锑金精矿酸性电积工艺中电解液中总铁、Fe2+、Fe3+的含量测定

康钦科，龙志华

（湖南新龙矿业有限责任公司，湖南 邵阳 422900）

高砷锑金精矿电解工艺矿石浸出过程中，部分浸出液净化和电解沉积过程分别隔离到2个装置中进行。充分利用电解沉积过程中阳极氧化反应使系统中的Fe2+氧化成Fe3+，通过均衡稳定的溶液循环，使足量的Fe3+在浸出装置中浸出矿石中的有用元素。所使用的体系为HCl-NH4Cl体系。作为全新的一个体系，体系中所涉及的离子有Fe2+、Fe3+、NH+4、Sb3+、Cl-、S2-等，在实际生产中铁发挥着重要的作用。

一方面，Fe3+对硫化锑精矿的氧化：通过该反应，一定量的Fe3+可以保证锑元素从固态转变为离子形式进入溶液中，从而保证渣含锑指标的正常。

另一方面，Fe3+对电流效率的负面影响：阴极区可能发生如下反应，从而降低阴极电流效率。

因此有必要研究探讨电解系统中总铁、Fe2+、Fe3+离子测定的有效准确的分析方法。本文采用铈量法［1］测定电解系统内的阳极液、阴极补液以及萃取过程等液样中总铁、Fe2+、Fe3+离子含量。

1 试验部分

1.1 分析原理

湿法液样体系中铁的存在形式分为Fe3+、Fe2+。在适当的酸度下和磷酸介质中，以二苯胺磺酸钠作指示剂，用硫酸铈标准溶液进行滴定［2］，可得出Fe2+的含量。其反应式如下：

溶液中的Fe3+在盐酸介质中用氯化亚锡还原成Fe2+，再用氯化高汞氧化过量的亚锡后，参照Fe2+的分析方法可得出Fe3+和Fe2+的总量（即总铁的含量）。其反应式如下：

Fe3+含量由总铁和Fe2+含量相差得出。

1.2 试剂

1.硫酸（ρ＝1.84 g／mL）。

2.盐酸（ρ＝1.19 g／mL）。

3.氯化亚锡溶液（100 g／L）：称取10 g SnCl2溶于20 mL浓盐酸，以水稀至100 mL。

4.饱和氯化高汞溶液。

5.二苯胺磺酸钠水溶液（5 g／L）。

6.磷酸。

7.甲基橙指示剂（1 g／L）。

8.锑粉（99.999%）。

9.盐酸（1+1）。

10.硫酸铈标准溶液。配制：称取125.0 g硫酸铈，置于1 000 mL烧杯中，加入200 mL硫酸，搅拌均匀，在电炉上逐步升温加热溶成糊状，并冒硫酸白烟约20 min，取下稍冷，加入预先配制好的硫酸（1+1）200 mL，搅拌溶解至清亮，冷却，移入已装有2 000 mL水的5 000 mL试剂瓶中，分次用硫酸（1+1）200 mL洗涤烧杯，一并移入5 000 mL试剂瓶中，再往5 000 mL试剂瓶中加入2 400 mL水，充分摇匀，放置1个月以上。

标定：称取0.100 0 g纯锑（99.999%）于300 mL锥形瓶中，加少量水润湿试样，加12 mL硫酸，在保持溶液近沸的温度下溶解至清亮，取下，冷却。加40 mL水，30 mL盐酸，再加热至80～90℃，立即滴加甲基橙指示剂2滴，以硫酸铈标准溶液滴定至无色为终点。平行标定3份，极差值不超过0.10 mL。

随同标定做空白试验。

计算滴定度：按公式（1）计算硫酸铈标准溶液对锑的滴定度。

式中：T为硫酸铈标准溶液对锑的滴定度／g·mL-1；m为称取锑粉量／g；V为滴定锑粉所消耗硫酸铈标准溶液的体积／mL；V0为测定空白所消耗硫酸铈标准溶液的体积／mL。

1.3 分析步骤

1.3.1 Fe2+的测定

用移液管移取1 mL待测样品，置于400 mL烧杯中，分别加入浓盐酸12 mL，水约75～80 mL，磷酸5 mL，二苯胺磺酸钠指示剂［3］两滴，用硫酸铈标准溶液在不断搅拌下滴至蓝紫色为终点。

1.3.2 总Fe的测定［4］

用移液管移取1 mL待测样品，置于300 mL烧杯中，加10～15 mL盐酸，加热，趁热缓慢滴加还原剂氯化亚锡溶液至黄色消失，再滴加氯化亚锡溶液过量至2滴，以水吹洗杯壁，加入饱和氯化高汞溶液10 mL，静置3 min。

依次加75 mL水、5 mL磷酸、2～3滴二苯胺磺酸钠指示剂，用硫酸铈标准溶液滴定至蓝紫色为终点。

1.4 总铁、Fe2+、Fe3+离子含量计算

1.4.1 Fe2+含量计算

按公式（2）计算Fe2+的浓度CFe2+。

式中：0.919 8为转换系数（Ce（SO4）2对锑的滴定度与对亚铁的滴定度的质量转换系数）；V1为所消耗的硫酸铈标准溶液的体积／mL；T为硫酸铈标准溶液对锑的滴定度／g·L-1；V0为所取待测样品的体积，为1 mL。

1.4.2 总铁的含量计算

按公式（3）计算总铁的质量-体积浓度C总铁。

式中：0.919 8为转换系数（硫酸高铈对锑的滴定度与对Fe2+的滴定度的质量转换系数）；V2为所消耗的硫酸铈标准溶液的体积／mL；T为硫酸铈标准溶液对锑滴定度／g·mL-1；V0为所取待测样品的体积，为1 mL。

1.4.3 Fe3+的含量计算

Fe3+的含量等于总铁含量与Fe2+含量相减，见公式（4）。

2 样品检测应用及讨论

2.1 硫酸铈标准溶液的标定

根据标定操作标准，进行三次平行分析及一次空白分析，结果见表1。

表1 硫酸铈标准溶液的标定结果

2.2 方法论证

2.2.1 Fe2+的测定方法论证

根据1.3.1中Fe2+的测定操作标准，对公司1＃液、2＃液、3＃液质控样中Fe2+含量进行测定，依次移取三种浓度1＃液、2＃液、3＃液质控样按步骤进行操作，分析结果数据见表2。从分析结果数据来看，该方法分析结果准确，对锑金精矿酸性电积工艺中电解液中Fe2+的含量测定具有可行性。对1＃液、2＃液、3＃液公司质控样进行三次平行试验，同时进行空白分析。

2.2.2 总铁的测定方法论证

根据1.3.2操作标准，对1＃液、2＃液、3＃液公司质控样进行三次平行试验，同时进行空白分析，用该方法对1＃液、2＃液、3＃液质控样总铁含量进行测定，分别移取该三种浓度不同的质控样按步骤进行操作，分析结果数据见表3。该方法分析结果准确，对锑金精矿酸性电积工艺中电解液中总铁的含量测定具有可行性。

表2 质控样Fe2+含量测定结果 g／L

表3 总铁含量测定结果 g／L

2.3 回收率试验

1.加10 mg／mL的Fe2+标液对1＃液、2＃液、3＃液公司质控样的Fe2+进行加标回收率试验。移取1＃液、2＃液、3＃液质控样各1 mL，加入10 mg／mL的Fe2+标液1 mL，进行回收率试验。试验结果见表4，结果显示Fe2+的测定方法的加标回收率在99.80%～101.00%之间。

表4 质控样的Fe2+加标回收率试验结果

2.加10 mg／mL Fe2+标液对1＃液、2＃液、3＃液公司质控样的总铁进行加标回收率试验。分别移取1＃液、2＃液、3＃液质控样各1 mL，加入10 mg／mL Fe2+标液1 mL，进行回收率试验。试验结果见表5，该方法的加标回收率在99.50%～100.50%之间。

表5 公司质控样的总铁加标Fe2+回收率试验结果

3.加10 mg／mL Fe3+标液对1＃液、2＃液、3＃液公司质控样的总铁进行加标回收率试验。移取1＃液、2＃液、3＃液质控样各1 mL，加入10 mg／mL Fe3+标液1 mL，进行试验。试验结果见表6，该方法的加标回收率在99.00%～101.00%之间。

表6 公司质控样的总铁加标Fe3+回收率试验结果

3 总 结

由试验数据可以看出：针对生产中的阳极液及阴极补液在化验时，移取1 mL试样，使用该方法得到的结果与参考结果在允许误差范围之内，加标回收率正常。该方法检测电解系统内的阳极液、阴极补液以及萃取过程等液样总铁、Fe2+、Fe3+离子含量有效、可行。