铁矿石中全铁分析原理全面解析

摘 要：本文主要对凉山矿业股份有限公司所用的全铁分析方法进行解析，详细说明每种药品的作用，并对其中的原理进行全面细致的分析，旨在让本公司的化验员能够对全铁分析做到知其然更知其所以然，以便更好地为公司生产服务。

关键词：铁精；全铁；重铬酸钾；碘酸钾；容量法

1 概述

拉拉公司生产的铁精矿主要成分是Fe3O4，本公司所用的铁含量的测定方法是重铬酸钾滴定法。

矿样经盐酸分解完全后，用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，过量的SnCl2以淀粉为指示剂，用碘酸钾氧化至溶液呈浅蓝色，再加入Ag2SO4至蓝色消失，以除出I-；在磷酸介质中，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定Fe2+。

2 主要试剂浓度及配制

①氯化亚锡：10%溶液。100g氯化亚锡溶于100mL盐酸中，低温加热搅拌至溶液清亮，冷却后稀释至1000mL；②淀粉指示剂：0.5%。2.5g淀粉用少量水潤湿后，溶于500mL沸水中，再次加热至沸；③碘酸钾：0.0065mol/L。1.4g碘酸钾溶于用KOH调好pH的弱碱性溶液中，加入3-5gKI，稀释至1000mL；④硫酸银：0.5%溶液。5g硫酸银加水至1000mL，反复搅拌至硫酸银溶解完全；⑤二苯胺磺酸钠指示剂：0.5%水溶液。2.5g二苯胺磺酸钠溶于水中，稀释至500mL；⑥硫磷混酸：1+1+1。将相同体积硫酸（或磷酸）延烧杯内壁缓缓注入水中，并不停搅拌，再次注入相同体积磷酸（或硫酸）。

3 铁精矿的溶解

称取样品0.1000g于250mL三角瓶内，加入1mL饱和氟化钠溶液，加入浓盐酸15mL低温加热，滴加1滴过氧化氢助溶，矿样溶完后取下，趁热用SnCl2还原，滴加至溶液黄色刚好消失。加水70mL，冷却。

盐酸是最常用的强酸之一，主要用于溶解大部分金属及其合金、氧化物、碳酸盐、有机及无机碱。

Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O

天然矿物中含有硅酸盐，为使被硅酸盐包裹的铁完全释放出来，需要加入1mL饱和氟化钠溶液，F-与硅作用生成易挥发的SiF4。

为使样品分解完全，在溶解铁样时加入1滴双氧水，盐酸和双氧水连用时可产生具有强氧化作用的初生态氯和氯气或氯化亚硝酰（NOCl）。也可以加入少量SnCl2助溶，以加速溶解的速度和增加溶解的完全程度。

FeCl3在超过100℃时易挥发到空气中，所以要在低温下分解，如果加热至沸，同样也会造成盐酸的损失。

趁热加入SnCl2溶液，是因为Sn2+还原Fe3+的反应在室温下进行得很慢，当温度接近沸腾时，可大大加快反应过程。

2Fe3+ + Sn2+ = 2Fe2+ + Sn4+

加入70mL水主要起到稀释和降温的作用，防止在高浓度和高温下，Fe2+被空气氧化。

4 铁元素的滴定

加入0.5%淀粉2mL左右，滴加碘酸钾溶液至溶液呈浅蓝色，再滴加硫酸银溶液至蓝色消失并出现黄色，过量1滴，加入硫磷混酸20mL，加入二苯胺磺酸钠指示剂4滴，以重铬酸钾标准溶液滴定至稳定紫色出现。

碘酸钾可除去混合溶液中过量的二氯化锡：

6H+ + 3Sn2+ + IO3-=3Sn4+ + I- + 3H2O

过量的碘酸钾在酸性介质中与碘化钾生成碘：

IO3- +5 I- + 6H+ = 3I2 + 3H2O

碘可使淀粉变蓝，所以当铁混合溶液呈蓝色时，则说明其中剩余的二氯化锡已被清除完全。但是I2与淀粉生成的蓝色会影响终点的判断，要用硫酸银除去生成的I2：

I2 + H2O = HI + HIO

I- + Ag+ = AgI↓（黄色）

次碘酸不稳定，遇光易分解：

2HIO = HI +O2↑

如此即可除尽其中的I2。

加入20mL硫磷混酸溶液，H2SO4是为了保证滴定所需的酸度；H3PO4与Fe3+形成无色配离子[Fe（HPO4）2]-，既可消除FeCl3黄色对终点色变的影响，又可降低Fe3+ / Fe2+电对的电位，使突跃范围变宽，便于指示剂的选择。（在H3PO4介质中，Fe2+的稳定性较差，加入硫磷混酸后应尽快进行滴定。）

6Fe2+ + Cr2O72-+ 14H+ = 6Fe3+ 2Cr3+ + 7H2O

二苯胺磺酸钠在酸性溶液中以无色苯胺磺酸形式存在，在被重铬酸钾溶液氧化时，生成紫色二苯联苯磺酸。二苯胺磺酸钠与重铬酸钾反应速度本来很慢，由于微量Fe2+的催化作用，使其与重铬酸钾的反应迅速进行，变色敏锐。由于指示剂被氧化时也消耗重铬酸钾，应严格控制其用量。

5 结语

本方法针对四川省攀西地区落凼矿山的磁铁矿，及由此选出的铁精粉进行化验分析，其他类型的铁矿原石因溶解方法不同，含量测定方法及其原理不可生搬硬套。本方法除去过量氯化亚锡的过程，一是消除了因使用过量三氯化钛易将之前加入的氯化亚锡再次还原为二价亚锡，影响全铁的含量，同时避免了重复使用重铬酸钾滴定；二是消除了使用二氯化汞对环境的危害。本方法具有操作简单、重现性好、准确度高等特点，适合大批量样品的测量。

参考文献：

[1]张燮主编.工业分析化学[M].北京：化学工业出版社，2008.

[2]刘珍主编.化验员读本[M].北京：化学工业出版社，2004.

[3]浙江大学编.无机及分析化学[M].北京：高等教育出版社，2003

作者简介：

尤新民（1987- ），男，汉族，安徽亳州人，当前职务：技术员，当前职称：工程师，本科学历，研究方向：矿石分析。