三氯化钛-重铬酸钾容量法测定渣选尾矿中铁含量的检测分析

施艳艳 李超 田强坤 杨琳娟

楚雄滇中有色金属有限责任公司，中国·云南 楚雄 675099

1 引言

渣选尾矿可用于水泥等其他建筑材料，有一定经济价值，笔者所在厂渣选尾矿中铜含量在0.2%～0.3%，铁含量在40%～45%一般情况而言，含铜物料中铁含量的测定均采用氨分离法，与铜分离，消除铜对铁的干扰，其方法参考GB/T3884.15—2014 铜精矿化学分析方法第15 部分：铁量的测定重铬酸钾滴定法，该方法准确度高，但分析过程长，导致分析结果时效性差，生产流程指导不及时，因笔者所在厂渣选尾矿中铜含量不高，因此试验不采用氨分离法，直接测定渣选尾矿中铁含量具有可行性。

2 试验部分

2.1 主要试剂

①盐酸（1+1）:100mL 浓盐酸溶于100mL 水中、混匀。

②三氯化钛溶液（1+9）：取一份三氯化钛溶液（15%～20%）与9 份盐酸（1+9）混匀，加一层石蜡液保护。

③硫磷混合酸（1+1）：1 份浓硫酸与1 份浓磷酸等体积，混匀。

④氟化钾溶液（250g/L）。

⑤氯化亚锡溶液（60g/L）：称取6g 氯化亚锡溶于20mL 浓盐酸中，用水稀释至100mL，混匀。

⑥钨酸钠溶液（250g/L）：称取25g 钨酸钠溶于50mL水中，加入5mL 浓磷酸，用水稀释至100mL，混匀。

⑦二苯胺磺酸钠溶液（10g/L）：将1g 二苯胺磺酸钠溶于少量水中，稀释至100mL。

⑧其中，重铬酸钾标准滴定溶液：T（K2Cr2O7/Fe）=0.003000 g/mL。

2.2 试验方法

称取渣选尾矿试料0.3g（精确至0.0001g）置于250mL锥形瓶中，加入5mL 氟化钾溶液（250g/L），摇动锥形瓶使试样分散，再加15mL 硫磷混合酸（1+1），放在已加热至400℃～450℃电炉上，加热至锥形瓶内蒸发冒烟至瓶口，取下，冷却至室温［3］。用少量水吹洗瓶口，加10mL盐酸（1+1），滴加氯化亚锡溶液（60g/L）至浅黄色，用少量水沿瓶口吹洗锥形瓶内壁后，加水50mL，放置在低温电炉上加热至微沸，并保持5min，取下，迅速冷却至40℃～60℃。立即加入10 滴钨酸钠溶液（250g/L），滴加三氯化钛溶液（1+9）至浅蓝色，用水沿瓶口吹洗锥形瓶内壁，再滴加重铬酸钾溶液（浓度为标准滴定液的1/3）至浅蓝色刚好消失，加3 滴二苯胺磺酸钠指示剂（10g/L），用重铬酸钾标准溶液滴定至紫色（稳定时间不少于30s）为终点，随后做空白试验。

3 结果与讨论

3.1 反应式

发生的主要化学反应如下：

3.2 样品分解时长的控制

采用硫磷混酸溶样时间不能太长，以硫酸盐充满瓶颈时取下为宜，试样分解时间长，会生成焦磷酸盐，包裹试样，使结果偏低。渣选尾矿中含大量硅酸铁，难以分解，运用硫酸的高沸点性（硫酸沸点：384℃）加快氟化钾对硅酸铁的分解速率。分解时长控制的试验：分别采用本法对TWZ 1～9 号试样按照以下两种方法进行分解时长控制的试验，进行结果比对。方法1 是溶至硫酸烟充满瓶颈。方法2 是溶至硫酸烟充满瓶颈+3min。测定结果列于表1[2]。

表1 样品分解时长控制的结果比对

由表1可见，方法2 结果的系统性偏低。

3.3 Fe3+还原为Fe2+的控制

Fe3+还原为Fe2+采用两步还原：氯化亚锡、三氯化钛，两者用量此消彼长。采用氯化亚锡还原时必须还原大量的Fe3+离子，否则会导致三氯化钛用量增加，大量的三氯化钛在滴定中会水解生成白色沉淀物，影响滴定终点的观察。用氯化亚锡还原时，滴定至溶液呈淡黄色为止，再进行下一步操作[3]。

三氯化钛还原时，用流水迅速冷却至40℃～60℃，立即用三氯化钛还原立即滴定，中间不能放置，否则由于空气氧化后使结果偏低。Fe3+还原为Fe2+控制的试验：分别采用本法按以下两种方法对TWZ 1～9 号试样进行Fe3+还原为Fe2+控制的测定，进行结果比对。方法1 是用流水迅速冷却至40℃～60℃，立即用三氯化钛还原立即滴定。方法2 是用流水迅速冷却至40℃～60℃，中间放置2min，再用三氯化钛还原后滴定[1]。测定结果列于表2。

表2 Fe3+还原为Fe2+控制的结果比对

由表2可见，方法2 是用流水迅速冷却至40℃～60℃，中间放置2min，再用三氯化钛还原后滴定，结果系统性偏低。

3.4 重铬酸钾标准溶液标定

标定重铬酸钾的标准物质有纯铁丝（99.99%）和Fe2O3（光谱纯）。纯铁丝易氧化，不易保存，建议采用Fe2O3进行标定，Fe2O3使用前需进行前处理，处理方法如下[3]：

将Fe2O3置于瓷坩埚中，在马弗炉中于1000℃下灼烧一小时后取出，放在干燥器中冷至室温，备用。按需求准确称取前处理后的Fe2O3于烧杯中，加入20mL盐酸，盖上表皿，于低温电炉上分解完全后取下，冷至室温，以下同样品分析方法。

3.5 精密度与准确度的考察

3.5.1 精密度试验

取2 个不同的试样，各试样分别按试验方法独立地进行6 次测定，试验结果列于表3。

表3 精密度试验

由表3可见，本方法的精密度高，重现性和稳定性好。

3.5.2 准确度试验

分别采用氨分离法和本法对TWZ 1～9 号试样进行测定，测定结果列于表4。

表4 准确度试验

由表4可见，用本方法与氨分离法通过10 件样品比对，均在允差范围内，通过误差统计，本方法与氨分离法之间方法系统误差+0.146%，在可接受范围内。

3.6 回收试验

为了考察本法的准确度，在GSBH30001-97 和TWZ-01号试样中加入不同含量的铁标准进行加标回收试验，测试方法与样品分析方法一致，结果列于表5。

由表5可见，在本法的试验条件下，回收率在99.75%～102.81%，符合常量分析要求[4]。

表5 加标回收试验

4 结语

试验证明，采用三氯化钛-重铬酸钾滴定法测定渣选尾矿中铁含量，试验方法精密度高、准确度高、稳定性好，方法的操作要点在样品分解时长的控制，Fe3+还原为Fe2+的控制、重铬酸钾标准滴定溶液的标定。铜含量在0.2%～0.3%范围内对铁的测定没有影响，采用本法直接测定渣选尾矿中铁含量是可行的，无需进行铜铁分离[5]。