酸浸液中硫酸含量检测指示剂的改进

汪鹤鸣

(紫金矿业集团, 福建 上杭 364200)

目前，国内黄金冶炼厂处理金精矿大都采用金精矿焙烧预处理工艺技术，该工艺主要包括：金精矿浆化焙烧，焙烧烟气制酸，含铜、金焙砂酸浸，酸浸液萃取电积提铜，浸出渣氰化提金等[1]。在此工艺中，酸浸液的酸度对金、银、铜的浸出率都有很大影响。随着酸浸酸度的提高，金、银、铜的浸出率都不断升高，当酸度提高到一定程度时，金银铜的浸出率基本保持不变，继续增加酸度反而会增加企业的成本[2-3]。因此对酸浸液的酸度控制就显得非常重要。

由于酸浸液中不仅有铜离子，还有大量的三价铁离子和其他金属离子。滴定体系中三价铁离子形成氢氧化物沉淀的pH为2～3，都低于一般指示剂的变色范围，如果直接用氢氧化钠滴定就会形成氢氧化铁沉淀，使分析数据偏高，形成的氢氧化铁沉淀还影响滴定终点的判断。酸浸液中硫酸检测常采用盐酸羟胺将三价铁还原为二价铁，查找的资料中都采用甲基橙作为指示剂。由红色变成黄色为终点。由于二价铁形成沉淀的pH为6.5，在甲基橙变色范围内不形成沉淀，不影响终点判断[4-5]。但在实际应用中，由于酸浸液中有其他离子干扰，滴定终点由红色变成黄色变色不明显。不同的人检测造成数据差异较大，对生产指导造成影响。

本试验对若干混合指示剂进行了优选，以期获得一个明显的突变点，通过反复试验,发现以甲基橙- 靛蓝二磺酸钠混合指示剂比较合适。并通过试验确定了混合指示剂的最佳用量，达到了预期效果。

1 试验准备

1.1 试剂和仪器

1.1.1 试剂

1) 1%盐酸羟胺溶液：称取1 g盐酸羟胺溶于100 mL蒸馏水中。

2) 0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液；

3) 硫酸标准溶液：W(H2SO4)=4.78%；

4) 混合指示剂1∶1份1 g/L甲基橙水溶液与1份2.5 g/L靛蓝二磺酸水溶液，混匀；

5) 混合指示剂2∶1份1 g/L甲基橙水溶液与1份1 g/L苯胺蓝水溶液，混匀；

6) 混合指示剂3∶3份1 g/L溴甲酚绿水溶液与1份2 g/L甲基红乙醇溶液，混匀；

7) 混合指示剂4∶1份2 g/L甲基红乙醇溶液与1份1 g/L亚甲基蓝乙醇溶液，混匀。

1.1.2 主要仪器

主要仪器包括：万分之一天平， 50 mL碱式滴定管， 250 mL锥形瓶。

1.2 试验方法

称取过滤后的酸浸液0.5～0.7 g于250 mL锥形瓶中，加水至50 mL，加入1%盐酸羟胺溶液10 mL,加入4滴混合指示剂，放置1 min，用0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液滴成亮绿色为终点，记下体积数，计算出硫酸含量。

2 试验

2.1 指示剂的选择

由于酸浸液中含有大量铁离子，加盐酸羟胺还原后形成二价铁离子，为使亚铁离子在指示剂变色范围内不形成沉淀。需寻找的酸碱指示剂的变色范围的pH值小于6.5。经查找资料[6]，选择了4种混合指示剂与甲基橙指示剂进行比对试验，试验中甲基橙和混合指示剂的用量都为4滴，观察滴定过程中变色点是否灵敏及变色点的pH值。结果详见表1。

表1 指示剂选择试验

从表1可以看出，混合指示剂1(甲基橙与靛蓝二磺酸组成)的指示效果较好，在试验过程中，滴定颜色从紫色到终点亮绿色过程中有个灰色，从灰色到亮绿色过程中变色非常灵敏，只需滴加氢氧化钠标准溶液1～2滴。并且3个色阶容易分辨开，中间有个灰色还便于控制终点，防止滴定过量。

2.2 指示剂用量试验

按照试验方法，通过改变甲基橙与靛蓝二磺酸组成的混合指示剂的添加量，观察滴定过程中的颜色是否灵敏以及颜色变化。结果详见表2。

从2表可以看出，随着指示剂用量的增加，滴定起点颜色从浅粉到深紫逐渐加深，滴定终点从无色到墨绿色逐渐加深。考虑到检测成本以及变色是否灵敏，选择指示剂最佳用量为4滴。

表2 指示剂用量试验结果

2.3 空白试验

按照试验方法，取试剂盐酸羟胺10 mL，加入甲基橙与靛蓝二磺酸组成的混合指示剂4滴，用氢氧化钠标准溶液进行滴定。从滴定数据来看，只要加入半滴氢氧化钠溶液就显示到了终点，基本上空白0.02 mL，可以忽略不计。

2.4 盐酸羟胺用量

按照试验方法，只改变1%盐酸羟胺的用量，加入甲基橙与靛蓝二磺酸组成的混合指示剂4滴，用氢氧化钠标准溶液进行滴定，分别检测同一酸浸液中的硫酸含量，结果详见表3。

表3 盐酸羟胺用量试验结果 %

从试验数据可以看出，加入1%盐酸羟胺5 mL就能满足分析要求。由于酸浸液中铁离子含量会变化，为保证盐酸羟胺能把铁离子都还原成亚铁离子。确定加入1%盐酸羟胺的量为10 mL。

2.5 标准加入回收试验

按上述最佳试验条件，采用万分之一天平进行称量，在酸浸液A和酸浸液B中分别加入不同量的硫酸标准溶液，计算标准加入回收率，结果详见表4。

表4 酸浸液中硫酸的标准加入回收试验结果

从表4可以看出，酸浸液A和酸浸液B的加标回收率在99.86%～101.22%之间，符合分析质量要求。

2.6 精密度试验

按上述最佳试验条件，只改变指示剂，分别对酸浸液A和酸浸液B用甲基橙和混合指示剂1检测10次，结果详见表5。

从表5可以看出。采用混合指示剂1检测酸浸液A和酸浸液B中硫酸的标准偏差<1.5%且优于使用甲基橙作为指示剂检测酸浸液中硫酸的精密度。

表5 甲基橙和混合指示剂1检测酸浸液中硫酸的精密度

3 结论

通过本次试验，发现检测酸浸液中的硫酸采用1份1 g/L甲基橙水溶液与1份2.5 g/L靛蓝二磺酸水溶液的混合指示剂效果很好。经过反复试验，确定了盐酸羟胺和指示剂的最佳用量。酸浸液样品加标回收率在99.5%～101.5%之间，通过与甲基橙指示剂进行对比，使用该混合指示剂检测酸浸液中硫酸的精密度都优于甲基橙作为指示剂的精密度，且酸浸液中硫酸含量检测RSD小于1.5%，由于采用了混合指示剂，变色区域狭窄，终点十分灵敏，该混合指示剂在滴定过程中有3个色阶，紫色- 灰色- 亮绿色，从灰色到终点亮绿色过程中变色非常灵敏，只需滴加氢氧化钠标准溶液1～2滴。由于3个色阶容易分辨开，中间有个灰色还便于控制终点，可防止滴定过量。目前，该方法成功应用于生产。