重量法測定電解液中硫酸鈉的濃度

符永際

（湖南新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 新邵 422900）

某公司堿性濕法煉銻項(xiàng)目是湖南新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司引進(jìn)、投資、建設(shè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)項(xiàng)目。自2015年開展堿浸電積處理含銻金精礦（含銻在10%左右，含砷4%左右，火法工藝難于處理）工藝的研究，于2016年4月開始進(jìn)入工業(yè)試驗(yàn)階段。該工藝主要分為三個(gè)工序：浸出、過濾工序—電積工序—廢水處理工序，工藝水平先進(jìn)。

在堿性濕法煉銻過程中，電解前后液中硫酸鈉濃度的測定也是生產(chǎn)監(jiān)控的一個(gè)重要指標(biāo)，公司要求生產(chǎn)中每一個(gè)班都要報(bào)出前后液中相關(guān)數(shù)據(jù)，如銻、硫化鈉、硫酸鈉、氫氧化鈉的濃度等，所以對電解液中相關(guān)元素的快速分析及其測定結(jié)果穩(wěn)定性要求較高。目前對電解液中硫酸鈉濃度測定的有關(guān)文獻(xiàn)尚未報(bào)道，沒有實(shí)踐應(yīng)用于生產(chǎn)中的實(shí)例，因此會(huì)導(dǎo)致對生產(chǎn)過程有一定影響［1］。經(jīng)過試驗(yàn)后，采用加入HCl（1∶1），經(jīng)熱水保溫，將銻的硫代酸鹽分解生成硫化銻沉淀除去，S2－、SO2－3、CO2－3、S2O2－3也同時(shí)被除去，然后在濾液中用BaCl2沉淀SO2－4，過濾，灼燒，恒量，最后將BaSO4的含量換算為Na2SO4的含量［2］，該方法測定具有干擾小、簡便、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了電解液中硫酸鈉濃度的準(zhǔn)確測定，也可以滿足生產(chǎn)部門的日常檢測分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 方法要點(diǎn)

氯化鋇溶液與試液中的硫酸鹽生成溶解度極低的硫酸鋇沉淀，稱量經(jīng)高溫灼燒后的沉淀來計(jì)算硫酸鈉的含量。

1.2 試液采集

生產(chǎn)部門要求取樣班每相隔2 h，在濕法電解池中采集100 mL左右試液，采集一個(gè)班8 h后將合成1個(gè)試樣，混勻送往化驗(yàn)室分析檢測。

1.3 主要試劑及儀器

1.檸檬酸：50%的水溶液。

2.甲基橙指示劑：0.1%。

3.BaCl2溶液：100 g／L。

4.雙氧水：30%。

5.乙醇溶液（1＋4）。

6.HCl溶液（1＋1）。

7.電阻高溫爐：最高使用溫度不超過900℃。

8.天平：分度值0.000 1 g。

9.瓷坩堝：30 mL。

10.燒杯：400 mL。

11.長頸漏斗。

12.慢性定量濾紙。

以上所有試劑均為分析純，水為一級(jí)蒸餾水。

1.4 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法一：吸取一定體積電解液于100 mL容量瓶中，以水定容。

分取5.00 mL的試液于燒杯中，加入40 mL水，10 mL HCl（1＋1），在沸水浴中保溫15 min，冷卻，用慢速濾紙過濾，用乙醇溶液（1＋4）洗燒杯與殘?jiān)?～6次，棄去殘?jiān)Ｓ跒V液中加入50%檸檬酸15 mL，滴加3滴甲基橙，加水至200 mL。加熱煮沸，在攪拌下加入15 mL 100 g／L BaCl2溶液，于80～90℃熱水中保溫30 min，冷卻（陳化過夜）。用慢速濾紙過濾，用熱水洗至無Cl－為止，濾液中加入硝酸銀溶液，若無白色沉淀生成，說明濾液中無Cl－存在，將沉淀和濾紙置于恒量過的瓷坩堝中，炭化后移入高溫爐中灰化，并在900℃灼燒30 min，取出稍冷卻后移入干燥器中，稱重。反復(fù)灼燒至恒重，計(jì)算BaSO4含量。BaSO4換算成Na2SO4的換算因數(shù)為0.608 7。

1.5 結(jié)果計(jì)算公式

按公式（1）計(jì)算電解液中硫酸鈉的濃度：

式中：m為灼燒后稱取質(zhì)量／g；V0為吸取一定量體積的試液／mL；f為換算因數(shù)，取0.608 7。

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種方法對比試驗(yàn)

隨機(jī)選取不同個(gè)時(shí)間段濕法冶煉生產(chǎn)中3個(gè)電解前液試樣和3個(gè)電解后液試樣，按試驗(yàn)方法二進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)方法二：分取5 mL上述試液于100 mL燒杯中，加入水至100 mL，加10 mL 30%雙氧水，加熱煮沸至冒大氣泡為止（大約5 min），加入10 mL 50%檸檬酸溶液，加4滴甲基橙，用濃HCl調(diào)節(jié)溶液至淺紅色，并過量2滴，用水稀釋至200 mL，煮沸，在充分?jǐn)嚢柘拢徛丶尤?0 mL 100 g／L BaCl2溶液，加熱煮沸，冷卻（陳化過夜）。澄清后用慢性濾紙過濾，用熱水洗滌燒杯4次，濾紙和沉淀置于瓷坩堝中，在電熱板炭化后在900℃的高溫爐中灼燒30 min，取下冷卻，稱至恒溫。BaSO4換算成Na2SO4的換算因數(shù)為0.608 7。同時(shí)，采用試驗(yàn)方法一進(jìn)行分析。兩種方法分析結(jié)果對比見表1。

表1 兩種分析方法的結(jié)果對比 g／L

由表1可知：兩種方法對測定結(jié)果無明顯差異。根據(jù)日常分析工作需要，并結(jié)合實(shí)際，選取了試驗(yàn)方法一進(jìn)行分析。

2.2 方法的精密度

隨機(jī)選取電解前液A和電解后液B，隨同實(shí)際生產(chǎn)試樣，按照試驗(yàn)方法一分析硫酸鈉濃度，選取12個(gè)樣品溶液分析結(jié)果計(jì)算精密度。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 精密度試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出：在該試驗(yàn)條件下，12次測定結(jié)果相互吻合，重現(xiàn)性較好。該方法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.3%，分析結(jié)果精密度較好。

2.3 方法的準(zhǔn)確度

分取電解前液A和電解后液B各20份，每份試液5 mL，置于300 mL燒杯中，A、B試液各選取10份加入5 mL 40 g／L硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液后進(jìn)行測定，測定結(jié)果取平均值。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出：試液加入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)后測定結(jié)果與未加入標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果差值接近加入標(biāo)準(zhǔn)樣品的量，在允許分析誤差范圍。該方法準(zhǔn)確度符合分析要求。

表3 準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果

2.4 試樣分析

按照試驗(yàn)方法測定電解液中硫酸鈉濃度，結(jié)果見表4。

從表4中可看出：按試驗(yàn)方法一測定的結(jié)果與湖南有色金屬研究院有限責(zé)任公司提供的數(shù)據(jù)一致。

表4 試樣中硫酸鈉的測定結(jié)果（n＝6）g／L

2.5 生產(chǎn)應(yīng)用

隨機(jī)抽取生產(chǎn)中1 d試樣，每間隔3 h取樣一次，分析結(jié)果見表5。

表5 車間試樣分析結(jié)果 g／L

從表5中可看出，試樣的分析結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定，是監(jiān)控濕法車間生產(chǎn)、指導(dǎo)車間生產(chǎn)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。該方法操作簡單、且分析結(jié)果準(zhǔn)確，能滿足生產(chǎn)要求。

3 結(jié) 論

針對分取電解液試樣，采用試驗(yàn)方法一直接測定，分析結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定、重現(xiàn)性好。

通過選取電解前液A和電解后液B進(jìn)行12次重復(fù)測定，以及進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行回收試驗(yàn)，對該方法精密度以及準(zhǔn)確度進(jìn)行了測定，其精密度好、準(zhǔn)確度高。

該方法操作簡便，使用試劑種類少，分析時(shí)間也縮短，且不受樣品個(gè)數(shù)的限制，隨時(shí)來樣隨時(shí)分析；降低了分析人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，能及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)，適合在冶煉過程中作為現(xiàn)場快速分析方法推廣應(yīng)用。