一种铅锌原矿中铁量的测定方法与流程

一、：本发明属于化工冶炼，具体涉及一种铅锌原矿中铁量的测定方法。

背景技术

0、二、
背景技术：

1、铅锌原矿石是生产铅、锌等金属及其合金的重要原料，它除含有铅和锌金属元素外，还有银、铜、镉、铁、硒、锡、砷等元素，这些金属广泛的应用于建筑、装饰、机械等领域。铅锌精矿是铅锌原矿经过处理后的球状颗粒物。铅、锌矿石中铁元素在铅、锌冶炼过程中有非常重要的作用，在冶炼过程铁元素主要是用作冶炼辅助剂，可以起到提高炉温、脱硫、除氧、增加合金的抗氧化性能等作用。铁在金属冶炼中是一种重要的基础金属，它具有较高的导电性和导热性，因此广泛的应用于电子、建筑、机械制造等领域。在冶炼过程中，铁被用作金属的主要成分，它能够提供金属材料的强度和韧性；同时也是金属冶炼中的还原剂，可以将其他金属氧化物还原为金属。因此，在冶炼过程中，需要适当的铁含量来满足所需的金属性能和还原反应。在实际冶炼过程中，铁元素的含量影响冶炼工艺，确定铁元素含量对本领域技术分析人员来说迫在眉睫，然而铅、锌矿石中铁元素的分析目前还没有国家标准和行业标准，由此给本行业的分析带来了很大的困扰。

2、目前，铁元素分析的化学方法有多种，例如：重铬酸钾滴定法、络合滴定法以及仪器分析法。由于铅、锌矿石中铁元素的分析目前还没有国家标准和行业标准，由此给本行业的分析带来了很大的困扰，为了及时准确的指导生产，本发明参考铁矿石样品中铁元素的测定检测方法。该标准只适合铁矿石样品，溶解样品要灼烧溶解样品时间较长；测定范围也不适合铅、锌原矿；还原时用的三氯化钛属于危险化学品，对环境危害也比较大；重铬酸钾标准滴定溶液对环境也有污染。此标准对铅、锌原矿来说，从检测范围、溶样方法都不能满足铅、锌原矿中铁元素的测定需求；铁矿石检测方法在还原时和滴定时所用试剂都不能满足环境保护的要求。为此，为了能够有效测定铅、锌矿石中铁的含量，研发一种铅、锌矿石中铁量的测定方法是十分必要。

技术实现思路

0、三、
技术实现要素：

1、本发明要解决的技术问题是：根据目前现有铁元素分析的化学方法无法满足铅锌原矿中铁量的有效测定，为此本发明提供一种新的铅锌原矿中铁量的测定方法。本发明测定过程中，溶解时样品采用氯酸钾饱和硝酸溶液进行分解样品，加入氯化铵消除硅的干扰，然后在硫酸作用下消除硫、锑、砷等干扰元素；再采用氨水-氯化铵沉淀分离法消除铜元素的干扰，在酸性介质中，以磺基水杨酸溶液为指示剂，用na2edta标准溶液滴定；采用本发明方法测定铅锌原矿中铁的含量，其分析数据的精密度好、准确度高。

2、为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

3、本发明提供一种铅锌原矿中铁量的测定方法，所述测定方法包括以下步骤：

4、a、称取铅锌原矿样品(精确至0.0001g)于烧杯中，然后加入氯酸钾饱和硝酸溶液，盖上表面皿，加热至200℃～300℃下溶解样品，待样品完全溶解后进行蒸发浓缩，浓缩后冷却至室温；接着加入硫酸(ρ为1.98g/ml)继续加热至冒硫酸浓白烟，并保持1min～3min，取下冷却至室温；

5、b、然后用水冲洗表面皿及烧杯杯壁，接着加入水并加热至200℃～300℃下溶解盐类，溶解后冷却至室温；然后加入氯化铵摇匀，并采用氨水(ρ为0.90g/ml)中和氢氧化铁沉淀完全并过量；接着在200℃～300℃下加热煮沸4～6min，煮沸后用定性快速滤纸过滤，用氨水-氯化铵洗液洗涤烧杯4次～5次、洗涤沉淀8次～10次，弃去滤液，得到红褐色胶状氢氧化铁沉淀；

6、c、滴加50℃～80℃的盐酸(1+1)溶解所得氢氧化铁沉淀于原烧杯中，滤纸用50℃～80℃的盐酸(1+1)和80℃～100℃的水交替洗涤至滤纸无黄色为止；

7、d、然后加热浓缩烧杯中的溶液，浓缩后加入40℃～60℃的热水，采用盐酸(1+1)和氨水(1+1)调节溶液ph值为1.0～1.8(ph计)，接着加热溶液至70℃～80℃，然后加入磺基水杨酸溶液，最后用浓度为0.05mol/l的na2edta标准溶液滴定溶液由紫红色变为黄色为终点；

8、e、分析计算铁的含量：铁含量以铁质量分数计，数值以％表示，计算结果表示到小数点后2位，按式(2)计算；

9、

10、式中：c—na2edta标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每毫升mol/ml；

11、m—样品的质量，单位为克g；

12、v2—滴定样品时消耗na2edta标准滴定溶液的体积，单位为毫升ml；

13、v0—滴定空白时消耗na2edta标准滴定溶液的体积，单位为毫升ml；

14、55.85—铁的摩尔质量，单位为克每摩尔g/mol。

15、根据上述的铅锌原矿中铁量的测定方法，步骤a中所述铅锌原矿样品进行测定前，先通过0.100mm孔筛进行筛分，然后在105±5℃条件下烘干2h，置于干燥器中冷却至室温，备用。

16、根据上述的铅锌原矿中铁量的测定方法，所述铅锌原矿中铁量测定的范围为4％～40％。

17、根据上述的铅锌原矿中铁量的测定方法，当铅锌原矿中铁的质量百分含量≤10％时，步骤a中样品的称样质量为0.5g，氯酸钾饱和硝酸溶液的加入量为20ml，蒸发浓缩至溶液体积为3ml～5ml，硫酸(ρ为1.98g/ml)的加入量为5ml；步骤b中加入水至50ml，氯化铵的加入量为3g～6g，氨水的加入量为使氢氧化铁沉淀完全溶解并过量5ml；步骤d中加热浓缩烧杯中的溶液体积至2ml，热水的加入量为100ml，磺基水杨酸溶液的加入量为2ml。

18、根据上述的铅锌原矿中铁量的测定方法，当铅锌原矿中铁的质量百分含量为10％～40％时，步骤a中样品的称样质量为0.2g，氯酸钾饱和硝酸溶液的加入量为20ml，蒸发浓缩至溶液体积为3ml～5ml，硫酸(ρ为1.98g/ml)的加入量为5ml；步骤b中加入水至50ml，氯化铵的加入量为3g～6g，氨水的加入量为使氢氧化铁沉淀完全溶解并过量5ml；步骤d中加热浓缩烧杯中的溶液体积至2ml，热水的加入量为100ml，磺基水杨酸溶液的加入量为2ml。

19、根据上述的铅锌原矿中铁量的测定方法，所述氯酸钾饱和硝酸溶液的配制方法为：在常温下，将氯酸钾缓慢加入1000ml的硝酸(ρ为1.42g/ml)中，不断搅拌，直到硝酸溶液中存在不溶解的氯酸钾时，溶液已经达到饱和，得到氯酸钾饱和硝酸溶液；

20、所述盐酸(1+1)的配制方法：将50ml盐酸(ρ为1.19g/ml)缓慢注入50ml蒸馏水中，边加入边搅拌，搅拌均匀后得到盐酸(1+1)；

21、所述氨水(1+1)的配制方法：将50ml氨水(ρ为0.90g/ml)缓慢注入50ml蒸馏水中，搅拌均匀，得到氨水(1+1)；

22、所述氨水-氯化铵洗液的配制方法：称取50克氯化铵溶解于1000ml水中，加入40ml氨水(ρ为0.90g/ml)摇匀，得到氨水-氯化铵洗液；

23、所述磺基水杨酸溶液的配制方法：称取1g磺基水杨酸于100ml水中，摇匀，得到浓度为10g/l的磺基水杨酸溶液。

24、根据上述的铅锌原矿中铁量的测定方法，所述0.05mol/l的乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液即na2edta标准溶液的配制方法：

25、1)称取20g乙二胺四乙酸二钠于500ml烧杯中，加入50℃～100℃的水300ml进行溶解，溶解后冷却至室温，然后移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，放置3～4天后标定，标定后得到na2edta标准溶液；

26、2)称取金属铁丝0.05g置于250ml烧杯中，加入20ml硝酸(1+1)，然后加热至200℃～300℃下进行溶解，充分溶解后进行蒸发，蒸至烧杯中溶液剩余1ml～2ml，然后冷却至室温；接着加入10ml盐酸，加热至200℃～300℃下溶解，溶解后蒸至溶液体积为2ml、冷却至室温，然后加入100ml水加热至200℃～300℃下溶解盐类(烧杯内溶液清亮表示盐类已溶解)，采用盐酸(1+1)和氨水(1+1)调节溶液ph值为1.0～1.8(ph计)，加热溶液至70℃～80℃，然后加入2ml磺基水杨酸溶液，用na2edta标准溶液滴定溶液由紫红色变为黄色为终点；随同做空白试验；

27、按式(1)计算na2edta标准溶液的浓度：

28、

29、式中：

30、c—na2edta标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每毫升mol/ml；

31、m0—称取铁丝的质量，单位为克g；

32、v1—标定时消耗na2edta标准滴定溶液的体积，单位为毫升ml；

33、v0—标定时空白试验消耗na2edta标准滴定溶液的体积，单位为毫升ml；

34、55.85—铁的摩尔质量，单位为克每摩尔g/mol；

35、平行标定3分，结果保留四位有效数字，其极差值≤2×10-7mol/ml时，取其平均值，否则重新标定。

36、根据上述的铅锌原矿中铁量的测定方法，所述硝酸(1+1)的配制方法：将50ml硝酸(ρ为1.42g/ml)缓慢注入50ml蒸馏水中，边加入边搅拌，搅拌均匀后得到硝酸(1+1)；

37、所述盐酸(1+1)的配制方法：将50ml盐酸(ρ为1.19g/ml)缓慢注入50ml蒸馏水中，边加入边搅拌，搅拌均匀后得到盐酸(1+1)；

38、所述氨水(1+1)的配制方法：将50ml氨水(ρ为0.90g/ml)缓慢注入50ml蒸馏水中，搅拌均匀，得到氨水(1+1)。

39、本发明测定方法的原理：铅锌原矿样品经氯酸钾饱和硝酸溶液、硫酸溶解，然后采用氯化铵、氨水分离氢氧化铁沉淀，用盐酸溶解沉淀，调节其ph值为1.0～1.8，保持溶液温度在70℃～80℃，以磺基水杨酸溶液为指示剂，用na2edta标准滴定溶液滴定溶液由紫红色变为黄色为终点。

40、本发明的积极有益效果：

41、1、本发明测定方法中，采用氯酸钾饱和硝酸溶液溶解样品，样品溶解更完全，精密好、准确度高；溶解样品过程改进后大大缩短了溶样时间，保证了样品分析结果的及时性；采用氯化铵-氨水沉淀分离法，消除了铜的干扰，使滴定终点更明显；采用na2edta标准溶液滴定，对环境没有污染，有利于环保。

42、2、本发明测定方法，分析步骤简单易学，操作人员容易掌握；测定范围广，可满足4％～40％铅锌原矿中铁元素的分析。本发明方法经过长期验证，分析数据的精密度好、准确度高，分析结果令人满意。

43、综上所述，本发明方法为铅锌原矿中铁元素的分析提供了分析依据；改变溶样方法大大缩短了测定时间，保证了样品分析结果的及时性；改变标准滴定溶液，减少了对环境的污染；分析步骤简单易学，操作人员容易掌握，精密度好、准确率高，该分析方法已在本单位推广使用，适合于实际生产，完全能够满足铅锌原矿贸易结算。

44、四、具体实施方式：

45、以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明技术方案保护的范围。

46、以下实施例中，采用的铅锌原矿样品进行测定前，先通过0.100mm孔筛进行筛分，然后在105±5℃条件下烘干2h，置于干燥器中冷却至室温，备用。

47、所述氯酸钾饱和硝酸溶液的配制方法为：在常温下，将氯酸钾缓慢加入1000ml的硝酸(ρ为1.42g/ml)中，不断搅拌，直到硝酸溶液中存在不溶解的氯酸钾时，溶液已经达到饱和，得到氯酸钾饱和硝酸溶液。

48、所述盐酸(1+1)的配制方法：将50ml盐酸(ρ为1.19g/ml)缓慢注入50ml蒸馏水中，边加入边搅拌，搅拌均匀后得到盐酸(1+1)。

49、所述氨水(1+1)的配制方法：将50ml氨水(ρ为0.90g/ml)缓慢注入50ml蒸馏水中，搅拌均匀，得到氨水(1+1)。

50、所述硝酸(1+1)的配制方法：将50ml硝酸(ρ为1.42g/ml)缓慢注入50ml蒸馏水中，边加入边搅拌，搅拌均匀后得到硝酸(1+1)。

51、所述氨水-氯化铵洗液的配制方法：称取50克氯化铵溶解于1000ml水中，加入40ml氨水(ρ为0.90g/ml)摇匀，得到氨水-氯化铵洗液。

52、所述磺基水杨酸溶液的配制方法：称取1g磺基水杨酸于100ml水中，摇匀，得到浓度为10g/l的磺基水杨酸溶液。

53、所述0.05mol/l的乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液即na2edta标准溶液的配制方法：

54、1)称取20g乙二胺四乙酸二钠于500ml烧杯中，加入50℃～100℃的水300ml进行溶解，溶解后冷却至室温，然后移入1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，放置3～4天后标定，标定后得到na2edta标准溶液；

55、2)称取金属铁丝0.05g置于250ml烧杯中，加入20ml硝酸(1+1)，然后加热至200℃～300℃下进行溶解，充分溶解后进行蒸发，蒸至烧杯中溶液剩余1ml～2ml，然后冷却至室温；接着加入10ml盐酸，加热至200℃～300℃下溶解，溶解后蒸至溶液体积为2ml、冷却至室温，然后加入100ml水加热至200℃～300℃下溶解盐类(烧杯内溶液清亮表示盐类已溶解)，采用盐酸(1+1)和氨水(1+1)调节溶液ph值为1.0～1.8(ph计)，加热溶液至70℃～80℃，然后加入2ml磺基水杨酸溶液，用na2edta标准溶液滴定溶液由紫红色变为黄色为终点；随同做空白试验；

56、按式(1)计算na2edta标准溶液的浓度：

57、

58、式中：

59、c—na2edta标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每毫升mol/ml；

60、m0—称取铁丝的质量，单位为克g；

61、v1—标定时消耗na2edta标准滴定溶液的体积，单位为毫升ml；

62、v0—标定时空白试验消耗na2edta标准滴定溶液的体积，单位为毫升ml；

63、55.85—铁的摩尔质量，单位为克每摩尔g/mol；

64、平行标定3分，结果保留四位有效数字，其极差值≤2×10-7mol/ml时，取其平均值，否则重新标定。

65、实施例中采用的盐酸密度ρ为1.19g/ml、硝酸密度ρ为1.42g/ml、硫酸密度ρ为1.98g/ml、氨水密度ρ为0.90g/ml。

66、实施例1：

67、本发明铅锌原矿中铁量的测定方法，该测定方法的详细步骤如下：

68、a、称取1#铅锌原矿样品0.5g(精确至0.0001g)于250ml烧杯中，然后加入20ml氯酸钾饱和硝酸溶液，盖上表面皿，加热至260±2℃下溶解样品，待样品完全溶解后进行蒸发，蒸发至溶液体积为5ml，然后冷却至室温；接着加入5ml硫酸继续加热至冒硫酸浓白烟，并保持2min，取下冷却至室温；

69、b、然后用水冲洗表面皿及烧杯杯壁，接着加水至50ml，加热至260±2℃下溶解盐类，溶解后冷却至室温；然后加入4g氯化铵摇匀，并采用氨水中和氢氧化铁沉淀完全并过量5ml；接着在260±2℃下加热煮沸5min，煮沸后用定性快速滤纸过滤，用氨水-氯化铵洗液洗涤烧杯5次、洗涤沉淀8次，弃去滤液，得到红褐色胶状氢氧化铁沉淀；

70、c、滴加60～70℃的热盐酸(1+1)溶解所得氢氧化铁沉淀于原烧杯中，滤纸用60℃～70℃的热盐酸(1+1)和80℃～90℃的热水交替洗涤至滤纸无黄色为止；

71、d、然后加热浓缩烧杯中的溶液至2ml，浓缩后加入100ml、50℃～55℃的热水，采用盐酸(1+1)和氨水(1+1)调节溶液ph值为1.5(ph计)，接着加热溶液至70℃，然后加入2ml磺基水杨酸溶液，最后用浓度为0.05mol/l的na2edta标准溶液滴定溶液由紫红色变为黄色为终点；

72、e、分析计算铁的含量：铁含量以铁质量分数计，数值以％表示，计算结果表示到小数点后2位，按式(2)计算；

73、

74、式中：c—na2edta标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每毫升mol/ml；

75、m—样品的质量，单位为克g；

76、v2—滴定样品时消耗na2edta标准滴定溶液的体积，单位为毫升ml；

77、v0—滴定空白时消耗na2edta标准滴定溶液的体积，单位为毫升ml；

78、55.85—铁的摩尔质量，单位为克每摩尔g/mol。

79、本实施例1#铅锌原矿样品在同样测定条件下进行了11次重复测定，其测定结果及其精密度情况详见表1。

80、实施例2：

81、本发明铅锌原矿中铁量的测定方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：

82、步骤a中：称取2#铅锌原矿样品0.2g加入250ml烧杯中。

83、本实施例2#铅锌原矿样品在同样测定条件下进行了11次重复测定，其测定结果及其精密度情况详见表1。

84、实施例3：

85、本发明铅锌原矿中铁量的测定方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：

86、步骤a中：称取3#铅锌原矿样品0.2g加入250ml烧杯中。

87、本实施例3#铅锌原矿样品在同样测定条件下进行了11次重复测定，其测定结果及其精密度情况详见表1。

88、实施例4：

89、本发明铅锌原矿中铁量的测定方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：

90、步骤a中：称取4#铅锌原矿样品0.2g加入250ml烧杯中。

91、本实施例4#铅锌原矿样品在同样测定条件下进行了11次重复测定，其测定结果及其精密度情况详见表1。

92、实施例5：

93、本发明铅锌原矿中铁量的测定方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：

94、步骤a中：称取5#铅锌原矿样品0.2g加入250ml烧杯中。

95、本实施例5#铅锌原矿样品在同样测定条件下进行了11次重复测定，其测定结果及其精密度情况详见表1。

96、表1本发明实施例1-5测定结果及其精密度

97、

98、由表1数据表明，本发明对样品的独立测定结果的平均值进行统计，计算平均值和测定结果的相对标准偏差可知，该方法测定结果的相对标准偏差小于1.0％，证明本发明测定方法的精密度良好。

99、加标回收试验：

100、以上述实施例3中称取的3#样品和实施例5中称取的5#样品为例，分别加入一定量的铁标准溶液进行加标回收试验，按照与本发明实施例1相同的测定方法，对样品中铁含量进行分析。分析结果详见表2。

101、表2本发明实施例的加标回收试验结果

102、

103、由表2所得数据可以看出，样品分别加入一定量的铁量进行加标回收试验，回收率为95.90～101.20％，证明本发明测定方法准确度良好。

104、共存元素的试验：

105、1)铅锌原矿中的铜、镍可在氨水沉淀生成氢氧化铁时过滤分离，不影响铁的测定；其他元素如铅、镁、锌、钙等可以通过控制溶液的ph值1.0～1.8时，不干扰铁的测定；铁和铋与edta的络合反应所需要的ph值条件相近，铅锌原矿中铋的含量很低，可以不考虑对铁的干扰。

106、2)铝元素干扰试验：

107、称取8份0.0143g三氧化二铁(模拟称取0.2g样品，铁含量为5.00％)，少量水润湿，加10ml盐酸(1+1)加热溶解，此时按照表1加入铝标液(1000ug/ml)，并按照与本发明实施例1相同的测定方法进行测定，测定结果详见表3。

108、表3铝元素对铁的干扰

109、 铝加入量(mg) 加入后铝的含量％ 铁测定值％ 铁回收率％ 2 1.0 4.96 99.2 4 2.0 4.98 99.6 6 3.0 5.01 100.2 8 4.0 5.01 100.2 10 5.0 5.03 100.6 12 6.0 5.08 101.6 15 7.5 5.17 103.4 20 10.0 5.23 104.6

110、由表3中数据可见，铁的回收率在90％～110％之间，符合回收率实验，从滴定温度和滴定ph值的实验中可知，严格控制滴定温度和ph值，可以避免铝的干扰。

111、3)混合元素的干扰试验：

112、以上述本发明实施例4中称取的4#样品和实施例5称取的5#样品为例，加入10ml混合标准样品100ug/ml(al、as、cu、zn、ga、mg、pb、sb、bi、ni、ti、mn等)：试样量为0.2g；测定结果详见表4。

113、表4共存元素对铁的干扰

114、

115、由表4中数据可见，测定结果精密度良好，与精密度测定结果吻合，表明共存元素不干扰测定结果。