矿石中铁的测定

韩光青

（新疆有色金属研究所 乌鲁木齐 830000）

1 引言

铁矿的主要成分是Fe2O3·xH2O。对铁矿来说，盐酸是很好的溶剂，溶解后生成的 Fe3+离子，必须用还原剂将它预先还原，才能用氧化剂 K2Cr2O7溶液滴定。重铬酸钾法是测铁的国家标准方法，此方法简便、准确。但是 HgCl2有剧毒，造成严重的环境污染，近年来推广采用各种不同汞盐的测定铁的方法。本实验采用的是SnCl2-TiCl3联合还原铁的无汞测铁方法，即先采用 SnCl2将大部分 Fe3+离子还原，以钨酸钠为指示剂，再用TiCl3溶液还原剩余的Fe3+离子，过量的TiCl3使钨酸钠还原为钨蓝，然后用 K2Cr2O7溶液使钨蓝褪色，以消除过量还原剂TiCl3的影响。以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+离子。 6 Fe2+++ 14H+=6Fe3++ 2Cr3++ 7 H2O

由于滴定过程中生成黄色的 Fe3+离子，影响终点的正确判断，故加入 H3PO4，使之与 Fe3+离子结合成无色的[Fe(PO4)2]3-配离子，消除 Fe3+离子的黄色影响。H3PO4的加入还可以降低溶液中 Fe3+离子的浓度，从而降低Fe3+/ Fe2+电对的电极电位，使滴定突跃范围增大，用二苯胺磺酸钠指示剂能清楚正确地指示终点。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

60g·L-1SnCl2溶液：称取 6gSnCl2·2H2O 溶于 20 mL热浓盐酸中，加水稀释至100mL。

硫磷混酸：将200mL浓硫酸在搅拌下缓慢注入500mL水中，冷却后加入300mL浓磷酸，混匀。

250g·L-1Na2WO4溶液：称取 25gNa2WO4溶于适量水中（若浑浊应过滤），加5mL浓磷酸，加水稀释至100 mL。

(1+19）TiCl3溶液：取TiCl3溶液（15%～20%），用1+9盐酸稀释20倍，加一层液体石蜡保护。

2 g·L-1二苯胺磺酸钠溶液

浓盐酸：实验时应稀释至6mοl/L

0.008 mοl·L-1K2Cr2O7标准溶液：按计算量称取150℃烘了1h的K2Cr2O7（AR或基准试剂），溶于水，移入1000 mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。计算出 K2Cr2O7标准溶液的准确浓度（mοl·L-1）。

铁矿石试样：先将矿样置入破碎机中, 再将破碎好的原矿样用制样机进行细致研磨。

3 实验方法和步骤

3.1 0.008 mol·L-1 K2C2O7标准溶液的配制

在分析天平上称取约0.5888gK2Cr2O7基准物质置于烧杯中，加入一定量的蒸馏水使其溶解，溶解后将溶液转入250mL容量瓶中，定容、摇匀，置于一旁待用。

3.2 铁屑中铁含量的测定

在分析天平上准确称取 0.15～0.20g（称准至0.0002g）铁矿石试样，置于250mL锥形瓶中，加几滴蒸馏水润湿样品，再加入10～20mL浓盐酸，低温加热 10～20min，使铁矿石充分溶解，然后滴加 60 g·L-1SnCl2溶液至呈浅黄色，继续加热 10～20min（此时体积约为10mL）至剩余残渣为白色或浅色时表示溶解完全。调整溶液体积至150～200mL（实际操作时应小于150mL），加入15滴250g·L-1Na2WO4溶液，用（1+19）TiCl3溶液滴至溶液呈蓝色，再滴加K2Cr2O7标准溶液至无色（不计读数），迅速加入10mL硫磷混酸溶液和5滴2g·L-1二苯胺磺酸钠指示剂，立即用K2Cr2O7标准溶液滴定至呈稳定的紫色。根据滴定结果，计算铁矿中用Fe及Fe2O3表示的铁的质量分数。

3.3 实验数据记录与处理

表1 铁矿石中铁含量的测定实验中数据记录

最后经过计算得到铁矿石中铁含量为（21.731.35）%

4 结果与讨论

溶解样品时，温度不能太高，不应沸腾，必须盖上表面皿，以防止FeCl2挥发或溶液溅出，溶样时如酸挥发太多，应适当补加盐酸，使最后定溶液中的盐酸量不少于10mL。

4.1 硫磷混酸在滴定过程中的作用

（1）具有强酸性，其中H3PO4有一定的配位能力。由于滴定过程中生成黄色的 Fe3+离子，影响终点的正确判断，故加入 H3PO4，使之与 Fe3+离子结合合成无色的结果[Fe(PO4)2]3+配离子，消除了 Fe3+离子的黄色影响。H3PO4的加入还可以降低溶液中Fe3+离子的浓度，从而降低 Fe3+/Fe2+电对的电极电位，使滴定突跃范围增大，用二苯胺磺酸钠指示剂能清楚正确地指示终点。

（2）在酸性溶液中，Fe2+易被氧化，故加入硫磷混酸后应立即滴定，一般还原后，二十分钟以内进行滴定，重现性良好。

4.2 加入SnCl2的量对测定结果的影响

当其他测定条件一定时, 改变加入 SnCl2的量对测定结果产生影响。实验结果表明当 SnCl2用量不足时, 溶液中剩余的 Fe3+需要大量 TiCl3来还原,溶液中引入较多的钛, 当用水稀释时常出现大量四价钛盐沉淀, 使测定结果偏低; 若 SnCl2过量, 加入Na2WO4后,即会出现不稳定的“钨蓝”, 再边摇动边滴加（1+19）TiCl3至溶液刚刚呈现钨蓝则对后面的操作带来不利, 使测定结果偏高且重现性不好。

4.3 铁矿石的采集

铁矿石属于固体试样。由于固体物料的成分不均匀，因此应按一定方式选取不同地点进行采样，以保证所采试样的代表性。平均试样采集取量与试样的平均度、粒度、易破碎度有关。根据经验，可按切乔特公式估算，即Q≥Kd2。式中Q为采集平均试样的最小质量（kg）；d为试样中最大颗粒直径（mm）；K为反映物料特性的缩分系数，因物料种类和性质不同而异，它由各部门根据经验拟定，通常在0.05～1之间。常用的手工缩分方法是四分法。