重量法测定镍矿中的氧化镁

郝原芳，徐英奎，张扩

（1.沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳 110032；2.中国地质大学工程技术学院，北京 100083）

重量法测定镍矿中的氧化镁

郝原芳1，徐英奎1，张扩2

（1.沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳 110032；2.中国地质大学工程技术学院，北京 100083）

建立镍矿中测定氧化镁的分析方法，采用磷酸氢二铵形成磷酸铵镁沉淀来计算氧化镁的质量分数.研究镍的存在形式、温度、沉淀剂、陈化时间、干扰元素对结果的影响.最佳条件为灼烧温度1100℃，沉淀剂用量20 mL，陈化时间5 h以上.方法检出限为1%，相对标准偏差0.31%～4.38%，回收率98.9%～100.3%.本方法准确度高，操作简单，适合镍矿中氧化镁的测定.

镍矿；磷酸氢二铵；沉淀分离；氧化镁

镍矿主要分析镍和伴生有益、有害元素，镁是其中主要的有害元素，所以在镍矿中氧化镁含量是重要指标，通过测定杂质元素氧化镁的含量来确定镍精矿的品位等级，准确测定镍矿中的氧化镁含量十分重要［1］.虽然现在大型仪器的用途越来越广泛，氧化镁可以用X射线荧光光谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱仪等测定，但要准确测定镍矿中高含量氧化镁，可靠的经典方法还是不可缺少的.通过对镍矿中氧化镁的方法实验，用常规的EDTA容量法，可以满足要求，但由于镍对EDTA的干扰，使其熔矿程序复杂，流程时间长［1-4］.经过多次试验，本文采用酸分解试样，用氨水中和，在pH 8时沉淀分离，使钙镁与其他元素分离，用草酸盐将钙沉淀分离去除后，用磷酸氢二铵使镁形成磷酸铵镁沉淀，根据沉淀质量计算氧化镁的质量分数.此方法对镍矿来说熔矿简便，流程时间缩短，使用设备简单，结果非常准确.

1 实验部分

1.1 主要试剂

盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸、氯化铵、氢氧化铵、草酸铵饱和溶液、磷酸氢二铵饱和溶液、盐酸（1+1）、氯化铵（50 g/L）、氢氧化铵（30 g/L）、以上均为分析纯（AR）.甲基橙指示剂（1 g/L），实验用水为去离子水（15 MΩ以上）.氧化镁（GR）.

1.2 实验方法

准确称取0.5000 g试样置于聚四乙烯坩埚中，加几滴水湿润样品，加入15 mL盐酸低温溶解3～5 min，加5 mL硝酸，10 mL氢氟酸，加3 mL高氯酸蒸至烟冒尽，再加3 mL高氯酸反复两次蒸至烟冒尽，冷却.加入10 mL盐酸（1+1），溶解盐类，趁热转入400 mL烧杯中，保持体积为150 mL左右，加入5 g氯化铵，用氢氧化铵中和至氢氧化铁沉淀并过剩5 mL，煮沸2～3 min，立即用定性滤纸过滤，用氯化铵（50 g/L）热溶液洗涤烧杯和沉淀.在滤液中加2滴甲基橙指示剂（1 g/L），用盐酸中和至酸性再过剩2 mL，加入20 mL草酸铵饱和溶液，用氢氧化铵中和至碱性再过量2 mL，加热煮沸，在低温处放置1 h，用定量滤纸过滤（慢速），用温水洗烧杯及沉淀.将滤液蒸至150～200 mL左右，以盐酸中和至酸性，缓慢加入20 mL磷酸氢二铵饱和溶液，在激烈搅拌下用氨水中和至碱性，再过量30～40 mL，放置5 h以上或过夜.用定量滤纸过滤，氢氧化铵（30 g/L）洗烧杯及沉淀.沉淀连同滤纸放入瓷坩埚中，烘干、灰化，于1100℃高温炉中灼烧50 min，冷却，称至恒重.

2 结果与讨论

2.1 镍在弱碱性溶液中存在形式

镍在过量的氨性溶液中会形成镍氨络合离子，此络离子比较稳定，会以一种可溶性状态保存于滤液中.在这种状态下镍对测定氧化镁没有干扰.方程式为：

2.2 饱和磷酸氢二铵沉淀剂的作用及用量

在含有铵盐的碱性溶液中，镁与磷酸氢二铵作用生成磷酸铵镁沉淀.其反应式为：

在重量分析中常用饱和或过量的沉淀剂，利用共同效应来降低溶解度，使沉淀完全.但要适度，否则会发生盐效应、络合效应，反而使沉淀溶解度增大，使结果偏低.本试验中加入饱和磷酸氢二铵20 mL效果最佳.

2.3 沉淀剂加入速度及陈化时间

慢慢加入饱和磷酸氢二铵沉淀剂后需要不断激烈的搅拌，以免局部相对过饱和度增大，生成大量晶核.在弱碱性铵盐溶液中陈化时间选择5 h以上或过夜，这样促进颗粒凝聚，可得到完整的晶粒，使沉淀更完全.

2.4 分离干扰元素

镍矿中一般硅铁铝的含量较高，它们的存在直接影响钙镁的分离.首先采用氢氟酸赶硅，再加高氯酸赶氟脱水，过滤，使硅能完全分离出去.用氨水中和至氢氧化物沉淀将铁铝等金属离子滤出.

矿样中如果硫含量较高时，应预先灼烧，将大部分硫去除，然后加入盐酸溶样产生硫化氢气体,排出剩余的硫.如果样品中有少量铬存在时，按此方法溶矿不受影响，但铬含量高时，采用碱熔法消解样品.

在钙镁分离时，需加入足够量的饱和草酸铵，使草酸钙在铵性溶液中能完全沉淀.经试验加入20 mL草酸铵为最佳.

2.5 温度对结果的影响

取3个标准样品，按此方法试验，灼烧时间为50 min，分别控制灼烧温度的不同，得出氧化镁结果的变化，如图1所示.

图1 温度对结果的影响Fig.1Effect of temperature on the results

试验表明，随着热解温度的升高，焦磷酸镁的热解率逐步增大，热解时间在50 min的条件下，温度在1100℃时热解率可达到100%，所以焦磷酸镁的热解的最佳温度为1100℃，此时得出氧化镁的结果更接近标准值.

2.6 样品精密度实验

按本实验方法，对某测试批次8个采用电感耦合等离子体发射光谱仪法进行分析的镍矿石样品进行分析对比，结果见表1.

由表1可知，本方法的测定值与原值相比，符合允许误差的要求，且能测定质量分数在1%以上的氧化镁的含量.对于高含量氧化镁样品采用减少取样量的方式进行.

2.7 样品准确度试验

用标准加入法测定氧化镁的回收率，见表2.

从表2的试验证明本方法的回收率在98.9%～ 100.3%.结果令人满意.

表1 样品中氧化镁的分析结果比较Table 1A comparative analysis of the results of magnesium oxide in the samples

表2 样品回收试验Table 2Sample recovery test

2.8 空白试验

为确保分析结果的准确度和精密度，应同批做空白试验.

3 结论

试验表明，在镍矿中通过酸溶将试样完全溶解，并将主要干扰元素进行分离，去除了主要干扰元素对磷酸铵镁形成的影响，通过对沉淀剂的用量、速度及陈化时间的控制，使沉淀更完全.本方法操作更简单，分析周期短，结果更准确.对镍矿中氧化镁含量的分析更具有实用性.

［1］尹明，李家熙.岩石矿物分析（第3分册）：有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析［M］.4版.北京：地质出版社,2011.

［2］王荣久.用丁二酮肟为沉淀剂EDTA络合滴定镍矿石中的锌［J］.云南冶金,1994（3）:60.

［3］袁少华，钟伟萍.钼酸铅重量法测定增收钼矿中的钼［J］.江西有色金属,2007,21（3）:36.

［4］李海波，周康根，姜科，等.焦磷酸镁的酸解及酸解产物的氨氮沉淀性能［J］.环球科学与技术,2009,32（4）:51.

MEASUREMENT OF MAGNESIUM OXIDE IN NICKEL ORES WITH GRAVIMETRIC METHOD

HAO Yuan-fang1,XU Ying-kui1,ZHANG Kuo2
（1.Shenyang lnstitute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110032,China;2.China University of Geosciences,Beijing 100083,China）

The gravimetric method is established for measurement of magnesium oxide in nickel ore,by which the mass fraction of magnesium oxide is calculated with the magnesium ammonium phosphate precipitation produced from ammonium dibasic phosphate.With study on the effect of nickel occurrence,temperature,precipitant,aging time and interference elements on the results,it is concluded that the optimum conditions include burning temperature of 1100℃,20 mL of precipitant dosage and aging time more than 5 h. The method detection limit is 1%, with relative standard deviation of 0.31%-4.38% and recovery rate of 98.9% to 100.3%. The method is accurate with simple operation, suitable for determining magnesium oxide in nickel ores.

nickelore;ammoniumdibasicphosphate;precipitationseparation;magnesiumoxide

1671-1947（2014）04-0395-03

P575.9

A

2013－09－26；

2014-01-07.编辑：周丽、张哲．

郝原芳（1965—），女，高级工程师，从事岩矿测试分析工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区北陵大街26甲3号，E-mail//453865416@qq.com