鐵是地球上分布最廣的金屬元素之壹,在地殼中平均含量為5%,在元素豐度表中排在氧、矽、鋁之後,居第四位。自然界已知的鐵礦物有300多種,但在目前的技術條件下,磁鐵礦(Fe3O4含鐵72.4%)、赤鐵礦(Fe2O3含鐵70.0%)、菱鐵礦(FeCO3含鐵48.2%)、褐鐵礦(Fe2O3 nH2O含鐵48% ~ 62.9%)等。
鐵礦石是鋼鐵工業的基礎原料,可冶煉成生鐵、熟鐵、鐵合金、碳鋼、合金鋼和特殊鋼。高爐煉鐵用鐵礦石要求其TFe(總鐵含量)≥ 50%,S ≤ 0.3%,P ≤ 0.25%,Cu≤0.2%%,Pb ≤ 0.1%,Zn ≤ 0.1%,Sn≤0.08%%。中國每年從國外進口大量商業鐵礦石。
鐵礦石的常規分析是簡單分析,即測定全鐵(TFe)、二價鐵、可溶性鐵、矽、硫和磷。貨幣分析還需要確定:氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化錳、砷、鉀、鈉、釩、鐵、鉻、鎳、鈷、鉍、銀、鋇、鍶、鋰和稀有分散元素。吸附水、結合水、燒失量和二氧化碳等。本節重點介紹總鐵的測定。
壹.鐵礦石樣品的分解
鐵礦石是壹種很難分解的礦物,分解速度很慢。分析樣品應通過200目篩,或者樣品的粒度不應大於0.074毫米
鐵礦石壹般可以在低溫電爐中用鹽酸分解。如果殘留物呈白色,說明樣品完全分解。如果殘渣呈黑色或其他顏色,是因為鐵的矽酸鹽不溶於鹽酸。可以加入氫氟酸或氟化銨,加熱使樣品完全分解。磁鐵礦分解速度很慢,在高溫電爐中可以用硫磷混酸(1+2)分解。但是,應註意加熱時間不要太長,以防止焦磷酸鹽的產生。
部分鐵礦石樣品酸分解困難,宜采用堿熔法分解樣品。常用的熔劑有碳酸鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉和過氧化鈉與碳酸鈉的混合熔劑(1+2),在銀坩堝、鎳坩堝、高鋁坩堝或石墨坩堝中進行。堿熔分解後,用鹽酸溶液浸出。
二。鐵礦石中鐵的分析方法綜述
鐵礦石中鐵含量較高,壹般在20%-70%之間,其分析方法有氯化亞錫-氯化汞-重鉻酸鉀容量法、三氯化鈦-重鉻酸鉀容量法、氯化亞錫-氯化汞-硫酸鈰容量法。
第壹種方法(又稱重鉻酸鉀汞法)是測定鐵礦石中鐵的經典方法,具有簡單、快速、準確、穩定、易於掌握的優點。在實際工作中得到廣泛應用,已成為國家標準方法之壹——氯化亞錫-氯化汞-重鉻酸鉀容量法測定總鐵含量(GB/T 6730.4-65438)基本原理如下:在熱的濃鹽酸介質中,用氯化亞錫將試液中的Fe(ⅲ)還原為Fe(ⅱ),用氯化汞氧化除去多余的氯化亞錫。在硫磷混酸存在下,以二苯胺磺酸鈉為指示劑,用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定全部Fe(ⅱ)至溶液呈現穩定的紫色,以重鉻酸鉀標準溶液的消耗量計算樣品中的鐵含量。
(1)在實際工作中,為了使Fe(ⅲ)快速完全還原,在將配制溶液加熱至小體積時,趁熱滴加SnCl2溶液,直至黃色褪色。SnCl2溶液趁熱加入,因為室溫下Sn(ⅱ)還原Fe(ⅲ)的反應非常緩慢。將溫度提高到接近沸騰可以加速反應。濃縮至小體積,既提高了酸度,防止SnCl2 _ 2水解,又提高了反應物濃度,有利於Fe(ⅲ)的還原和還原完全時顏色變化的觀察。
(2)加入氯化汞去除過量的氯化亞錫必須在冷溶液中進行,其氧化較慢。加入氯化汞溶液後,需要靜置2 ~ 3min後再滴定。由於HgCl2在熱溶液中能氧化Fe(ⅱ),導致測定結果偏低:加入HGC L2溶液後不放置,或反應不完全,Sn(ⅱ)未完全去除,使結果偏高;如果放置時間過長,被還原的Fe(ⅱ)會被空氣中的氧氣氧化,使結果偏低。
(3)滴定前加硫磷混酸的作用:是保證K2Cr2O7氧化能力所需的酸度;另壹種是H3PO4與Fe(ⅲ)形成無色的絡合離子[Fe(HpO4)2],不僅能消除FeCl3黃對終點顏色變化的影響,還能降低Fe(ⅲ)/Fe(ⅱ)對的電位,拓寬滴定突跳範圍。但必須註意的是,Fe(ⅱ)在H3PO4介質中的穩定性較差,加入硫磷混酸後應盡快滴定。
(4)二苯胺磺酸鈉與K2Cr2O7的反應速度本來很慢,由於微量Fe(ⅱ)的催化作用,二苯胺磺酸鈉與K2Cr2O7的反應進行得很快,顏色變化劇烈。因此,空白試驗時應同時加入壹定量的硫酸亞鐵銨溶液。由於K2Cr2O7在指示劑被氧化時也會被消耗,因此應嚴格控制指示劑的用量。
第二種方法(也叫無汞重鉻酸鉀法)是因為汞鹽毒性大,汙染環境,危害人體健康,所以人們提出了避免使用汞鹽的改進方法。該方法應用廣泛,也是《鐵礦石化學分析方法三氯化鈦-重鉻酸鉀容量法測定總鐵量》(GB/T6730.5-1986)國家標準分析方法之壹。基本原理是在鹽酸介質中,用三氯化鈦溶液將試液中的Fe(ⅲ)還原成Fe(ⅱ)。用鎢酸鈉溶液(甲基橙、中性紅、亞甲基藍等)指示Fe(ⅲ)完全還原的終點。).當無色的鎢酸鈉溶液變成藍色(鎢藍)時,說明Fe(ⅲ)已經被完全還原。用重鉻酸鉀溶液氧化過量的三氯化鈦,直至鎢藍消失,然後加入硫磷混酸,以二苯胺磺酸鈉為指示劑,用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定,生成全部Fe(ⅱ)直至溶液呈現穩定的紫色。
第三種方法在第壹種方法的基礎上,僅用硫酸鈰標準滴定溶液代替重鉻酸鉀標準滴定溶液作為氧化劑來滴定Fe(ⅱ)。適用於砷、銻含量高的樣品測定。