铁矿石溶解方法的改进

铁矿石溶解方法的改进
黄晓萍;梁伟俊;王研雪
【摘要】浓盐酸-氯化亚锡溶解铁矿石存在浓盐酸消耗量大,溶解时间长,环境污染
严重等缺点.本文利用浓硝酸的强氧化性和浓磷酸的强配位性来加速铁矿的溶解.结
果发现,改进的溶样方法可显著减少浓酸的用量,极大缩短溶样分析时间,测定结果的精密度和准确度令人满意.
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2013(041)008
【总页数】3页(P103-104,206)
【关键词】铁矿石;溶样方法;溶解分析
【作者】黄晓萍;梁伟俊;王研雪
【作者单位】肇庆学院化学化工学院,广东肇庆526061
【正文语种】中文
【中图分类】O61
铁矿石的种类很多，如赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、钛铁矿、硫铁矿、铬铁矿等，且多是共生矿，除含SiO2、Al2O3 杂质外，往往还同时含有钒、钴、铜、铬、钛等金属氧化物。

铁矿石铁含量的测定是工业上的重要测定项目，而铁矿的溶解前处理对含量测定起决定性的作用，根据铁矿石的种类不同，样品的溶解难易程度也不同。

铁矿样主要是含铁58%左右的赤铁矿，铁矿的溶解方法采用浓盐酸—氯化亚锡助
溶法［1］。

但铁矿的溶解完全，溶解时间至少要1 h。

由于浓盐酸对咽喉、皮肤刺激性大，长时间加热产生的盐酸酸雾对人体和环境污染严重，能耗高，溶解1 h 后残渣仍为黑色颗粒物，难以判断样品是否溶解完全，常常导致测定结果的精密度较低。

文献［2－4］通过微波消解法来溶解铁矿石，但溶解后的样品液仍为大量黑色颗粒物，测定结果的精密度仍不能令人满意。

本文拟利用硝酸的强氧化性和磷酸的强配位性，改进铁矿石的溶解方法，以期加快铁矿溶解，减少浓酸的用量，避免浓酸酸雾对人体健康伤害以及对环境的污染，提高测定结果的精密度、准确度。

1 实验部分
1.1 主要试剂
浓硝酸、浓磷酸、浓硫酸、浓盐酸、氯化亚锡、三氯化钛均为广州化学试剂厂分析纯试剂，铁矿石试样(赤铁矿铁含量约为58%)，攀枝花临川化学试剂有限公司;重铬酸钾(分析纯)，天津市广成化学试剂有限公司;二苯胺磺酸钠(分析纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司，钨酸钠(分析纯)，上海试剂一厂;0.01700 mol/L 重铬酸钾标准溶液;250 g/L 钨酸钠水溶液。

50 g/L 氯化亚锡溶液:称取5 g SnCl2·2H2O 溶于100 mL 1∶1 HCl 中，加入0.2
g Sn 粒，使用前一天配配制。

15 g/L 三氯化钛溶液:取100 mL 150 g/L TiCl3 试剂与200 mL 1∶1 HCl 及700 mL 水混合，贮于棕色瓶中。

硫磷混合酸:将150 mL 浓硫酸缓慢加入700 mL 水中，冷却后加入150 mL 浓磷酸，混匀。

5 g/L 二苯胺磺酸钠指示剂:称取0.5 g 二苯胺磺酸钠溶于100 mL 水中。

1.2 实验方法
1.2.1 铁矿石的溶解
1.2.1 硝酸－磷酸混合酸溶解法准确称取0.2000 g 铁矿试样置于250 mL 锥形瓶中，加入2 mL 浓磷酸，摇匀后放置电炉上加热至液体微沸，然后加入1.5 mL 浓硝酸，盖上表面皿，摇匀、继续加热至红棕色气体大量逸出后再加入1 mL 浓磷酸，加热至矿样完全溶解。

然后加1.0 mL 浓硫酸，置于1000 W 电炉上强热至冒浓白烟以赶跑残余的硝酸，用少量水洗表面皿和锥形瓶内壁。

1.2.2 浓盐酸—氯化亚锡溶解法
准确称取0.2000 g 铁矿石式样置于250 mL 锥形瓶中，用少量水润湿，加入10 mL 浓盐酸，滴加8 ～10 滴氯化亚锡溶液助溶，盖上表面皿，在近沸的水浴中加
热1 h，用少量水洗表面皿和锥形瓶内壁。

1.2.3 铁的测定方法
在1.2.1、1.2.2 溶解的样品中加入浓盐酸至溶液的体积约10 mL，加热至70 ℃，用滴管小心滴加氯化亚锡溶液，边滴边摇，至溶液变为浅黄色。

加入4 滴
Na2WO4 和60 mL 热蒸馏水。

在摇动下逐滴加入至溶液出现稳定浅蓝色。

冲洗
瓶壁，并用自来水冲洗锥形瓶外壁使溶液冷却至室温，稍放置1 ～2 min，浅蓝色消失。

将试液加蒸馏水稀释至150 mL，加入15 mL 硫磷混酸，再加入5 ～6 滴
二苯胺磺酸钠指示剂，立即用K2Cr2O7 标准溶液滴定至溶液呈稳定的紫红色。

计算公式:
Fe(%)=C×V×6×55.85×100%/(1000×m)
式中:C——重铬酸钾标准溶液浓度，moL/L
V——滴定时消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL
m——试样的质量
2 结果与讨论
2.1 铁矿石溶解方法比较
与浓盐酸—氯化亚锡溶解法相比(见表1)，硝酸－磷酸混合酸溶解法所得溶解液清
亮，溶解所需时间短，用酸量少，溶解效率高。

这是由于浓硝酸的强氧化性把二价铁氧化成三价铁，而磷酸与三价铁可形成无色稳定的配离子，从而大大地加快了矿样溶解的速度。

而采用浓盐酸—氯化亚锡溶样，长时间加热导致浓HCl 大量挥发
造成环境污染，耗能高，且加热60 min 后，样品溶液仍有不少黑色颗粒物，无法判断溶样是否完全。

表1 不同溶解方法的溶解效果Table 1 Dissolving effect of different dissolution methods溶解方法酸/用mL量溶解/m时in间溶解液外观浓硝酸－浓磷酸 1.5+3 6清亮的棕黄色液体浓盐酸－氯化亚锡 10 60有少量黑色颗粒物的
棕黄色溶液
2.2 干扰离子对终点颜色的影响
在实际分析铁矿时会有砷、钴、锑、铬、钛、镍等元素的干扰，镍、钴、铬由于离子自身有颜色，在氧化还原测定中影响颜色终点的判定，而锑、砷等元素既能被还原又能被重铬酸钾氧化，使滴定终点延后，测定结果偏高。

对于以上有颜色的元素在赤铁矿中含量甚微，且锑、砷等具有氧化还原性的离子在酸性测定环境中电位升高，重铬酸钾不能将其氧化，故其影响可不予考虑。

2.3 测定过程现象及其对结果的影响
铁矿样经浓盐酸—氯化亚锡溶解后，按照1.2.3 铁的测定方法当SnCl2在酸性介
质中将大部分Fe3+还原后至样品溶液为浅黄色，向样品溶液中加入4 滴钨酸钠指示剂溶液和60 mL水，此时溶液会出现蓝色和淡黄色沉淀，淡黄色沉淀为钨酸盐
在酸性溶液中生成黄色的钨酸，而蓝色沉淀为氯化亚锡部分还原钨酸钠而生成的钨蓝。

沉淀的生成严重影响实验的顺利进行。

由于加入60 mL 水，样液酸度大大降低，三氯化钛还原样品时Ti3+水解使溶液带有乳白色，而且上述的蓝色沉淀对钨酸钠和过量一滴的Ti3+反应出现浅蓝色的判
定也有一定的干扰，易使Ti3+过量，对测定结果的精确度和准确度有一定的影响。

与此相比，经硝酸－磷酸混合酸溶解的铁矿样在测定过程中并没有出现上述情况，且样液始终保持澄清透明，几乎没有任何残渣，对测定终点的判定没有影响。

2.4 测定结果的精密度
采用不同方法溶解铁矿试样后，分别按实验1.2.3 对样品溶液进行预处理和测定。

所得结果的精密度见表2。

由表2 可见，采用硝酸－磷酸混合酸溶解法测定结果的平均值为58.36%，RSD 为0.13%，与盐酸—氯化亚锡溶解法测定结果的平均值没有显著性差异。

铁矿经过对熔样方法改进后，避免了盐酸—氯化亚锡溶解法可能溶解样品不完全的问题，而且分析结果的相对标准偏差较小，精密度比盐酸熔法有了明显的提高。

表2 测定结果的精密度(n=6)Table 2 Determination results of precision(n=6)注:1#矿样采用硝酸－磷酸混合酸溶解;2#矿样采用盐酸－氯化亚锡溶解。

实方验法铁含量/% 平/均%值R/S%D 1# 58.25，58.31，58.33，58.39，58.42，58.45 58.36 0.13 2# 58.13，58.16，58.25，58.33，58.39，58.39 58.28 0.20
2.5 测定结果的回收率
表3 结果表明，硝酸－磷酸混合酸溶解法的加标平均回收率为99.8%，测定结果准确度高，相对标准偏差为0.43%，符合常量组分测定结果准确度要求，与盐酸—氯化亚锡溶解法测定结果的准确度没有显著性差异。

表3 测定结果的的回收率(n=6)Table 3 Determination results of recoveries(n=6)注:1#号矿样采用硝酸－磷酸混合酸溶解;2#号矿样采用盐酸－氯化亚锡溶解。

实验加入量测得量平均回收RSD方法/mg/mg率/%/%1# 50.0
49.6，49.9，49.9，50.1，50.1，50.2 99.8 0.43 2# 50.0 49.7，49.8，49.9，
50.0，50.5，50.5 100 0.70
3 结论
硝酸－磷酸混合溶解法避免了盐酸溶样不完全的可能，并且具有溶样时间短，浓酸
消耗量少，耗能低，测定终点易于观察，测定精确度、准确度高等优点，具有良好的应用前景，故适用于实验室和工业上铁矿铁含量测定的铁矿溶样，值得推广使用。

参考文献
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