付强

摘要：针对铁矿石全铁含量的原有检测方法进行改进探索，发现溶解样品时以高氯酸代替硫酸能有效降低对溶样温度的要求，缩短反应时间，减少高温下的液体崩溅，准确性高，分析周期短，测试成本低，能适应实验室对高硫铁矿样检测降本增效的需求。将改进后的方法应用于实验室选矿试验中有代表性的高硫铁矿样进行重现性和准确度的对比验证。结果令人满意。

关键词：铁矿石 铁含量测定 改进探索

引言：含硫铁矿石在用测定全铁的常规方法（三氯化钛一重铬酸钾容量法）进行检测时，无法用盐酸和氟化物完全分解，属于“难溶”铁矿石。现有的检测技术中，测定含硫铁矿石中全铁的分析方法有硫磷混酸分解法、碱熔法、硼砂熔样法和王水溶样法等。硫磷混酸法是用硫酸和磷酸的混合物将矿样在高温下进行分解，其难度在于对样品的溶解温度要求较高，若温度偏低则样品不能完全溶解，在容器底部残留焦磷酸固形物，影响实际测定结果;若温度过高则酸液挥发过快，容器中没有足够的供反应进行的试剂，同样会造成测定结果偏低。此外，硫磷混酸溶样法在不同的温度下产生多种副反应，不适宜在控温条件较差的实验室中进行。碱熔法是将矿样和所用熔剂过氧化钠在刚玉坩埚中充分混合，在750°C左右的温度条件下在箱式高温炉中进行熔。过氧化钠对容器腐蚀严重，长此以往明显增加实验成本，且目前过氧化钠属限制化学药剂，不易采购，使该方法在实验中受到局限。硼砂熔样法以四硼酸钠作为熔剂，同样在箱式高温炉中进行，熔融样品冷却后用盐酸浸洗，操作过程繁琐，实验周期过长。反应容器需使用铂坩埚，铂属于贵重金属，普通实验室极少配置铂坩埚，因其价格昂贵，难以实现大批量操作。王水溶样法对温度无精确控制要求，实验消耗成本也较低，是普通实验室测定含硫铁矿石中全铁含量较常用的方法。原有的王水法即王水一硫酸溶样法，在试样基本溶解后加入浓硫酸，继续加热至瓶中出现白烟，稍冷后冲洗容器壁再加热发烟直至液体全部蒸干。硫酸的主要作用是在高温下产生S03驱赶净硝酸，防止在滴定过程中残余硝酸对测定产生干扰，然而此步骤后期，由于需要高温分解导致溶液中析出物较多，极易崩溅，致使测定结果偏低;此外浓硫酸分解过程较慢，不利于提高检测效率。

一、实验部分

（一）试剂和溶液

——硫酸：浓度为（pL.84g/mL）：磷酸：浓度为（pL，69g/mL）：硝酸：浓度为（pL.40g/mL）;盐酸：浓度为（pL，19g/mL）;高氯酸：含量为70%～72%。

——三氯化钛溶液：三氯化钛：盐酸=1：1。

——氟化铵溶液：称取10g氯化铵溶于100mL水中，摇匀。

——氯化亚锡溶液：将10g氯化亚锡用20mL盐酸加热溶解，用水稀释至100mL。

——钨酸钠溶液250g/L：称取25g钨酸钠溶于95mL水中（浑浊则过滤）加入5mL磷酸（pL，69g/mL），摇匀。

——三氯化钛溶液：将市售的三氯化钛中加入等体积盐酸，贮于棕色瓶中保存。

——二苯胺磺酸钠溶液：浓度为2g/L。

——硫磷混合酸15：15：70：将150mL硫酸在搅拌下缓慢注入盛有700mL水的1000mL烧杯中，冷却，再加入150mL磷酸，摇匀。

——标准滴定溶液：称取2.4515g已预先在140°C～150°C干燥2h并于干燥器中冷却至室温的重铬酸钾（基准试剂）于250mL烧杯中，加水溶解，移入1000容量瓶中，用水稀释至刻度并摇匀。

（二）实验过程

——预处理：将粉末状样品（约1000um）在100°C～110°C条件下加热1～2h，密封于干燥器中，冷却至室温。

——试样溶解：精确称取0.2000g试样，置400mL缩口瓶中，加入10mL氟化铵溶液、15mL盐酸、在电热板上微沸3～5min后，加入约5mL硝酸和5mL高氯酸，继续加热至瓶中出现浓厚白烟后取下，稍冷用水冲洗瓶壁，再加热发烟直至液体全部蒸干，白烟消失。蒸干溶液冷却后加入15mL盐酸，加热至瓶底固体全部溶解，滴加氯化亚锡溶液至溶解液呈浅黄色，于电热板上微沸2～3min，用水稀释至约80mL，得待测试样。

——滴定：将所得待测试样滴加钨酸钠溶液5滴，用三氯化钛溶液还原至钨蓝产生，用重铬酸钾溶液滴定至蓝色恰好消失，加10mL硫磷混合酸溶液，滴加5滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至溶液呈稳定的紫色为终点，记下所消耗重鉻酸钾标准滴定溶液的体积V。

——空白试验：随同试样做空白试验，记录所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积VO为0.05mL。

二、结果与讨论

（一）含硫铁矿石标准样品测定结果

以实验室常用的三种有代表性的标准样品：磁铁矿93-40（TFe：59.84%，S：2.61%），铁矿W-7177（TFe：40.61%，S：1.961%），赤铁矿7011（TFe：42.94%，S：0.891%）按照前述实验步骤进行测定，并计算全铁的百分含量。通过测定结果计算平均值和相对标准偏差。

（二）实验室选矿试验样品测定结果

将试样（丹东宽甸高硫原矿，资料数据TFe：57.55%，S：11.2%）粉碎至100um的粒度，在100°C～110°C干燥1～2h，密封于干燥器中，冷却至室温。之后按照上述实验步骤进行测定，实测中空白V0为0.05mL，V为41.36mL。计算结果w（TFe）=57.68%

结束语：由上述实验结果可知，以高氯酸代替硫酸改进后的测定方法的测定结果偏差小，准确度高，能满足分析要求。此外在测定过程中发现，加入高氯酸反应时间比加入硫酸时间提前约两小时，显著提高了检测效率。该测定方法操作简单，容易掌握，值得在实验室中推广应用。