邝 静,林 庆,马 兰
(赣州有色冶金研究所,江西 赣州 341000)
中国现有钨资源中41%以上属高钼矿。据报道,柿竹园矿钨贮量占全国工业贮量的25%左右,其产出的精矿中Mo/W>1.5%;栾川矿钨贮量占全国工业贮量的17%左右,其产出的中矿(含WO353.5%)中Mo/W>5%,(即其中含钼2%~4.5%)分别超过标准精矿的25倍和90倍[1]。高钼钨矿中高钼严重干扰三氧化钨的测定。由于钨钼离子半径接近,钨钼的原子结构相似,化学性质接近,在矿物中经常共生,难以实现相互分离。长期以来,国内外学者围绕钨钼分离进行了大量的研究,分离方法有沉淀法、萃取法、离子交换法等。这些分离方法是钨钼冶炼中采用的除钼方法,是否适用于钨钼分析还需做探索性实验。采用沉淀法分离钨钼是利用钨酸在水中和盐酸中的溶解度远远小于钼酸,且随着温度的升高,钼酸溶解度增大这一性质,可以从钨酸中除去部分钼,不能深度除钼,一般用于含钼较低的精矿[2]。而萃取法、离子交换法从理论上说可用于高钼钨矿中三氧化钨的测定,但会增加繁杂的操作步骤和时间,在实际工作中并不适用。一般钨精矿中测定三氧化钨量是采用国标方法GB/T6150.1-2008[3],但其不能满足测定高钼钨矿中三氧化钨的准确度要求。对于高钼钨矿若能采用国标方法不分离钨钼,直接从三氧化钨中扣除钼量,达到准确测定三氧化钨量的话,便可事半功倍。笔者在这方面进行了探索性实验,取得了较好的效果。
氢氧化钠溶液(50g/L,100g/L);柠檬酸溶液(600g/L):称取60g柠檬酸,用水溶解,并稀释至100mL;硫酸铜溶液(3g/L):称取0.3g硫酸铜,用水溶解,并稀释至100mL;硫酸-柠檬酸-硫酸铜溶液:称取200g柠檬酸,置于1 000mL烧杯中,加入400mL水,待溶解完全后,加入330mL硫酸(1+1)﹑0.20g硫酸铜,用水稀释至1000mL,混匀;硫脲-硫氰酸铵混合溶液:称取8g硫脲﹑50g硫氰酸铵,用水溶解,并稀释至100mL;钼标准储存溶液:称取0.150 0g经550℃灼烧过的纯三氧化钼(99.95%以上),置于250mL烧杯中,加入适量的氢氧化钠溶液(50g/L),加热至溶解完全,冷却后,用氢氧化钠溶液(50g/L)移入1 000mL容量瓶中并稀释至刻度,混匀,储存于塑料瓶中备用,该溶液1mL含钼100μg;钼标准溶液:准确移取20.00mL钼标准储存溶液,置于100mL容量瓶中,用氢氧化钠溶液(50g/L)稀释至刻度,混匀。储存于塑料瓶中。该溶液1mL含钼20μg。
721型分光光度计(上海第三分析仪器厂)。
1.2.1 三氧化钨中钼含量测定
将采用国标方法GB/T6150.1-2008测定高钼钨矿过程中所得的铂皿中三氧化钨,用50mL氢氧化钠溶液(100g/L)溶解,冷却后移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。移取10.00mL溶液,置于25mL比色管中,用硫酸-柠檬酸-硫酸铜溶液稀释至刻度,混匀。加入1.0mL硫脲-硫氰酸铵混合溶液,混匀,放置30min。
将部分溶液移入0.5cm比色皿中,以随同试料的空白为参比,于分光光度计波长460nm处测量其吸光度。从工作曲线上查出相应的钼量。
1.2.2 工作曲线的绘制
移取0mL﹑1.00mL﹑2.00mL﹑4.00mL﹑6.00mL﹑8.00mL、10.00mL钼标准溶液,置于一组25mL比色管中,各补加氢氧化钠溶液(50g/L)至体积为10mL,用硫酸-柠檬酸-硫酸铜溶液稀释至刻度,混匀。加入1.0mL硫脲-硫氰酸铵混合溶液,混匀,放置30min。
将部分溶液移入0.5cm比色皿中,以试剂空白为参比,于分光光度计波长460nm处测量其吸光度。以钼量为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制工作曲线。
1.2.3 结果计算
式中:m3为铂皿与三氧化钨、三氧化钼的质量,g;m2为钼的质量,g;1.5为钼换算成三氧化钼的系数;m1为铂皿的质量,g;m0为称取试样量,g;m4为残渣中三氧化钨的质量,g。
实验方法:吸取1.00mL钼标准储存溶液于25mL比色管中,加入相当于80mg三氧化钨的钨溶液,分别加入5mL硫酸(1+1)、5mL柠檬酸溶液(600g/L)、1mL硫酸铜(3g/L)、1.0mL硫脲-硫氰酸铵混合溶液,用水稀至刻度,混匀,放置30min,用0.5cm比色皿,于721型分光光度计460nm处测定吸光度。
按实验方法,做络合剂(600g/L)柠檬酸的用量实验,其结果见表1。
表1 络合剂的用量
表1表明5~8mL柠檬酸,可以掩蔽80mg三氧化钨,我们选择600g/L柠檬酸5mL。
按实验方法,做硫酸(1+1)用量实验,其结果见表2。
表2 硫酸用量
表2表明当硫酸(1+1)用量在5.0mL以上时吸光度稳定,选择硫酸(1+1)用量为5.0mL。
按实验方法,硫酸铜用量0~5mg,显色时间30~300min进行实验,其结果见表3。
表3 硫酸铜用量对发色强度和稳定性的影响
表3表明加入2~5mg硫酸铜,30min内显色完全,稳定时间可达4h,故选择加入3mg硫酸铜为宜。
按实验方法,显色剂硫脲-硫氰酸铵混合溶液用量0.5~5.0mL,显色时间30~240min进行实验,其结果列于表4。
表4 硫脲-硫氰酸铵用量对发色强度和稳定性的影响
表4表明加入1.0~2.0mL硫脲-硫氰酸铵混合溶液,30min内显色完全,稳定时间达4 h。故我们取硫脲-硫氰酸铵混合溶液加入量为1.0mL。
按实验方法,以试剂空白为参比,用0.5cm比色皿在不同波长处测定吸光度,其数据列于表5。
表5表明钼-硫氰酸盐络合物在460nm处有最大吸收。波长选用460nm。
表5 最佳吸收波长实验
按分析步骤中工作曲线的绘制(1.2.2)操作,在不同的显色时间内测定吸光度,列于表6。
表6 络合物的显色时间及稳定性实验
表6表明试液半小时显色完全,显色后稳定时间可达4h。
取两个样品含钼量分别为2.30%和2.13%。按钨精矿国家标准分析方法测定三氧化钨含量分别为39.86%和36.12%。让不同分析人员按本分析方法对两个样品中的三氧化钨含量进行9次分析,分析数据列于表7。
表7 精密度实验结果(n=9)
将本法和钨精矿国家标准分析方法及差示法对比,现将精密度实验平均结果列于表8进行对照。
表8 结果对照
表8表明:采用本方法测定的结果比国家标准分析方法测定的结果要低,与差示法测定的结果相近。
本实验在原有钨精矿国家标准分析方法的基础上增加扣除钼的步骤,较好地解决了用钨精矿国家标准分析方法分析高钼钨矿中三氧化钨含量时准确度不足的问题。通过精密度实验和方法对照实验,证明该方法具有操作简便、重现性好、适用性强等优点,能满足准确测定高钼钨矿中三氧化钨含量的要求。
[1]李洪桂.从高钼含量的白钨精矿及复杂钨矿物原料制取高纯APT[J].中国钨业,2003,18(5):36-39.
[2]李洪桂,孙培梅,李运娇,等.选择性沉淀法从钨酸盐溶液中除钼、砷、锑、锡等杂质的研究[J].中国钨业,1998,13(4):17-19.
[3]全国文献工作标准化技术委员会.GB/T6150.1-2008钨精矿化学分析方法:钨酸铵灼烧法测定三氧化钨量[S].北京:中国标准出版社,2008.