关于铁矿含量的测试方法探讨

关于铁矿含量的测试方法探讨

刘成

新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队实验测试中心新疆哈密839000

摘要：通过对铁含量的测试，了解矿石品位，对于指导勘探找矿及矿山铁矿的采选生产，具有重要意义，同时也能从各个方面节约能源和生产成本，使生产效率最大化。

关键词：铁矿；含量；测试

1.铁的测定方法的选择

铁的测定，对于低含量矿石一般选用原子吸收（适用于Fe2O3含量0.01~5%的测定）或磺基水杨酸比色法和邻菲罗啉比色法（适用于Fe2O3小于10%的测定），铁含量高时一般采用重铬酸钾容量法或EDTA络合滴定法（适用于Fe2O3含量0.1~50mg铁的测定）。

3.铁含量测定的容量法的原理及其比较

测定铁的容量法主要有：EDTA络合滴定法和重铬酸钾容量法。重铬酸钾容量法常用的主要有氯化亚锡还原重铬酸钾容量法和三氯化钛还原重铬酸钾容量法。

3.1氯化亚锡还原重铬酸钾容量法

（1）方法提要：样品经碱溶或酸溶后，在盐酸介质中，用二化氯锡将三价铁还原为二价铁，加入氯化高汞以除去过量的二化氯锡，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至兰紫色即为终点。

反应方程式：

2FeCl3+SnCl2→2FeCl2+SnCl4

SnCl2+2HgCl2→SnCl4+Hg2Cl2↓

6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl→6FeCl3+KCl+2CrCl3+7H2O

（2）试剂配制

①二化氯锡溶液-10%10g二化氯锡加热溶于30ml浓盐酸中，以水稀释至100ml。

②硫磷混合酸-15%在不断搅拌下加入150ml浓硫酸于700毫升水中，冷却后再加150ml浓磷酸。

③二苯胺磺酸钠-0.5%水溶液。

④重铬酸钾标准溶液1ml=2mg铁；称取经150~180℃干燥过2h的G.R重铬酸钾3.5119g，加热溶于200ml水中，移入2000ml容量瓶中，冷至室温，稀释至刻度，摇匀。

（3）分析手续

将上述任一方法分解样品的试液加热至约90℃溶解盐类，边搅拌边滴加二化氯锡溶液，使黄色刚刚消失，再过量1~2滴，立即用少许水淋洗表皿及杯壁，冷却至室温，加入二氯化汞溶液8ml，摇匀，放置3~5min，用水稀至120~150ml，加入15%硫磷混合酸15ml（硫磷混合酸溶矿时则不加），滴加二苯胺磺酸钠3~4滴，用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液呈蓝紫色即为终点。

3.2EDTA络合滴定法

（1）方法提要：铁矿石经碱熔或酸溶后，分取部分母液（不大于50mg铁）于锥形瓶中，加硝酸0.5~1ml，使铁氧化成三价，加热至近沸趁热用1N的氢氧化钠溶液中和到刚呈现步消失的混浊，立即加入1N的盐酸5ml，用水稀释至50ml，加热至60~70℃，加入10%磺基水杨酸0.5~1ml，用0.01M的EDTA标液滴定，终点由紫红色变为淡黄色。

（2）试液中的铁的量应在0.05~50mg之间。

本法与经典法对铁矿石中全铁量测试结果准确度，精密度是一致的，且本法操作比经典法简便，完全可以采用。

3.3三种测试方法的比较

（1）氯化亚锡还原重铬酸钾容量法测定的铁矿石中铁含量的结果与用EDTA络合滴定法测定的结果相近，在测定铁矿石中的铁含量具有广泛的适应性。但该方法在测定过程中使用了大量的汞会造成严重的环境污染，有害于人的身体健康。

（2）EDTA络合滴定法测定铁时，对滴定时溶液的酸度和温度的控制较为严格，滴定时酸度应控制在pH=1~2，pH＜1时，磺基水杨酸的络合能力减低，且EDTA不能与三价铁定量地络合。pH太大时，磺基水杨酸与三价铁可以形成稳定的络阴离子，影响EDTA滴定时的置换作用。同时对滴定有干扰的元素将增多，铁、铝也易水解而产生浑浊，影响测定。磺基水杨酸铁与EDTA的反应较慢，滴定时温度应控制在60~70℃，温度太低终点易过头，温度过高时，铝能与EDTA络合而使铁的测定结果偏高。本法在50ml最后体积中，其他离子允许存在量为：Al3+：25mg、Mn2+：100mg、Ca2+：及Mg2+：500mg，H2PO4-：100mg、Cr2O72-：1mg、SO42-：200mg，超过允许量需预先以分离。

对品位较高的铁精矿或钢铁粗产品进行检测时不宜选择本法。

3.4三氯化钛还原重铬酸钾容量法（无汞定铁法）

（1）方法提要

样品经碱熔或酸溶后，在盐酸介质中，以钨酸钠为还原指示剂，用三氯化钛还原三价铁为二价，加硫酸铜催化氧化过量的三氯化钛，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定。反应式为：

Fe3++Ti3+→Fe2++Ti4+2Ti3+1

2O2+2H+→2Ti4++H2O6Fe2++Cr2O7

2-+14H+→6Fe3++2Cr3++7H2O

（2）试剂配制

①钨酸钠溶液-称取5g钨酸钠（Na2WO4•2H2O）溶于100ml水中，与等体积的15%磷酸混合。

②三氯化钛溶液-量取25ml浓三氯化钛溶液，加盐酸20ml，用水稀至100ml，加入几颗锌粒，于试剂瓶中备存。

③硫酸铜溶液0.5%称取0.5g硫酸铜（CuSO4•5H2O）溶于100ml水中。

其他试剂与二氯化锡还原法相同。

（3）分析手续

将上述任一方法分解样品的试液加热至90℃溶解盐类，冷却至室温，加入钨酸钠溶液1ml，以三氯化钛溶液逐滴还原三价铁的黄色消失。并至出现稳定的“钨兰”为止。依次加水至溶液体积为120～150ml，0.5%硫酸铜溶液2滴，摇匀，放置至“钨兰”退尽。加15%硫磷混合酸15ml（硫磷混合酸溶矿时，则不加），滴加二苯胺磺酸钠指示剂，3~4滴，用重铬酸钾标准溶液滴定至出现兰紫色即为终点。记下读数。

按二氯化锡还原法计算试样中TFe含量。

（4）备注

①盐酸酸度问题：一般认为盐酸浓度在0.5~4N以内均能观察到“钨兰”颜色的敏锐变化。酸度太小钛易水解而产生浑浊，影响终点观察；酸度太大时，钛（Ⅲ）氧化减缓，“钨兰”退色时间拖长，铁（Ⅲ）稳定性降低，还原终点不明。

②钨酸钠在盐酸或硫酸介质中都会析出钨酸白色沉淀，因此配制钨酸钠溶液时要加些磷酸，使生成磷钨酸络合物-H2（PW2O7）•H2O，可增加钨酸钠的溶解度，避免它在酸性溶液中沉淀。钨酸根30mg足以起判别作用，50mg也不干扰测定，但加入量不宜过大，也不必要。

③铜离子催化溶解氧氧化过量的钛（Ⅲ），当“钨兰”变为无色时，表示过量的钛（Ⅲ）被氧化完全，应立即在数分钟内滴定，以免铁（Ⅱ）被氧化。作为催化剂的铜离子仅需微量即可，不可多加。本法不适于含铜高于2%的矿样，否则需要预先分离铜。

④在用三氯化钛还原铁（Ⅲ）时，如果“钨兰”出现而钛（Ⅲ）过量较多时，可滴加0.5%高锰酸钾溶液至“钨兰”消失，再重现还原至“钨兰”出现。有少量锰存在有利无弊。

⑤其他离子的影响：砷（Ⅲ）、锑严重干扰测定。铜（Ⅱ）大于2.5mg，则“钨兰”退色很快，且随铜（Ⅱ）的增加结果增高。铵有影响，因为铵与钨生成钨酸铵沉淀，还原终点难以判别，钒具有多种变价，钒（Ⅲ）干扰测定，是由于铁的电位高于三价钒，钛（Ⅲ）首先还原铁（Ⅲ）再还原钒，如有“钨兰”刚生成，就立即用稀重铬酸钾氧后再滴定，钒量高过6mg无干扰。锡（Ⅳ）、钙、铝都无干扰。

4结论

选择一种高效，准确，操作简便，适用范围广的一种准确测定铁矿中的铁含量的方法显得至关重要。目前，三氯化钛还原重铬酸钾容量法（无汞定铁法）是广泛采用的一种方法，采用本法测定铁矿中铁含量的结果不仅能够满足各个环节对铁矿分析时准确度的要求而且能够减少污染保护环境。在人们越来越注重健康，重视环保与可持续发展的今天，三氯化钛还原重铬酸钾容量法更具有实用性。

参考文献

[1]岩石矿物分析（第一版）.湖南省矿产测试利用研究所编，1988，04.

[2]赵瑞兰，马铭，谢青季，舒维华.改进的SnCl2-TiCl3法测试铁含量[J].实验室研究与探索，2004（8）

[3]卢炳东.无汞法测定铁矿石中的全铁及改进措施[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2009（09）