锰矿和稀土矿物中亚铁含量的测定方法研究.pdf
锰矿和稀土矿物中亚铁含量的测定方法研究 ① 夏怀斌1,2 (1.中南大学 化学化工学院,湖南 长沙 410083; 2.长沙矿冶研究院有限责任公司,湖南 长沙 410012) 摘 要 在高价锰或铈存在的情况下,探讨了重铬酸钾氧化滴定法测定亚铁离子含量的可行性。 采用一定浓度的亚硫酸作为浸取 液,消除了亚铁离子测定过程中高价氧化物的影响,建立了一套快速测定锰矿和稀土矿中亚铁含量的分析方法。 通过加标回收率 实验和精密度实验,证明本法可靠准确。 关键词 亚铁; 重铬酸钾滴定法; 锰矿; 氟碳铈矿 中图分类号 O655.23文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2014.06.033 文章编号 0253-6099(2014)06-0137-02 Determination Method for Ferrous Ions in Manganese or Rare Earth Ores XIA Huai⁃bin1,2 (1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China; 2.Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd, Changsha 410012, Hunan, China) Abstract The feasibility of determining ferrous ion content by potassium dichromate oxidation titration in the presence of high⁃value manganese or cerium ions was discussed. The impact of high⁃value oxide was eliminated by using sulfurous acid as leaching solution. A set of analysis methods for rapid determination of ferrous ions in manganese or rare earth ores was established, which was proved reliable and accurate by recovery and precision experiments. Key words ferrous ions; potassium dichromate oxidation titration; manganese ore; bastnasite 矿石样品中亚铁含量的测定一般采用重铬酸钾氧 化滴定法,即在隔绝空气的条件下用盐酸和氟化钠分 解试样,以二苯胺磺酸钠为指示剂,用重铬酸钾标准溶 液滴定矿石中的亚铁。 对于大多数矿物样品均可得到 满意的结果[1]。 但是在锰矿和稀土矿中,由于高价锰 离子或铈离子的存在,矿样分解过程中亚铁离子会部 分被氧化,导致测定结果偏低。 HAc⁃H2O2混合溶 液 是 高 价 锰 的 有 效 选 择 溶 剂[2],选用 HAc⁃H2O2溶液温热处理含有高价锰离子 干扰的样品[3],再进行分解处理和重铬酸钾氧化滴 定,结果表明,适当条件下 HAc⁃H2O2混合溶液预处理 矿样后,可以消除高价锰离子的干扰。 但采用 HAc⁃ H2O2溶液选择性溶解干扰物时,浸取温度影响很大 当浸取温度低于 40 ℃,溶解高价锰的作用缓慢;温度 高于 70 ℃,H2O2和 HAc 易分解、挥发。 此外,H2O2 对亚铁的测量影响较大,当其微量残留时可将亚铁氧 化,从而产生误差;当其残留量较大时,会破坏二苯胺 磺酸钠指示剂。 本文采用一定浓度的亚硫酸作为高价锰和铈的浸 取液,通过样品预处理选择性还原对亚铁离子有影响 的高价氧化物。 实验证明,本法准确快速、简便易行, 具有较好的准确度和精密度。 本法适用于亚铁含量大 于 0.5%的软锰矿和氟碳铈矿。 1 试剂与仪器 H2SO3浸取液(1+1);氟化钠(分析纯);浓硫酸 H2SO4(2+1);H3PO4(分析纯);二苯胺磺酸钠指示剂 (ρ= 5 g/ L);K2Cr2O7标准溶液,用基准试剂配置成 c(K2Cr2O7)= 0.002319 mol/ L(滴定 1 mg FeO 消耗 1 mL 标准溶液);硫酸亚铁铵溶液( c(FeSO4(NH4)2SO4 6H2O)= 0.0050 mol/ L)。 2 操作方法 称取已烘干并磨细至-0.074 mm 的矿样 1.0 g(精 ①收稿日期 2014-05-21 作者简介 夏怀斌(1981-), 男,湖南新宁人,工程师,硕士研究生,主要从事矿物分析测试及分析方法研究。 第 34 卷第 6 期 2014 年 12 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.34 №6 December 2014 确度 0.0001 g),置于 300 mL 干燥的锥形瓶中,加入一 定量 H2SO3浸取液,盖上小瓷盖,室温下浸取一段时 间。 加入 0.5 g 氟化钠,再依次向锥形瓶中加入 20 mL (2+1)浓硫酸、5 mL 磷酸和 0.1~0.2 g 片状 NaHCO3, 盖上坩埚盖,放在已预热的电炉上加热煮沸 9 ~ 14 min。 取下,冷却,滴加 2 滴二苯胺磺酸钠指示剂,用 K2Cr2O7标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。 向随同空白加入 5.00 mL 硫酸亚铁铵溶液,20 mL 浓硫酸和 5 mL 磷酸,加水至约 100 mL,滴加 2 滴二苯 胺磺酸钠指示剂,用 K2Cr2O7标准溶液滴定至稳定的 紫色,记下读数 V1。 再加 5.00 mL 硫酸亚铁胺溶液,用 K2Cr2O7标准溶液滴定至稳定的紫色,记下读数 V2。 按式(1)计算空白样品消耗的 K2Cr2O7标准溶液 体积 V0,按式(2)计算 FeO 的含量 V0 = V 1 - V 2 (1) ω(FeO) = (V - V0) T 10 -3 m 100%(2) 式中 V 为滴定试样溶液消耗的 K2Cr2O7标准溶液体 积,mL;V0为滴定空白溶液消耗的 K2Cr2O7标准溶液 体积,mL;T 为 K2Cr2O7标准溶液对 FeO 的滴定度, mg/ mL;m 为试样量,g。 3 结果与讨论 3.1 矿样的组成 对软锰矿和氟碳铈矿进行全元素分析,结果见表 1~2。 表 1 软锰矿的主要成分(质量分数) / % MnSiO2FeAl2O3CaOMgOSPC 38.198.565.391.961.220.370.310.0890.27 表 2 氟碳铈矿的主要成分(质量分数) / % FCCeFeSiO2Al2O3SMnMgO 2.461.983.224.6859.789.440.890.262.18 由表 1~2 可以看出,除了 Mn、Ce,这两类矿物不 含有其他的对亚铁测定有干扰的元素,因此,本文只对 高价锰和高价铈对亚铁测定的干扰展开研究。 3.2 浸取液的用量和浸取时间 样品预处理过程中,分别加入10,30,50 mL 的2% 亚硫酸浸取液,浸取时间 20 min。 按前述操作方法进 行重铬酸钾氧化滴定,测得的软锰矿和氟碳铈矿标样 的亚铁含量及与原结果偏差见表 3。 由表 3 可见,浸 取液用量为 30、50 mL 时,选择性溶解高价锰和高价铈 的效果好,对亚铁的干扰排除更彻底,考虑到节省试剂 用量,选用 30 mL 用量即可满足实验的需求。 加入 30 mL 亚硫酸浸取液,使用磁搅拌浸取时间为 10,15,20, 30 min 时的亚铁含量,考察浸取时间对选择性溶解的 影响,结果见表 4。 实验结果表明,搅拌浸出 15 min 就 可以满足实验的要求。 表 3 浸取液用量对选择性溶解干扰离子的影响 样品 浸取液用量 / mL 本法测定的 Fe 2+ / % 与 HAc⁃H2O2混合溶液 浸取液的结果差/ % 103.090.26 软锰矿303.320.03 503.310.04 102.290.24 氟碳铈矿302.470.06 502.470.06 表 4 浸取时间对选择性溶解干扰离子的影响 样品 浸取时间 / min 本法测定的 Fe 2+ / % 与 HAc⁃H2O2混合溶液 浸取液的结果差/ % 103.020.33 软锰矿 153.330.02 203.320.03 303.320.03 102.190.34 氟碳铈矿 152.500.03 202.480.05 302.490.04 3.3 加标回收实验 将亚铁含量为 17.88%的铁矿石标样 GBW(E) QD10-120 与上文测得亚铁含量的软锰矿和氟碳铈矿 按照一定比例混合均匀,然后用上述方法进行亚铁含 量的测试,所得结果如表 5 所示。 实验结果表明,该方 法测的实验数据与理论值基本符合,证明了该方法的 准确性和可靠性。 表 5 混合后测得亚铁的含量与理论值对照 样品配比(标样/ 矿样)Fe 2+ 实测值/ %Fe 2+ 理论值/ % 标样与软锰矿 混合样 8∶116.1816.27 4∶114.9114.97 2∶113.0713.04 1∶110.4710.62 标样与氟碳铈矿 混合样 8∶116.0616.17 4∶114.7014.81 2∶112.6812.76 1∶110.2310.20 3.4 精密度实验 按照本文的分析方法对不同样品、不同时间分别 进行了 7 次实验,所得实验结果见表 6。 (下转第 148 页) 831矿 冶 工 程第 34 卷 [J]. 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(上接第 138 页) 表 6 精密度实验数据/ % 样品号Fe 2+ 含量 含量 平均值 标准 偏差 相对标准 偏差 软锰矿 3.32,3.36,3.20, 3.22,3.31, 3.27,3.29 3.280.0441.34 氟碳铈矿 2.46,2.55,2.41, 2.53,2.44, 2.52,2.55 2.490.0491.97 标样软锰矿 混合矿(1∶1) 10.58,10.45,10.47, 10.63,10.55, 10.58,10.60 10.550.0530.50 标样氟碳铈矿 混合矿(1∶1) 10.19,10.23,10.15, 10.23,10.13, 10.10,10.22 10.180.0440.43 4 结 论 通过对含高价锰的锰矿以及氟碳铈矿中 Fe 2+ 含量 测定,表明使用亚硫酸预处理矿样,能够消除这两类矿 石中干扰元素对测定 Fe 2+ 含量的影响,获得比较满意 的实验数据,形成了比较稳定可靠的测试方法。 参考文献 [1] 殷凤玲. 矿石中亚铁的测定[J]. 甘肃冶金,2009,31(1)61-62. [2] 岩石矿物分析编写小组. 岩石矿物分析(第一册)[M]. 北京地 质出版社,1991. [3] 郑凯清,张仲平,叶华东. 海洋沉积物中氧化亚铁的分析测定[J]. 岩矿测试,1999,18(3)198-200. 841矿 冶 工 程第 34 卷