碘量法测铜精矿产生偏差的原因分析

加 强

（胡家峪矿业公司，山西 垣曲 043700）

金属铜是人类使用最早的众多金属中的一类，也正是得益于金属铜的使用。人类早起文明得到了快速的前进。对于金属铜来说，其具有较高的导电性和较好的导热性，以及优异的延展性，所以不只是广泛的应用在电子信息和电气电缆领域，在建筑材料中亦广为使用，此外，铜和其他多种金属可以组成合金以进一步改善其性质。对于铜合金而言，其相比于铜更加耐用，且具有更低的金属电阻率和更加出色的机械性能，此外，可以多次循环回收使用并不会减弱其物化性能。因此，在人民大众的日常生活以及国防建设中，铜的地位不言而喻，全球各个国家亦将铜当作重要的战略物质和科研材料。所谓铜精矿，也就是在众多铜含量较低的铜原矿中将达到一定含量的铜框筛选出来。因此，精确的测定铜在铜精矿中的含量极为关键，本研究着重研究分析了用碘量法测定铜含量产生偏差影响因素。

1 实验部分

1.1 试剂

碘化钾，尿素，氟化氢铵，盐酸(ρ1.19g/mL)，硝酸(ρ1.42 g/mL)，硫酸(1+9)，硝硫混酸（7+3），氨水（ρ0.90g/mL），冰乙酸(ρ1.05g/mL)，硫代硫酸钠溶液(100g/L)，氟化氢铵饱和溶液(贮存于聚乙烯瓶中)，硫氰酸钾溶液(100g/L)，硫代硫酸钠标准滴定溶液(0.01mol/L)，淀粉溶液（5g/L）现用现配。

1.2 实验方法

（1）试样分解。准确称取样品0.3000g(精确至0.0001g)，置于400mL烧杯中，用少量水润湿，盖上表面皿。加入10mL盐酸，于电热板上低温溶解3min～5min，取下稍冷。加入20mL硝硫混酸，盖上表面皿，充分摇匀，低温加热溶解并蒸至体积约为3mL～4mL，将硝硫混酸或者是硝酸3mL～5mL少量多次的加入进去，然后持续加热直至黑渣完全消失，且加热时不再有白烟出现，冷却至室温后将30mL水加入其中，随后进行煮沸，持续约5min即可充分溶解可溶性盐类，然后冷却至室温以备用。

（2）滴定。取0.5g尿素加入其中，然后再取30mL水对烧杯壁和表面皿冲洗，再进行煮沸以确保完全将可溶性盐溶解，待冷却至室温后备用。滴加氨水，完全将铁离子沉淀，然后将氟化氢铵饱和溶液加入其中，在氢氧化铁沉淀完全消失之后继续再加1ml后混合均匀。将碘化钾1g～2g加入上述溶液中，然后混合均匀，并用硫代硫酸钠标准溶液对溶液进行滴定，使其呈浅黄色，然后将淀粉溶液5ml加入其中，继续滴定，至溶液呈现浅蓝色，然后将硫氰酸钾液体5ml加入其中，剧烈震荡，直至蓝色加深，然后再次进行滴定，终点即为蓝色刚好消失的瞬间。

（3）分析结果的计算。表示铜的质量分数，用%表示，下式（1）给出了其详细的计算公式：

上式中：m0、M、V2、V3、c分别表示试样的质量、铜的摩尔质量、滴定空白试验消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积、滴定时消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积、硫代硫酸钠标准溶液的浓度，单位分别为g、g/mol、mL、mL、moL/L。

以上计算，数据结果保留两位有效数字，小于0.10%时，数据结果保留三位有效数字。

偏差：把单次测定值与标准值之间的差值叫单次测定值的偏差。

平均偏差：

2 分析与讨论

2.1 溶液的酸碱度

本实验测定时，严格控制溶液的酸碱度在3.0～4.0范围内，因为在溶液pH＜3时，碘离子易被空气中的O2氧化而析出，所以在滴定的时候硫代硫酸钠标准溶液的消耗量会增多，造成分析结果会偏高。酸度过高，进一步将淀粉水解呈糊精，而影响终点的精确性。下表1给出了详细的测定结果：

从表1中可以看出，溶液pH＜3时，测定结果普遍都偏高；溶液pH＞4，在滴定终点时出现偏黄色，反应缓慢，终点也很难判断，滴定时间长。I2在碱性溶液中进一步的歧化。所以3.0～4.0之间的pH值，测定结果最为准确。

2.2 硫代硫酸钠标准溶液的浓度

由于硫代硫酸钠溶液稳定性欠佳，且十分容易出现分解。影响它稳定性的主要因素有：①容易和细菌作用分解。②溶液中的pH值过高或过低均会使其发生变化。③与空气中氧气发生氧化反应.④溶液中微量的Cu2+和Fe3+等也能促使其分解。

所以放置时间稍长后，其浓度会偏低，若长时间不标定，滴定的结果会偏高，见表2。

表2 不同标定周期下的测定结果

从表2中发现，滴定结果和硫代硫酸钠标准溶液周期之间具有明显的正相关性，根本原因就是硫代硫酸钠标准溶液与空气中O2、水中的细菌微生物、Cu2+和Fe3+离子等发生反应，使其分解，导致浓度变低，但标定和计算用的依然是之前的标定值。因此，每两天就重新标定一次硫代硫酸钠标准溶液。

2.3 电炉的温度

实验中选用有证标准物质ZBK 336(w(Cu)=12.79%)，采用两种不同方法进行加热：

（1）置于低温电炉(功率为1000W)上缓慢加热；

（2）置于高温电炉(功率为2000W)加热，其他操作严格按照实验要求进行，下表3给出了详细的结果。

表3 电炉温度对测定结果的影响

由表3可以看出：低温电炉测定结果的平均偏差较小，为0.027%，准确度更高。这是因为样品在低温炉上溶解时，反应时间长，化学反应也更加充分完全。

若溶解发生在高温电炉上，那么对应更高的温度，反应时间短，会有部分未完全氧化分解的因素存在，导致样品不能反应完全；还由于电炉温度过高，加热过程中比较容易飞溅，会造成样品损失，从而导致测定结果偏低。因此，选用低温电炉加热溶解样品测定结果更准确。

2.4 滴定时间

实验选用有证标准物质ZBK 336(w(Cu)=12.79%)，溶解试样后，滴加氨水缓冲溶液至红色反应完全后，滴加氟化氢铵饱和溶液，红色完全消失之后继续再加1ml后混合均匀。将碘化钾1g～2g加入上述溶液中，然后混合均匀，并用硫代硫酸钠标准溶液对溶液进行滴定，滴定完成后，分别直接读数、等待1min再读数，其他操作严格按照实验要求进行，下表4给出了详细的结果。

表4 滴定时间对结果的影响

由表4可以看出：直接读数的偏差均为正偏差，比正常标准值偏高，主要原因就是在滴管内壁上附着了较多的溶液，使读数偏高。而等待1min后读数的结果平均偏差较小。因此，应选择滴定完成后等待1 min再读数更加准确。

3 结论

通过以上分析结果可得，分析化验铜精矿样品，测定结果最为准确的方法是：应选用低温电炉加热溶解样品；在3.04.0的pH值范围内最佳；周期为2天的标定硫代硫酸钠标准溶液效果最好；滴定时间要选择滴定完成后等待1min再读数。