燃燒-中和滴定法測(cè)定鋅精礦焙砂中的硫

張 晨

(北京礦冶研究總院，北京 102628 )

燃燒-中和滴定法測(cè)定鋅精礦焙砂中的硫

張 晨

(北京礦冶研究總院，北京 102628 )

研究了燃燒中和滴定法測(cè)定鋅精礦焙砂中硫量的測(cè)定方法，并對(duì)其中的碳、砷、氟元素的干擾問(wèn)題進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)樣品中碳、砷質(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于1.00%、氟含量低于0.10%時(shí)均不影響硫的測(cè)定，但氟含量高于0.10%時(shí)會(huì)對(duì)硫的測(cè)定產(chǎn)生干擾，而且氟含量越高，對(duì)硫的結(jié)果影響越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，與其它經(jīng)典方法的測(cè)定結(jié)果比對(duì)表明，方法準(zhǔn)確、可靠。

鋅焙砂；硫；燃燒-中和滴定法

0 前言

鋅精礦是我國(guó)重要的有色礦產(chǎn)品之一，化學(xué)成分主要為鋅、硫、鐵、硅等元素，是生產(chǎn)鋅的主要原料。鋅焙砂是鋅精礦經(jīng)焙燒后所得的產(chǎn)物，主要含氧化鋅、硫酸鋅、硫化鋅等，主要用于鋅的冶煉。鋅精礦及鋅焙砂冶煉過(guò)程中生成的二氧化硫是生產(chǎn)工業(yè)硫酸的原料。目前鋅精礦及鋅焙砂中硫量的測(cè)定主要采用燃燒中和滴定法[1]。該方法因操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度好、測(cè)定范圍較高頻燃燒紅外吸收光譜法[2-3]線性范圍寬而廣泛應(yīng)用，但是樣品中高含量的碳、砷、氟元素會(huì)干擾硫量的測(cè)定，因此，研究了不同含量的碳、砷、氟含量對(duì)硫量的干擾，得出了燃燒中和法測(cè)定鋅精礦及鋅焙砂中硫量的干擾條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

線狀氧化銅(ωCuO>99.95%)、硫酸鉛(基準(zhǔn)試劑)、過(guò)氧化氫溶液(30%)、過(guò)氧化氫吸收液(1 L溶液中含50 mL過(guò)氧化氫、2 mL甲基紅-次甲基藍(lán)混合指示劑)、甲基紅-次甲基藍(lán)混合指示劑[甲基紅乙醇溶液(1.2 g/L)和次甲基藍(lán)溶液(1.6 g/L)，使用前按等體積混合]、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(約0.015 mol/L，經(jīng)硫酸鉛基準(zhǔn)試劑標(biāo)定)。分析中所用試劑均為分析純，所用水為去離子水或蒸餾水或相當(dāng)純度的水。

1.2 主要儀器

主要儀器及實(shí)驗(yàn)裝置圖見(jiàn)圖1。

圖1 燃燒中和滴定法測(cè)硫裝置示意圖Figure 1 A schematic diagram of a combustion-neutralization titrimetric system for determination of sulfur content.1-廢液瓶；2-真空泵；3-氣體緩沖瓶;4-進(jìn)氣活塞；5-洗氣瓶；6，7-洗氣瓶(分別盛有濃硫酸和重鉻酸鉀-硫酸洗液);8-干燥塔；9-管式電爐；10-吸收瓶；11-導(dǎo)氣管；12-出氣活塞；13-磁管(18 mm20 mm600 mm)；14-鉑銠-鉑熱電偶；15-配電箱；16-調(diào)壓變壓器；17-過(guò)氧化氫吸收液；18-氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液；19-滴定管

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

按(圖1)連接好裝置，接通電源，使?fàn)t溫升至1 250～1 300 ℃(不論使用新舊燃燒管，在開(kāi)始前，均應(yīng)在1 250℃～1 300℃充分燃燒，并預(yù)燒1～2個(gè)試驗(yàn)樣品后，方可進(jìn)行正式試料的測(cè)定。)。準(zhǔn)確稱取0.100 0 g樣品于瓷舟中，加入0.3～0.4 g線狀氧化銅，置于干燥器中。開(kāi)啟真空泵，檢查裝置的氣密性，調(diào)節(jié)氣流，使過(guò)氧化氫吸收液自動(dòng)吸入約100 mL于吸收瓶?jī)?nèi)，滴加氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液至吸收液呈亮綠色，且1 min內(nèi)顏色不發(fā)生變化。用鎳鉻絲將盛有試料的瓷舟迅速推入燃燒管溫度最高處，立即塞緊橡膠塞進(jìn)行燃燒吸收。邊吸收邊用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，直至過(guò)氧化氫吸收液變?yōu)榱辆G色且1 mim內(nèi)顏色不再發(fā)生變化。記下消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積。

1.4 分析結(jié)果的計(jì)算

硫量以硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ws計(jì)，數(shù)值以%表示，按式(1)計(jì)算：

(2)

式中:

c—— 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液實(shí)際濃度，mol/L；

32.06——硫的摩爾質(zhì)量，g/mol；

V2——測(cè)定時(shí)滴定試料溶液消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

V3——測(cè)定時(shí)滴定空白試驗(yàn)溶液消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

m——試料的質(zhì)量，g。

計(jì)算結(jié)果精確至小數(shù)點(diǎn)后2位。

2 結(jié)果和討論

2.1 干擾實(shí)驗(yàn)

燃燒中和滴定法測(cè)定樣品中硫含量時(shí)，樣品中碳、氟、砷含量會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此在樣品中加入不同含量的干擾元素進(jìn)行了干擾實(shí)驗(yàn)。

稱取0.100 0 g樣品2#于瓷舟中，并分別加入0.003 0 g及0.030 0 g鑄鐵標(biāo)樣(C質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3.32%，S質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.107%)于瓷舟中，則樣品中碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.10%、1.00%；稱取0.100 0 g樣品2#于瓷舟中，分別加入0.007 8 g和0.078 7 g鉛精礦標(biāo)樣[BY0111-1，As(1.27%)，S(1.13%)]于瓷舟中，樣品中As質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為0.10%和1.00%；在樣品2#中添加不同含量的氟化鈉制得氟質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.10%、0.20%、0.30%、0.50%、1.00%的樣品。按照上述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同碳、砷、氟含量的樣品中硫含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1(含碳樣品中硫量為測(cè)得硫含量減去鑄鐵中硫含量；含砷樣品中硫量為測(cè)得硫含量減去鉛精礦中硫含量。)。

由表1可以看出，樣品含碳量在1.00%以內(nèi)，對(duì)樣品中S含量的測(cè)定不會(huì)產(chǎn)生干擾。當(dāng)樣品中F含量高于0.10%時(shí)，會(huì)對(duì)S的測(cè)定產(chǎn)生干擾，而且F含量越高，對(duì)S的結(jié)果影響越大，F(xiàn)含量為0.10%時(shí)，對(duì)結(jié)果的影響不大。上述結(jié)果表明：當(dāng)樣品中含碳、砷含量低于1%時(shí)，氟含量低于0.10%時(shí)對(duì)硫量的測(cè)定無(wú)干擾。

2.2 方法比對(duì)實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性，采用高頻燃燒紅外吸收光譜法，以及重量法對(duì)3個(gè)鋅精礦焙砂樣品中硫的含量進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 不同碳、砷、氟含量對(duì)鋅精礦焙砂中硫含量影響

Table 1 Effects of different contents of C, As, F on the determination of sulfur on zinc concentrated calcine/%

編號(hào)No．2#測(cè)定值Measuredvalue樣品中加入C量AddingCinsamples樣品中加入F量AddingFinsamples樣品中加入As量AddingAsinsamples010100010020030050100010100133934133434934736335942633633823393453323483593553694193363443343434134435535236842134434743333443343413623543764163363435333335342345362372357419346347633333433634355362369427349335734533333337363358368406348344平均值A(chǔ)verage337339336343358359367419342343

表2 不同方法結(jié)果比對(duì)Table 2 Comparison of the results obtained using different methods /%

表2結(jié)果表明，三種測(cè)定方法結(jié)果基本吻合，證明了燃燒中和滴定法測(cè)定鋅精礦焙砂中硫含量的準(zhǔn)確性。高頻燃燒紅外吸收光譜法由于成本較高，并沒(méi)有普遍使用；重量法因操作時(shí)間長(zhǎng)，流程復(fù)雜并沒(méi)有得到很好的推廣，因此選擇燃燒中和滴定法測(cè)定鋅精礦焙砂中硫含量。

2.3 樣品中雜質(zhì)元素的測(cè)定

對(duì)鋅精礦焙砂樣品中含碳量，含氟量和含硫量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 鋅精礦焙砂樣品中C、As、F含量

Table 3 Contents of C,As, F in zinc calcine/%

測(cè)定元素Elements1#2#3#C00220063018F<002<002<002As010<001011

由表3看出，鋅精礦焙砂樣品中碳、砷、氟含量均較低，不會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生干擾。

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

選取3個(gè)不同含量鋅精礦焙砂，按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)其中的硫進(jìn)行11次平行測(cè)定，進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 鋅精礦焙砂精密度實(shí)驗(yàn)Table 4 Precision tests for zinc concentrated calcine(n=11) /%

表4結(jié)果表明，燃燒中和滴定法測(cè)定鋅精礦及鋅焙砂中硫含量，結(jié)果重現(xiàn)性滿足實(shí)驗(yàn)要求，證明該方法的穩(wěn)定性良好。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)燃燒中和滴定法測(cè)定鋅精礦焙砂中的硫含量的一系列條件實(shí)驗(yàn)，以及精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，樣品中碳，砷元素含量低于1.00%，氟元素含量低于0.10%時(shí)，不影響硫量的測(cè)定，方法精密度和準(zhǔn)確度符合要求，方法操作簡(jiǎn)便，能夠滿足分析要求。

[1] 陳日初. 燃燒-中和滴定法連續(xù)測(cè)定鋅精礦、鋅焙砂等物料中的硫[J].中國(guó)有色冶金(ChinaNonferrousMetallurgy),2001,30(5):94-95.

[2] 王楠,童曉旻,高春英.高頻燃燒-紅外吸收光譜法測(cè)定鋼鐵中超低含量的碳硫[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(4):39-41.

[3] 駱月英.高頻燃燒紅外吸收光譜法測(cè)定碳酸鈷中的硫[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2013,3(4):49-51.

Determination of Sulfur Content in Zinc Concentrate Calcine byCombustion-Neutralization Titrimetric Method

ZHANG Chen

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628)

The combustion-neutralization titrimetric method was employed to determine sulfur content in zinc concentrate calcine. The interference problem caused by carbon, arsenic, fluorine element were studied. The results showed that there were no influence on sulfur determination when carbon and arsenic content were less than 1% and fluorine content was less than 0.1% . However, if fluorine content was higher than 0.10% , interference was observed, and the higher the fluorine content, the greater was the interference . The results showed that the relative standard deviation was less than 3%. Comparing with the results obtained by other classic methods, the results in this paper were accurate and reliable.

zinc calcine；sulfur；combustion neutralization of titrimetric method

2016-02-17

2016-04-07

張晨 女，助理工程師，主要從事礦石中不同金屬元素及雜項(xiàng)元素的分析研究。E-mail:452005056@qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.011

O655.2

A

2095-1035(2016)03-0047-03