重量法测定电解液中硫酸钠的浓度

符永际

（湖南新龙矿业有限责任公司，湖南 新邵 422900）

某公司碱性湿法炼锑项目是湖南新龙矿业有限责任公司引进、投资、建设的转型升级项目。自2015年开展碱浸电积处理含锑金精矿（含锑在10%左右，含砷4%左右，火法工艺难于处理）工艺的研究，于2016年4月开始进入工业试验阶段。该工艺主要分为三个工序：浸出、过滤工序—电积工序—废水处理工序，工艺水平先进。

在碱性湿法炼锑过程中，电解前后液中硫酸钠浓度的测定也是生产监控的一个重要指标，公司要求生产中每一个班都要报出前后液中相关数据，如锑、硫化钠、硫酸钠、氢氧化钠的浓度等，所以对电解液中相关元素的快速分析及其测定结果稳定性要求较高。目前对电解液中硫酸钠浓度测定的有关文献尚未报道，没有实践应用于生产中的实例，因此会导致对生产过程有一定影响［1］。经过试验后，采用加入HCl（1∶1），经热水保温，将锑的硫代酸盐分解生成硫化锑沉淀除去，S2－、SO2－3、CO2－3、S2O2－3也同时被除去，然后在滤液中用BaCl2沉淀SO2－4，过滤，灼烧，恒量，最后将BaSO4的含量换算为Na2SO4的含量［2］，该方法测定具有干扰小、简便、准确的特点，实现了电解液中硫酸钠浓度的准确测定，也可以满足生产部门的日常检测分析。

1 试验部分

1.1 方法要点

氯化钡溶液与试液中的硫酸盐生成溶解度极低的硫酸钡沉淀，称量经高温灼烧后的沉淀来计算硫酸钠的含量。

1.2 试液采集

生产部门要求取样班每相隔2 h，在湿法电解池中采集100 mL左右试液，采集一个班8 h后将合成1个试样，混匀送往化验室分析检测。

1.3 主要试剂及仪器

1.柠檬酸：50%的水溶液。

2.甲基橙指示剂：0.1%。

3.BaCl2溶液：100 g／L。

4.双氧水：30%。

5.乙醇溶液（1＋4）。

6.HCl溶液（1＋1）。

7.电阻高温炉：最高使用温度不超过900℃。

8.天平：分度值0.000 1 g。

9.瓷坩埚：30 mL。

10.烧杯：400 mL。

11.长颈漏斗。

12.慢性定量滤纸。

以上所有试剂均为分析纯，水为一级蒸馏水。

1.4 试验方法

试验方法一：吸取一定体积电解液于100 mL容量瓶中，以水定容。

分取5.00 mL的试液于烧杯中，加入40 mL水，10 mL HCl（1＋1），在沸水浴中保温15 min，冷却，用慢速滤纸过滤，用乙醇溶液（1＋4）洗烧杯与残渣5～6次，弃去残渣。于滤液中加入50%柠檬酸15 mL，滴加3滴甲基橙，加水至200 mL。加热煮沸，在搅拌下加入15 mL 100 g／L BaCl2溶液，于80～90℃热水中保温30 min，冷却（陈化过夜）。用慢速滤纸过滤，用热水洗至无Cl－为止，滤液中加入硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，说明滤液中无Cl－存在，将沉淀和滤纸置于恒量过的瓷坩埚中，炭化后移入高温炉中灰化，并在900℃灼烧30 min，取出稍冷却后移入干燥器中，称重。反复灼烧至恒重，计算BaSO4含量。BaSO4换算成Na2SO4的换算因数为0.608 7。

1.5 结果计算公式

按公式（1）计算电解液中硫酸钠的浓度：

式中：m为灼烧后称取质量／g；V0为吸取一定量体积的试液／mL；f为换算因数，取0.608 7。

2 结果与讨论

2.1 两种方法对比试验

随机选取不同个时间段湿法冶炼生产中3个电解前液试样和3个电解后液试样，按试验方法二进行试验。

试验方法二：分取5 mL上述试液于100 mL烧杯中，加入水至100 mL，加10 mL 30%双氧水，加热煮沸至冒大气泡为止（大约5 min），加入10 mL 50%柠檬酸溶液，加4滴甲基橙，用浓HCl调节溶液至浅红色，并过量2滴，用水稀释至200 mL，煮沸，在充分搅拌下，缓慢地加入10 mL 100 g／L BaCl2溶液，加热煮沸，冷却（陈化过夜）。澄清后用慢性滤纸过滤，用热水洗涤烧杯4次，滤纸和沉淀置于瓷坩埚中，在电热板炭化后在900℃的高温炉中灼烧30 min，取下冷却，称至恒温。BaSO4换算成Na2SO4的换算因数为0.608 7。同时，采用试验方法一进行分析。两种方法分析结果对比见表1。

表1 两种分析方法的结果对比 g／L

由表1可知：两种方法对测定结果无明显差异。根据日常分析工作需要，并结合实际，选取了试验方法一进行分析。

2.2 方法的精密度

随机选取电解前液A和电解后液B，随同实际生产试样，按照试验方法一分析硫酸钠浓度，选取12个样品溶液分析结果计算精密度。试验结果见表2。

表2 精密度试验结果

从表2可以看出：在该试验条件下，12次测定结果相互吻合，重现性较好。该方法相对标准偏差小于0.3%，分析结果精密度较好。

2.3 方法的准确度

分取电解前液A和电解后液B各20份，每份试液5 mL，置于300 mL烧杯中，A、B试液各选取10份加入5 mL 40 g／L硫酸钠标准溶液后进行测定，测定结果取平均值。试验结果见表3。

从表3可以看出：试液加入标准物质后测定结果与未加入标准样品测定结果差值接近加入标准样品的量，在允许分析误差范围。该方法准确度符合分析要求。

表3 准确度试验结果

2.4 试样分析

按照试验方法测定电解液中硫酸钠浓度，结果见表4。

从表4中可看出：按试验方法一测定的结果与湖南有色金属研究院有限责任公司提供的数据一致。

表4 试样中硫酸钠的测定结果（n＝6）g／L

2.5 生产应用

随机抽取生产中1 d试样，每间隔3 h取样一次，分析结果见表5。

表5 车间试样分析结果 g／L

从表5中可看出，试样的分析结果准确、稳定，是监控湿法车间生产、指导车间生产的一个重要技术指标。该方法操作简单、且分析结果准确，能满足生产要求。

3 结 论

针对分取电解液试样，采用试验方法一直接测定，分析结果准确、稳定、重现性好。

通过选取电解前液A和电解后液B进行12次重复测定，以及进入标准物质进行回收试验，对该方法精密度以及准确度进行了测定，其精密度好、准确度高。

该方法操作简便，使用试剂种类少，分析时间也缩短，且不受样品个数的限制，随时来样随时分析；降低了分析人员的劳动强度，能及时指导生产，适合在冶炼过程中作为现场快速分析方法推广应用。