關(guān)于鐵礦石的化學(xué)分析方法探討

宛瑞靜 劉歡歡 張璐

摘 要：在對(duì)鐵礦石中所含元素及鐵物相的分析中，方法是多樣的，程序是復(fù)雜的，這要求實(shí)驗(yàn)室的工作者要有嚴(yán)肅認(rèn)真而科學(xué)的態(tài)度，從而保證鐵礦石化學(xué)分析的準(zhǔn)確性。本文作者結(jié)合多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鐵礦石的化學(xué)分析方法進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：鐵礦石；化學(xué)分析；物相分析

鐵礦石中含有多種元素，常見(jiàn)的元素有鐵、硅、鋁、硫、磷、鈣、鎂、錳、鈦、銅、鉛、鋅、鉀、鈉、砷等。對(duì)鐵礦石進(jìn)行分析時(shí)，一般只測(cè)定全鐵、硅、硫、磷。在全分析中，為了考慮對(duì)鐵礦的綜合評(píng)價(jià)和綜合利用，常常要測(cè)定釩、鈦、鎳、鈷、灼燒減量、化合水、吸附水、稀有分散元素、甚至稀土元素等。

物相分析是指測(cè)定試樣中，由同一元素組成的不同化合物的含量百分率。對(duì)一般鐵礦石而言，通常包括磁性鐵、碳酸鐵、硅酸鐵、硫化鐵、赤（褐）鐵礦等。

1 關(guān)于化學(xué)分析及鐵物相

分析化學(xué)是研究物質(zhì)化學(xué)組成，結(jié)構(gòu)信息，分析方法及相關(guān)理論的科學(xué)，它所要解決的問(wèn)題是確定物質(zhì)中，含有哪些組分，這些組分在物質(zhì)中是如何存在的，各個(gè)組分的相對(duì)含量是多少，以及如何表征物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)等。

分析化學(xué)包括成分分析和結(jié)構(gòu)分析。成分分析又分為定性分析和定量分析。定性分析的任務(wù)是鑒定物質(zhì)由哪些元素或離子所組成，對(duì)于有機(jī)物還需要確定其官能團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)。定量分析的任務(wù)是測(cè)定物質(zhì)各組成部分的含量。

分析化學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，在工業(yè)生產(chǎn)中，從原料的選擇、工藝流程的確定、生產(chǎn)過(guò)程中的“中控”到成品的質(zhì)量檢驗(yàn)，以及工業(yè)三廢的處理和綜合利用等。同時(shí)在新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究和推廣等方面，都離不開(kāi)分析化學(xué)。

分析化學(xué)按其測(cè)定原理和操作方法的不同分析，為化學(xué)分析和儀器分析兩大類。滴定分析法按所用的化學(xué)反應(yīng)類型不同，分為：酸堿滴定法（以質(zhì)子傳遞反應(yīng)為基礎(chǔ)）；沉淀滴定法（以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)）；絡(luò)合滴定法（以絡(luò)合反應(yīng)為基礎(chǔ)）；氧化還原滴定法（以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)）。

鐵物相指鐵元素存在的化學(xué)相和礦物相。鐵有Fe3+、Fe2+、Fe等3種價(jià)態(tài)，鐵物相特征是指指示層間氧化帶各亞帶地球化學(xué)環(huán)境變化的敏感標(biāo)志，是反應(yīng)地球化學(xué)環(huán)境變化的重要指標(biāo)。

2 對(duì)鐵礦石中元素的化學(xué)分析

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于鐵礦石分析方法的通則有GB/T1361-2008《鐵礦石分析方法總則及一般規(guī)律》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了天然礦石、鐵精礦及其他選塊礦各成分的仲裁分析和標(biāo)樣制作，以及驗(yàn)證其他分析方法時(shí)必須采用的方法。

對(duì)礦石進(jìn)行化學(xué)法分析，首先要采取化學(xué)分析試樣：化學(xué)分析試樣主要用來(lái)確定所取物料中某些元素或成分的含量，多用于原礦、精礦、尾礦或生產(chǎn)過(guò)程中其他產(chǎn)品的分析，以便檢查數(shù)、質(zhì)量指標(biāo)并編制金屬平衡表，它是選礦試驗(yàn)和生產(chǎn)檢查中經(jīng)常要取的試樣。

選取試樣后要對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)處理。通常是在試樣分解后，使待測(cè)組份以可溶鹽的形式進(jìn)入溶液，或者使其保留于沉淀之中，從而與某些組份分離，有時(shí)也以氣體形式將待測(cè)組份導(dǎo)出，再以適當(dāng)?shù)脑噭┪栈蛉纹浒l(fā)揮。

在分析工作中對(duì)試樣分析的一般要求是：試樣應(yīng)分解完全；待測(cè)組分不應(yīng)有損失；在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)礦石的特性、分析項(xiàng)目的要求以及干擾元素的分離等情況，通常選用酸分解及堿熔融的方法分解鐵礦石。

鐵是鐵礦石中主量元素，對(duì)它的測(cè)定在化學(xué)分析中，主要采用鉻酸鉀滴定法。鐵的還原方式有氯化亞錫一氯化汞還原和三氯化鈦還原，目前使用比較多的是三氯化鈦還原重鉻酸鉀滴定法。

下面就根據(jù)國(guó)家GB/T6730.5-2007《鐵礦石全鐵含量的測(cè)定三氯化鈦還原法》，GB/T6730.4-l986《鐵礦石化學(xué)分析法氯化亞錫—氯化汞—重鉻酸鉀容量法測(cè)定全鐵量》的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)三氯化鈦還原滴定法和氯化亞錫還原滴定法的原理加以簡(jiǎn)要介紹，其具體操作過(guò)程見(jiàn)GB/T6730鐵礦石的化學(xué)分析。

三氯化鈦還原滴定法，將試樣用酸分解或堿熔融分解，氯化亞錫將大量鐵還原后，加三氯化鈦還原少量剩余鐵。用稀重鉻酸鉀溶液氧化或用高氯酸氧化過(guò)量的還原劑。以二苯胺磺酸鈉做指示劑，重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

此方法的優(yōu)點(diǎn)是：過(guò)量的氯化亞錫容易除去，重鉻酸鉀溶液比較穩(wěn)定，滴定終點(diǎn)的變化明顯，受溫度影響較小，測(cè)定的結(jié)果較準(zhǔn)確。

3 對(duì)鐵礦石中化學(xué)物相的分析

物相分析的方法是使溶劑與試樣發(fā)生作用，其中某個(gè)化合物優(yōu)先溶解，溶劑的選擇是以各化合物在溶劑中的溶度積、氧化還原電位以及絡(luò)合物的形成條件不同等為依據(jù)，使一種化合物溶解，而其他化合物不溶解以達(dá)到分離的目的。

礦樣粒度，溶劑的濃度及溫度，浸取時(shí)的攪拌強(qiáng)度，以及試樣中共存的雜質(zhì)等對(duì)浸出率均有影響，選擇條件時(shí)應(yīng)予以考慮。

鐵礦石的化學(xué)物相分析可采用單項(xiàng)物相分析，也可采用系統(tǒng)物相分析。所謂系統(tǒng)物相分析，是指在一份稱樣中，利用多種溶劑多次連續(xù)浸取，完成多個(gè)“相”（或多個(gè)項(xiàng)目）的測(cè)定。系統(tǒng)物相分析和單項(xiàng)物相分析相比較，有兩方面缺陷：（1）由于溶劑多次浸取，礦物“串相”所造成的誤差一直往后積累，使誤差越來(lái)越大。（2）由于礦物組成的復(fù)雜性和某些礦物的相似性，在系統(tǒng)分析中幾乎不能分別連續(xù)測(cè)定它們。所以系統(tǒng)物相分析僅運(yùn)用于簡(jiǎn)單礦石。對(duì)于復(fù)雜礦石，普遍采用單項(xiàng)物相分析。

在系統(tǒng)物相分析流程過(guò)程中。礦石經(jīng)過(guò)磁選分為兩部分，在磁性鐵中測(cè)定磁鐵礦及磁黃鐵礦，非磁性部分以2mol/L乙酸處理，使菱鐵礦溶解，殘?jiān)煤?%氯化亞錫，4mol/L鹽酸浸取赤鐵礦，殘?jiān)猛跛谒∩辖?.5小時(shí)，過(guò)濾，濾液測(cè)定黃鐵礦，殘?jiān)鼮楹F部分的硅酸鹽。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)然，在對(duì)鐵礦石中所含元素及鐵物相的分析中，方法是多樣的，程序是復(fù)雜的，這要求實(shí)驗(yàn)室的工作者要有嚴(yán)肅認(rèn)真而科學(xué)的態(tài)度。

參考文獻(xiàn)

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[2]曹宏艷.冶金材料分析技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

（作者單位：1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)）