YS／T 1047.2 測(cè)定銅磁鐵礦中全鐵的方法改進(jìn)

王歡，郭成偉，王虹，蔣曉光

（1.中華人民共和國(guó)鲅魚圈海關(guān)，遼寧營(yíng)口 115007； 2.天津海關(guān)化礦金屬材料檢測(cè)中心，天津 300456 ）

銅磁鐵礦（也稱含銅磁鐵礦）為銅鐵復(fù)合礦，是銅和鐵冶煉的原料之一，已得到很好的開發(fā)和使 用［1-3］。國(guó)內(nèi)工作者對(duì)銅磁鐵礦化學(xué)分析方法進(jìn)行了研究［4-17］，并制定了系列化學(xué)分析方法標(biāo)準(zhǔn)［18-30］，標(biāo)準(zhǔn)方法中涉及火焰原子吸收光譜法、分光光度法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、波長(zhǎng)色散X 射線熒光光譜法、高頻燃燒紅外吸收光譜法、固體進(jìn)樣直接測(cè)定法、冷原子吸收光譜法和滴定法。

文獻(xiàn)［18］和文獻(xiàn)［19］為銅和鐵含量的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，文獻(xiàn)［18］采用火焰原子吸收光譜法和分光光度法法測(cè)定銅磁鐵礦中銅含量，方法精密度好；文獻(xiàn)［19］采用重鉻酸鉀滴定法測(cè)定銅磁鐵礦中全鐵含量，采用氨水沉淀分離銅，以消除銅對(duì)鐵的干擾，但氨水沉淀分離銅不僅消耗氨水，而且需要較長(zhǎng)的過濾時(shí)間。筆者基于YS／T 1047.1［18］和YS／T 1047.2［19］，使用銅對(duì)鐵的影響因子校正不分離銅的測(cè)定值，從而得出全鐵含量，即不使用化學(xué)試劑氨水，又縮短了檢測(cè)時(shí)間，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電子天平：AB204-S 型，感量為0.1 mg，瑞士梅特勒公司；

高溫爐：DC-B15／12 型，北京獨(dú)創(chuàng)公司；

滴定管：A 級(jí)，天津市天科玻璃儀器制造有限公司；

剛玉坩鍋：30 mL，唐山高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)化工理化瓷廠；

定量濾紙：中速，杭州特種紙業(yè)有限公司；

氫氧化鈉溶液：20 g／L；

高錳酸鉀溶液：25 g／L；

重鉻酸鉀溶液：0.25 g／L；

二苯胺磺酸鈉溶液：2 g／L；

氯化亞錫溶液：100 g／L，將100 g 氯化亞錫晶體（SnCl2·2H2O）溶解于200 mL 鹽酸中，加熱使其溶解，冷卻，用水稀釋至1 L，混勻，貯存于裝有少量粒狀或海綿狀金屬錫的棕色玻璃瓶中；

三氯化鈦溶液：15 g／L，稱取1 g 海綿鈦粉于500 mL 玻璃燒杯中，加入30 mL 鹽酸，蓋上表皿，在水浴中加熱至完全溶解，冷卻，用水稀釋至 250 mL；

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.1 mol／L，稱取5.580 0 g 純鐵，置于500 mL 錐形瓶中，在頸口放一小漏斗，逐次少量加入75 mL 鹽酸，加熱至鐵溶解，冷卻后逐次少量加入5 mL 過氧化氫溶液進(jìn)行氧化，加熱至沸，分解過量的過氧化氫，去除氯氣，移入1 000 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，1.00 mL 的該溶液相當(dāng)于1.00 mL 的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液；

鎢酸鈉溶液：250 g／L，將25 g 鎢酸鈉溶于適量的水中（如渾濁，則需過濾），加入5 mL 磷酸，用水稀釋至100 mL，混勻；

硫-磷混酸：在不斷攪拌下，依次將200 mL 磷酸和300 mL 硫酸注入到500 mL 水中，混勻，冷卻；

重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：0.016 67 mol／L，稱取4.904 0 g 預(yù)先在140～150℃烘箱中干燥2 h 并在干燥器中冷卻至室溫的重鉻酸鉀基準(zhǔn)試劑，用水溶解，轉(zhuǎn)移至1 000 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻；

除另有說明，所用試劑皆為分析純，水為實(shí)驗(yàn)室三級(jí)水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 測(cè)定方法

稱取0.2 g 粒度不大于160 μm 的銅磁鐵礦試樣，精確至0.000 1 g。加入盛有2 g 過氧化鈉的剛玉坩堝中，充分混勻，再覆蓋2 g 過氧化鈉，置于高溫爐中，緩慢升溫至800℃，熔融20～30 min，取出坩堝，冷卻，將坩堝置于500 mL 燒杯中，加入約150 mL 溫水，煮沸10 min，浸出熔融物，冷卻，用中速定量濾紙過濾，用氫氧化鈉溶液洗滌燒杯和濾紙各3次，棄去濾液和洗液。

將濾紙上的沉淀物用10 mL 熱鹽酸溶液（1+1）溶解至原燒杯中，用熱鹽酸溶液（1+10）洗滌至濾紙無黃色為止。煮沸溶液，用熱水洗出坩堝，在近沸騰狀況下將溶液蒸發(fā)至約150 mL，加入3～5 滴高錳酸鉀溶液，繼續(xù)沸騰近5 min，用少量熱鹽酸溶液（1+10）洗滌表面皿和燒杯內(nèi)壁。在攪拌下滴加氯化亞錫溶液至溶液為淺黃色，冷卻至室溫，用少量水清洗燒杯內(nèi)壁，加入15 滴鎢酸鈉溶液作指示劑，在攪拌下滴加三氯化鈦溶液至溶液變藍(lán)色，再滴加重鉻酸鉀溶液至溶液無色。立即加入30 mL 硫-磷混酸，滴加5 滴二苯胺磺酸鈉溶液，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至紫色為終點(diǎn)。

1.2.2 空白試驗(yàn)

隨試料進(jìn)行空白試驗(yàn)。在滴加氯化亞錫溶液還原三價(jià)鐵前，用移液管向溶液中加入1.00 mL 鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，并按1.2.1 方法滴定溶液。將該滴定體積記作V0。該滴定的空白試驗(yàn)值V2按照下式計(jì)算：V2=V0-1.00。

1.2.3 銅含量測(cè)定

按照YS／T 1047.1［18］中的火焰原子吸收光譜法測(cè)定試樣中銅含量。

1.2.4 水分測(cè)定

在稱取試料的同時(shí)，按GB／T 6730.3［31］中的重量法測(cè)定試樣的吸水量A（%）。

1.2.5 結(jié)果表示

全鐵含量按式(1)計(jì)算。

式中：wFe——全鐵量，%；

V1——試樣消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的 體積，mL；

V2——空白試驗(yàn)消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

m——試樣的質(zhì)量，g；

0.70——銅對(duì)鐵含量測(cè)定的影響因子；

wCu——試樣中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

0.005 584 7——1 mL 中鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對(duì)應(yīng)的鐵質(zhì)量，g；

K——以干基計(jì)的全鐵量的換算系數(shù)，按式(2)計(jì)算。

2 結(jié)果和討論

2.1 銅對(duì)鐵的干擾

在測(cè)定銅磁鐵礦中全鐵含量時(shí)，由于SnCl2能將Cu2+還原為Cu+，而Cu+又能被重鉻酸鉀氧化，使鐵的測(cè)定結(jié)果偏高，因此文獻(xiàn)［14］和文獻(xiàn)［19］在測(cè)定全鐵前采用氨水沉淀分離銅，以消除銅對(duì)鐵的干擾。但是過濾氨水沉淀物需要花費(fèi)1.5～2.0 h，并且需要消耗一定量的氨水和鹽酸。銅和鐵含量是銅磁鐵礦必測(cè)項(xiàng)目，利用銅對(duì)鐵的影響因子校正不分離銅的全鐵含量測(cè)定結(jié)果是可行的，既可縮短檢測(cè)時(shí)間，又可降低試驗(yàn)成本。

2.2 銅對(duì)鐵的影響因子

選取4 個(gè)與試樣同類型的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，分別按照文獻(xiàn)［19］和本法測(cè)定分離銅和不分離銅的全鐵含量，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行6 次測(cè)定，取其平均值，計(jì)算銅對(duì)鐵的影響因子，結(jié)果見表1。

表1 銅對(duì)鐵的影響因子

由表1 可知，不分離銅與分離銅時(shí)全鐵測(cè)定值之差與銅含量成正比，銅對(duì)鐵的影響因子平均值為0.70，與李海明等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致［32］。

2.3 精密度和方法比對(duì)試驗(yàn)

選取5 個(gè)銅磁鐵礦實(shí)際樣品，按照本法分別進(jìn)行6 次全鐵含量測(cè)定，考察方法的精密度，結(jié)果見表2。由表2 可知，本方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.20%～32%之間，滿足GB／T 27417 的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)變異系數(shù)要求［33］。

表2 精密度試驗(yàn)結(jié)果 %

選取A3 樣品，對(duì)本方法與YS／T 1047.2 方法測(cè)定值及統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果列于表3。由表3可知，本方法的測(cè)定結(jié)果與YS／T 1047.2 標(biāo)準(zhǔn)方法的測(cè)定結(jié)果的t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量小于臨界值t0.025，10，兩個(gè)方法無顯著性差異。

表3 方法比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語

銅磁鐵礦為銅鐵復(fù)合礦，其含有的銅和鐵皆為銅和鐵的冶煉原料之一，銅和鐵是必測(cè)項(xiàng)目。在銅磁鐵礦中全鐵含量的日常檢測(cè)中，可按照本法使用銅對(duì)鐵的影響因子校正不分離銅的測(cè)定值，從而得出全鐵含量，即可節(jié)省試劑，又縮短了檢測(cè)時(shí)間，具有實(shí)用價(jià)值。