铁矿石的全铁分析中两种还原方法比对

铁矿石的全铁分析中两种还原方法比对

【摘要】本文简单阐述了铁矿石中全铁分析的几种常用方法。并选择全铁不同含量的试样，用铝箔还原重铬酸钾滴定法和三氯化钛还原重铬酸钾滴定法对全铁测定进行了试验比对。通过实验结论得出，铝箔还原重铬酸钾滴定法试验条件较难控制，分析结果的相对标准偏差较大，准确度差；三氯化钛还原重铬酸钾滴定法具有分析过程操作简单，试验条件易于控制，能准确较快速地分析铁矿石试样中全铁的优点。此方法具有重现性好，相对标准偏差较小，准确度高的特点。

【关键词】铁矿石；全铁；铝箔；三氯化钛；重铬酸钾滴定

铁矿石是钢铁工业的基本原料，可冶炼成生铁、熟铁、铁合金、碳素钢、合金钢、特种钢等。含铁量的高低对铁矿石烧结和炼铁有着直接的影响，铁矿石含铁量越低，脉石数量就越多，高炉用量就需要多用熔剂和焦炭，同时生存率也下降。生产经验显示，铁矿石品位升高1%，焦比可降低2%，产量提高30%。因此，全铁含量是是铁矿石质量指标中最重要的一个分析项目。我国高含量的铁矿石比较少，因此每年从国外进口大量商品铁矿石。铁含量的高低是评价铁矿石品味的主要指标，所以贸易双方以铁矿石的含量为计价基础。因此，准确而又快速测定铁矿石中的全铁具有极其重要的重大意义。

对铁矿石中全铁分析时，使用的还原方法主要有以下三种。

（1）氯化亚锡还原-氯化汞氧化过量氯化亚锡-重铬酸钾滴定法：我国比较早期的实验室方法，但因为汞盐有巨毒，造成环境严重污染，故此方法国家禁止使用。

（2）铝箔还原重铬酸钾滴定法：我国前期实验室流行的操作方法，后因测量值的精密度和准确度都不好，现在基本不使用。

（3）三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法[1～7]：我国目前的国标操作法，此方法原理简单易懂，实验操作易于控制，方法快速，流程短，结果准确，是目前使用最多的测定方法。

本文主要论述方法2和方法3的区别，并就实验数据来进行论证两种方法的可行性。

1.实验方法

1.1铝箔还原重铬酸钾滴定法

1.1.1铝箔还原重铬酸钾滴定法的方法提要

试样用硫酸和磷酸分解，用铝箔将高价铁还原成低价铁，以二苯胺磺酸钠为

指示剂，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定，以此来测定全铁的含量。

1.1.2铝箔还原重铬酸钾滴定法试样分解、还原、滴定、计算

称取试样0.200g，精确至0.0001g，置于500mL锥形瓶中，随同试样进行空白试验，用少量水润湿，加15mL硫酸-磷酸混合酸（1+1），置于高温电热板上加热使试样分解至大量硫酸烟，当硫酸烟离液面5～6cm时，使试样完全分解，取下锥形瓶冷却至室温。加蒸馏水50ml，加浓盐酸10ml，置于电炉盘上加热，加0.6g铝箔（99.5%），继续加热使铝箔溶解到冒大气泡为止，取下迅速以流水冷却至室温，加蒸馏水50ml，加钨酸钠溶液（1%）5ml，放置1分钟，如出现钨兰，用重铬酸钾标准滴定溶液（c（1/6K2Cr2O7）=0.050mol/L）滴定至无色（不计读数），加二苯胺磺酸钠（5g/L）指示剂3～～4滴，立即用重铬酸钾标准滴定溶液（c（1/6K2Cr2O7））=0.050mol/L）滴定至稳定的紫色既为终点。按如下公式计算全铁含量。

1.2三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法

1.2.1三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法方法提要：

试料以酸溶分解，以氯化亚锡还原大部分三价铁，再以钨酸钠为指示剂，用三氯化钛将剩余三价铁全部还原为二价至生成“钨蓝”。在硫酸-磷酸介质，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定二价铁，计算全铁的质量分数。

1.2.2试样分解、还原、滴定、计算

称取0.200g标样，精确至0.0001g，置于500mL锥形瓶中，以水润湿，随同试样进行空白试验，加入15mL氟化钠溶液（50g/L），20 HCl（密度1.19g/mL），在高温电热板上加热溶解试样到溶解完全，至瓶底无小气泡冒出，对难溶试样，溶解过程中可补加盐酸（1+1），溶解时边滴加氯化亚锡溶液（60g/L）保持溶液呈淡黄色，加热蒸发试液体积至约20毫升，冷却至室温，加入100mL水，1mL 钨酸钠溶液（250g/L），滴加三氯化钛溶液（10g/L）至试液呈蓝色，待试液蓝色褪去后，立即加入10mL硫酸-磷酸混合酸（3+3+4），加4～5滴二苯胺磺酸钠指示剂（5g/L），迅速用重铬酸钾标准滴定溶液（c（1/6K2Cr2O7）=0.050mol/L）滴定到溶液变成为稳定的紫红色为终点。通过公式计算结果。

计算公式同于1.1.2中计算公式。

1.2.3空白值的测量

在加入10mL硫酸-磷酸混合酸（3+3+4）之前，加5.00mL与重铬酸钾标准滴定溶液浓度相近的硫酸亚铁铵溶液，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至终点（消耗V1mL），再加5.00mL硫酸亚铁铵溶液，再以重铬酸钾标准滴定溶液滴定至终点（消耗V2mL），前后滴定消耗重铬酸钾标准滴定溶液体积之差V0即为空白值

（V0=V1-V2）。

1.2.4通过国标GB/T6730.65---2009查得三氯化钛还原重铬酸钾滴定法的室内重复性限r和室间再现性限R值。

2.结果与讨论

2.1不同铝箔量的还原试验

对5个不同全铁含量的铁矿石标准样品，分别按照1.1.2步骤进行了0.20g 和0.60g的铝箔还原影响试验。试验结果见表1和表2。

表1和表2的数据对比显示：当使用0.60g铝箔还原分析结果的准确度及精密度基本都好于使用0.20g铝箔还原分析结果的准确度及精密度，说明0.20g铝箔不能将常规铁矿石中全铁还原完全。由于本试验为了完全还原，加大了铝箔的用量，使用0.60g的铝箔完全能保证铁矿石中全铁的还原分析精密度和准确度。

2.2三氯化钛还原重铬酸钾滴定法

分别对5个不同全铁含量的铁矿石标准样品进行分析。

通过数据表明，试样测量结果和标准值非常接近，标准偏差和RSD都在国标GB/T 6730.65---2009范围内，故表明此方法的精密度和准确度都非常好。

通过实验现象表明，高硅低铁（TFe<45%）的试样在试样溶解时，如果氟化钠溶液加得过少，试料不能完全溶解，还有少许颗粒存在，导致测量结果结果偏低；当加入40ml氟化钠溶液以上时，基本上颗粒完全溶解，试料溶液清澈透亮，表明试料完全溶解，测量结果非常接近于标准值。

3.结论

在铝箔还原重铬酸钾滴定法中，0.20g的铝箔还原及滴定分析结果准确度和精密度比0.60g的铝箔还原及滴定分析差，前者普遍要低于后者；分析中应使用0.60g的铝箔进行还原分析。当试样全铁含量45%以上时，铝箔还原分析和二氯化锡预还原、三氯化钛还原分析，两种方法分析结果相当；三氯化钛还原重铬酸钾滴定法中，实验操作易于控制，简单、方便，易学。因而，三氯化钛还原重铬酸钾滴定法为目前铁矿石测定全铁的常规基本分析方法。

参考文献

[1]李风英，杨志强.酸溶法与碱熔法测定铁矿石中全铁含量的试验方法研究[J].首钢科技，2009（3）：44-46.

[2]许祥红.铁矿石中全铁测定方法的研究[J].马钢技术，2002（3）：50-51.