫酸-硫酸銅溶液中，經硫脲還原，硫氰酸鉀顯色后用比色法測得殘渣中的鉬。本過程與國標方法相比，所得殘渣溶解前都要先灰化濾紙，溶解后都是硫脲還原，硫氰酸鉀顯色。國標方法使用碳酸鈉和氧化鋅混合熔劑熔融30～40 min，之后用清水加熱溶解，不存在廢氣的產生；微波消解樣品15 min，冷卻25 min，直接轉入容量瓶中，過程中也不產生廢氣。綜合對比，兩個過程都沒有廢氣的產生，所用時間相差不大，分析結果相近，兩個過程相比較不存在優劣之分。

3 結 論

本文優選硝酸和水通過微波消解溶解樣品，無需再酸化，用鉬酸鉛重量法分析測定，通過條件對比實驗，鉬精礦樣品的消解需要氧化性酸的參與(硝酸)，根據實驗現象和理論計算得出硝酸的最佳用量應為1.5～2 mL。測定結果選定樣品標值相吻合，測定差值均小于行業標準要求的0.4%。與傳統酸溶法相比，溶解過程的試劑消耗量極少，溶解過程幾乎沒有廢氣的產生，微波加熱速度快、效率高，單樣分析時間更短，整個分析過程更高效、節能、環保，可以滿足國家及行業的環保標準要求，具有很好的應用前景和推廣價值。