微波消解-钼酸铅重量法分析钼精矿中的钼

杨 蒙, 张东雯,刘伟利,党蓓君

(金堆城钼业股份有限公司，陕西 渭南 714000)

0 引 言

钼精矿中钼的测定方法有钼酸铅重量法、8-羟基喹啉重量法、EDTA容量法、钒酸铵滴定法、硫氰酸盐分光光度法、以及原子吸收光谱法、差示光度法、ICP-AES法等。这些分析方法所用的钼精矿试样的消解方法有硝酸氯酸钾饱和液消解、王水消解、无水碳酸钠加氧化锌烧结、氢氧化钠加过氧化钠熔融消解、硝酸高氯酸混酸消解、先硝酸氧化后盐酸氢氟酸混酸溶解等。碱熔法普遍耗时较长，而酸溶法普遍需要使用大量腐蚀性较强的各类酸和氧化剂，消解过程伴随大量氮氧化物、氯化氢和酸雾的产生，与越来越严格的环保要求相悖。本文主要研究了微波消解-钼酸铅重量法测定钼精矿中的钼，为分析工作人员提供了一个环保、高效、节能的钼精矿样品消解方法。通过对比实验选择最适合的消解用酸，对比现象和结果选择处理流程，在保证分析方法可控性，分析结果的精密度和准确度的情况下提高分析效率，节能减排，满足环保要求。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

实验中主要使用的试剂及仪器分别见表1和表2。

表1 试剂列表

表2 仪器列表

1.2 分析前处理

1.2.1试 剂

醋酸-醋酸铵缓冲溶液(25%)：称取250 g醋酸铵于500 mL水和150 mL冰醋酸溶液中，溶解过滤后稀释至1 000 mL。

醋酸铵洗液：量取5 mL醋酸-醋酸铵缓冲溶液于100 mL水中。

醋酸铅的溶液(1.8%)：称取18 g 醋酸铅于15 mL和80 mL溶液中，溶解过滤后稀释至1 L。

氯化铵-氨水洗液：称取2 g氯化铵和2 mL氨水于100 mL水中。

混酸：将1 000 mL硫酸缓慢加入1 000 mL水中，冷却后加入1 000 mL硝酸、2 000 mL磷酸、100 mL高氯酸，混匀。

1.2.2 试 样

预先烘干脱水研磨(过-160目网筛)干燥后的实验室管理样(钼含量为55%)。

1.3 方法原理

钼精矿试样经微波消解后，用盐酸和水稀释，溶液微沸后，加氨水除杂过滤并清洗沉淀，沉淀随同做铁补正，滤液加入醋酸-醋酸铵缓冲溶液，滴加醋酸铅与钼形成钼酸铅沉淀，沉淀过滤、灰化、灼烧后称重。

1.4 操作分析步骤

(1)称取(0.200 0±0.000 5)g钼精矿样品于消解罐中，加入硝酸、盐酸和水。

(2)将消解罐置于微波消解仪中，消解15 min后取出消解罐，冷至室温。

(3)打开消解罐，溶液转入400 mL烧杯中，加入盐酸和水，在电热板上加热。

(4)微沸后，加氨水至出现稳定的氢氧化物沉淀，过量10 mL，微沸约5 min，趁热用快速定量滤纸过滤于500 mL烧杯中，沉淀用氯化铵-氨水洗液洗涤5次。

(5)用盐酸的溶解沉淀于原烧杯中，并用氯化铵-氨水洗液冲洗滤纸；烧杯加入氨水25 mL煮沸5 min取下，用原滤纸过滤并用氯化铵-氨水洗液洗涤2～3次，滤液合并至第一次过滤所得的滤液中，保留沉淀随同做残渣补正。

(6)滤液加水稀释至300 mL，以甲基橙做指示剂，用盐酸中和溶液呈粉红色过量4滴。

(7)溶液加入醋酸-醋酸铵缓冲溶液50 mL，加热至微沸后加入少量纸浆，快速搅拌并逐滴加入醋酸铅(1.8%)溶液35 mL，置于电热板低温处陈化。

(8)陈化25 min后取下，用双层定量滤纸过滤，用醋酸-醋酸铵缓冲溶液洗涤12～15次后，将沉淀连同滤纸放入已恒重的瓷坩埚中于马弗炉中，低温灰化，600 ℃灼烧至恒重，转至干燥器中冷至室温，称量。

2 结果与讨论

2.1 溶解样品

表3 消解效果试验 mL

利用不同试剂对样品进行消解,由表3可知，不加硝酸基本无法消解样品，黑色浑浊液中的不溶物疑为钼精矿，说明样品没有消解完全；不加盐酸或盐酸用量不当则无法得到澄清的溶液，白色浑浊液中的不溶物疑为氧化钼，由于溶液体积不足以及溶剂pH不合适，使得无法溶清，说明样品已经消解但是没有溶解；加入适量的水更容易得到澄清的溶液。从现象来看，1 mL硝酸已经足够氧化0.2 g钼精矿。从反应方程式来计算将0.2 g钼含量为55%的钼精矿中的二硫化钼完全氧化需要0.8 mL浓硝酸，考虑到工业钼精矿含有少量的油分(浮选法生产钼精矿)和浮选剂以及其他杂质，推荐加入1.5～2 mL硝酸保证二硫化钼全部氧化为三氧化钼。反应方程式如下：

MoS2+18HNO3=MoO3·(H2O)3+2H2SO4+18NO2↑+4H2O

2.2 微波消解实验结果对比

分别使用硝酸∶蒸馏水=1.5 mL∶5 mL和硝酸:盐酸∶蒸馏水=1.5 mL∶2 mL∶5 mL消解样品，消解完成后转入烧杯中，用蒸馏水冲洗消解罐合并入之前烧杯中。

由表4可知：仅从结果现象来看，先将消解液溶解至澄清透亮再加氨水生成氢氧化物沉淀和将消解得到的浊液直接加氨水生成氢氧化物沉淀两种操作是等效的。用实验室管理样(钼含量55%)，分别用上述4个实验条件进行化验分析，每个条件分析3次。

表4 消解后处理

表5 管理样测定结果对比 %

从表5测定结果来看，4种消解处理过程对结果基本无影响。综合对比4个处理过程，实验2的处理过程流程最少，试剂消耗最低。

2.3 钼的补正

将1.4中第(5)步所得残渣经过混酸微波消解后，在硫酸-硫酸铜溶液中，经硫脲还原，硫氰酸钾显色后用比色法测得残渣中的钼。本过程与国标方法相比，所得残渣溶解前都要先灰化滤纸，溶解后都是硫脲还原，硫氰酸钾显色。国标方法使用碳酸钠和氧化锌混合熔剂熔融30～40 min，之后用清水加热溶解，不存在废气的产生；微波消解样品15 min，冷却25 min，直接转入容量瓶中，过程中也不产生废气。综合对比，两个过程都没有废气的产生，所用时间相差不大，分析结果相近，两个过程相比较不存在优劣之分。

3 结 论

本文优选硝酸和水通过微波消解溶解样品，无需再酸化，用钼酸铅重量法分析测定，通过条件对比实验，钼精矿样品的消解需要氧化性酸的参与(硝酸)，根据实验现象和理论计算得出硝酸的最佳用量应为1.5～2 mL。测定结果选定样品标值相吻合，测定差值均小于行业标准要求的0.4%。与传统酸溶法相比，溶解过程的试剂消耗量极少，溶解过程几乎没有废气的产生，微波加热速度快、效率高，单样分析时间更短，整个分析过程更高效、节能、环保，可以满足国家及行业的环保标准要求，具有很好的应用前景和推广价值。