鋅凈化渣中鋅、鎘的測定方法探討

牛召存(云南黃金礦業集團貴金屬檢測有限公司，云南 昆明 650224)

0 引言

濕法冶金就是金屬礦物原料在酸性介質或堿性介質的水溶液進行化學處理或有機溶劑萃取、分離雜質、提取金屬及其化合物的過程。濕法冶金作為一項獨立的技術是在第二次世界大戰時期迅速發展起來的，在提取鈾等一些礦物質的時候不能采用傳統的火法冶金，而只能用化學溶劑把他們分離出來，這種提煉金屬的方法就是濕法冶金。在鋅的濕法煉過程中，為脫除硫酸鋅溶液中Cu、Ge、Co、Ni 等雜質元素，利用電爐鋅粉將溶液中的雜質置換脫除在固態的渣相中。由于在凈化過程中需要加入過量的鋅粉，才能確保硫酸鋅溶液中雜質元素脫除至規定范圍，從而造成部分過量鋅粉和置換鋅粉與凈化的雜質元素一起共同沉淀進入渣相。因此，在濕法煉鋅過程產生的副產品凈化渣一般含鋅、鎘量偏高，多數凈化渣含Zn 在10%～30%,含Ge 在20%～70%,其中還含有Co:1%～10%、Ni 0.05%～5.00%、Fe 0.5 %～5%、Pb1.0%～10.0%及大量有機質。為更好控制濕法煉鋅凈化過程中金屬鋅的損失，對凈化渣中鋅、鎘的測定是值得探討的問題。若用EDTA 絡量法測定，共存元素均有干擾，滴定終點突變難于觀察，若用極譜法或原子吸收法測定，雖無共同元素的干擾，但測得結果的精密度、再現性較差，難于滿足生產的需要。本實驗著重探討在pH=10～12的氨性介質中用H2O2將Co2＋氧化為Co3＋,再用丁二酮肟沉淀鎳，溶液中共存的Co、Cu、Pb、Fe 等干擾離子用抗壞血酸、KF、Na2S2O3掩蔽，以三乙醇胺抑制Mn，少量的Ni 用磺基水揚酸進行掩蔽，在pH 值為5.5的乙酸-乙酸鈉溶液中，用KI 掩蔽Cd，以EDTA 標準溶液直接滴定Zn 的精密度與再現性。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

鋅標準溶液：1mg/mL，稱取1.0000g 純金屬鋅，用30ml(5mol/L)鹽酸溶解，以水稀釋至1000mL；乙二胺四乙酸二鈉(Na2EDTA)標準溶液：[M(C10H14N2O8Na2·2H2O)=0.05mol/L]；硫代硫酸鈉溶液200g/L；三乙醇胺1+1；二甲酚橙指示劑(0.5%)，(限兩周內使用)；磺基水楊酸100g/L；氟化鉀溶液200g/L：貯于塑料試劑瓶中；銨洗滌液(2%)：2g 氯化銨溶于100mL 水中，加3～4滴氨水混勻；乙酸—乙酸鈉緩沖液pH=5.5：稱取200g 結晶乙酸鈉，溶于水中，加入5mL 冰乙酸，用水稀釋至1000mL 混勻；丁二酮肟-氫氧化鈉溶液：稱取1克丁二酮肟溶于100mL(150g/L)的氫氧化鈉溶液中，過濾后使用；10%六次甲基四胺溶液：稱取10g 六次甲基四胺，用水溶解并稀釋至100mL，搖勻。

實驗用水為去離子水。

1.2 實驗方法

稱取0.2～0.3g 試樣加入10mL 鹽酸、滴加5～6滴氫氟酸蓋上表皿，溶解3～5min 后再加5mL 硝酸繼續溶解至剩余1～2ml加5mL 硫酸(1+1)，加熱分解試樣并蒸發至近干，取下冷卻。用少量水沖洗表皿及杯壁至50mL 左右，加熱至鹽類溶解，取下冷卻，加入3～5g 氯化銨、20mL 氨水、1mL 雙氧水待靜止反應半小時后，放置到電熱板上加熱煮沸至冒大氣泡，取下冷卻后加5mL 丁二酮肟-氫氧化鈉溶液，靜止冷卻30min。移入100mL 容量瓶里，用水稀釋至刻度干過濾于150mL 燒杯中。

移取20mL 試液，置于250mL 三角燒杯中，加入少量抗壞血酸、10mL Na2S2O3(200g/L)、10ml KF(200g/L)、5ml 三乙醇胺(1+1)、10mL 磺基水揚酸(100g/L)、1～2滴二甲酚醇(每加一種試劑均需搖勻)后，用鹽酸(1+1)和氨水(1+1)調節至剛出現亮黃色為至，加入10mL 乙酸-乙酸鈉緩沖液、5～15g KI 搖勻，以EDTA 標準溶液滴定至溶液由紫紅色變為亮黃色，即為終點。

分取試液20.00mL 于250mL 三角燒杯中，加入0.2g 抗壞血酸，搖動至溶解完成后加0.2g 硫脲、5mL 20%氟化鉀溶液(每加入一種試劑均需搖勻)、加1滴二甲酚橙(0.5%)，用1+2硝酸調至亮黃并過量2滴、加10mL 六次甲基四胺溶液，以EDTA 標準溶液滴定至亮黃色即為終點，記下消耗EDTA 標準溶液的毫升數V2。

1.3 結果計算

Zn(%)=(T1×V1)÷(G×20÷100)×100

Cd(%)=(T2×V2)÷(G×20÷100)×100-1.7186×Zn(%)

式中，T1為Na2EDTA 標準溶液對鋅的滴定度(g/mL)；T2為Na2EDTA 標準溶液對鎘的滴定度(g/mL)；V1為滴定時消耗Na2EDTA 標準溶液的毫升數(mL)；V2為滴定時消耗Na2EDTA標準溶液的毫升數(mL)；G 為稱重試樣的量度(g)；1.7186為鋅量換算成鎘量的系數。

2 結果與討論

2.1 共存離子的影響

EDTA 容量法測定鎘渣的鋅、鎘，是基于將鋅、鎘絡合成絡離子狀態與其它干擾金屬離子，溶液中的銅加硫脲掩蔽，殘余的鋁、鐵可用氟化鈉掩蔽。

2.2 精密度試驗

用上述實驗方法對實驗室樣品隨機抽取5件樣品，并對5件樣品進行了重新編號，進行重復性試驗，并與原用方法(極譜法)進行了比較，具體實驗數據見表1、表2。

實驗表明用此方法分析鎘與鋅較極譜法誤差小，數據更穩定。能滿足指導生產。

2.3 再現性試驗

把上述5件樣品送到其它實驗室進行分析，分析結果與本實驗室分析結果見表3。

表1 凈化渣中鋅、鎘分析結果(極譜法)

表2 凈化渣中鋅、鎘分析結果(EDTA滴定法)

表3 本實驗室分析結果與其它實驗室結果對比

實驗表明：用上述實驗方法分析結果穩定性、再現性都較好，能滿足冶金分析的要求。

3 結語

(1) 溶樣時補加鐵的濃度，使Fe3+濃度達到50～60mg/L，用氯化銨及氨水將Fe3+沉淀分離帶走大量的雜質，少量的雜質用抗壞血酸，硫脲，磺基水揚酸，氟化鉀掩蔽。

(2)滴定鋅時，溶液中加入碘化鉀的量應不低于10g，碘化鉀的量不夠，鎘掩蔽不完全，測得的結果不完全是鋅量，且滴定終點突變也不明顯。

(3)調整溶液的酸度時，1+1的鹽酸，1+2的硝酸要現配現用，一定要調至溶液呈亮黃色并過量2滴，否則滴定終點不易觀察且會返色，影響分析結果。

(4)在加入丁二酮肟-氫氧化鈉溶液沉淀鎳時要靜止15～30分鐘。

(5)由于此類渣成分較復雜，故稱樣量控制在0.20g，如果超過太多那么相應的藥劑要相應地增加加入量。