分光光度法测定镍基体料炉渣中的全铁量*

王彩华，赖 心，谢 辉，孙红英，周志平，李 沁

广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院)分析测试中心，广东 广州 510650



分光光度法测定镍基体料炉渣中的全铁量*

王彩华，赖 心，谢 辉，孙红英，周志平，李 沁

广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院)分析测试中心，广东 广州 510650

镍基体料炉渣的含铁量在1.0%～10.0%之间，采用磺基水杨酸分光光度法对其全铁含量进行测定．实验结果显示，该法的相对标准偏差为0.27%～1.23%(n=11)，加标回收率为96.40%～102.13%．该法重复性较好、精密度较高、测得结果准确度可靠，能满足分析的要求．

镍基体料炉渣；全铁；磺基水杨酸；分光光度法

镍基体料炉渣是镍矿火法冶炼镍基体料的渣料，其含铁量在1.0%～10.0%之间．镍基体料炉渣中铁量测定通常采用三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法、磺基水杨酸分光光度法及邻菲啰啉光度法．邻菲啰啉光度法灵敏度高，但仅适应于含铁量为0.01%～2%的试样；三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法分析结果准确，但存在流程冗长的缺点．经比较，本研究采用磺基水杨酸分光光度法测定镍基体料炉渣中全铁量，该法稳定可靠且快速，实用性强，能够很好地满足分析的需求．

1 实验部分

1.1 试剂制备

实验所用试剂为氢氧化钠、过氧化钠、氯化铵、磺基水杨酸、盐酸(ρ=1.19 g/mL)、氨水(ρ=0.88 g/mL)，所使用的试剂均为分析纯，所使用的水均为二级水．

氨水-氯化铵洗液：称取27 g氯化铵于1 L烧杯中，加入175 mL氨水，稀释至500 mL，搅拌使其溶解．

硫氰酸钾溶液(200 g/L)：称取20 g硫氰酸钾于200 mL烧杯中，加入100 mL水，搅拌使其溶解．

盐酸羟胺溶液(100 g/L)：称取25 g盐酸羟胺于300 mL的烧杯中，加入250 mL水，混匀，保存于棕色瓶中．

磺基水杨酸溶液(250 g/L)：移取125 g磺基水杨酸于300 mL烧杯中，稀释至500 mL，混匀，保存于棕色瓶中．

铁标准溶液：移取市售铁标准溶液(1 g/ L)5.00 mL于200 mL的容量瓶中，加入20 mL盐酸，稀释至刻度，此溶液中含铁量为25.00 mg/L．

1.2 试 样

首先按GB/T 2007.2中规定的方法制备试样，其编号分别为SZ-1，LZ-2，ZZ-10和ZZ-0．试样应全部通过0.08 mm的筛孔，并在温度105～110 ℃下干燥至恒重，然后置于干燥器中冷却至室温．

1.3 实验方法

称取试样0.15 g(准确至0.0001 g，独立地进行两次测定，取其平均值)于50 mL镍坩锅中，加入1 g氢氧化钠，混匀，于电炉板上低温加热至流动后取下，稍冷后加入3 g过氧化钠，于电炉板上逐渐升温加热至过氧化钠显棕色，再将其置于750 ℃马弗炉中熔融至流体呈桔色后取出冷却．将坩埚及熔块置于300 mL烧杯中，少量多次加入约50 mL的温水浸取熔块，待浸取完全后，加入40 mL的盐酸(1+1)以溶解盐类，用水洗涤坩埚，然后将试液冷却至室温．

在用玻棒不停搅拌试液的同时缓慢加入氨水，直至形成的蓝色的镍氨络离子试液颜色不再加深，再过量加入3 mL氨水，继续搅拌试液1 min，放置5 min，用慢速定量滤纸过滤．用氨水-氯化铵洗液洗涤烧杯2次、沉淀3次直至滤纸及滤液无蓝色．用热盐酸(1+1)溶解氢氧化铁沉淀于原烧杯中，热盐酸(1+9)洗涤滤纸及沉淀物至无黄色，再用煮沸的水继续洗涤至滤液滴入硫氰酸钾溶液中不显红色为止，表明滤液中已无Fe3+．将滤液移入200 mL容量瓶中，冷却，用水定容．

移取10.00 mL试液于100 mL容量瓶中，用水稀释至50 mL，加入5 mL盐酸羟胺溶液和5 mL磺基水杨酸溶液，然后用氨水调至溶液的黄色不再加深并过量1 mL，用水定容．放置15 min，于波长420 nm处测定该溶液的吸光度．

分别移取0，2，5，10，20，25和30 mL的铁标准溶液于100 mL容量瓶中，用水稀释至50 mL，加入5 mL盐酸羟胺溶液和5 mL磺基水杨酸溶液，再用氨水调至溶液的黄色不再加深并过量1 mL，用水定容．放置15 min，于波长420 nm处测定溶液的吸光度．

2 结果及讨论

碱熔融浸取法和酸溶法都可较好地分解镍基体料炉渣．但实验证明，碱熔融浸取法分解效果更加彻

底，并且快速．因此，选择碱熔融浸取法分解试料．由于炉渣中可能存在少量金属铁和金属镍，过氧化钠的熔融效果要优于氢氧化钠和硼酸-碳酸钠混合熔剂等碱熔剂．经过反复实验，熔融分解试样时选择镍坩埚作为熔样器皿，过氧化钠的加入量为3 g．

2.1 熔融温度及时间的影响

试料进行熔融时，需要在足够的温度和时间条件下进行．为了确定合适的熔融温度和熔融时间，分别在马弗炉中于650，700，750 和800 ℃下进行熔融实验，结果列于表1．由表1可知，不同温度下的最终熔融状态基本一致，为了在保证熔融温度的前提下尽量缩短熔融时间，故选择熔融温度为750 ℃，熔融时间为4 min．

表1 试料熔融温度及时间

2.2 酸用量的影响

熔块浸出后需用酸进一步溶解．由于盐酸能够彻底溶解盐类，因此进行盐酸不同加入量的溶解实验，结果列于表2．由表2可知，当盐酸(1+1)加入量为30 mL以上时，盐酸可溶解浸取的盐类及镍皮．故选择盐酸的用量为40 mL．

2.3 酸度及显色时间的影响

在不同的pH值溶液中，Fe3+与磺基水杨酸能形成不同的络合物．当溶液pH值为1.8～2.5时，生成褐红色的络合物；当溶液pH值为4.00～8.00时，

表2 盐酸用量

生成褐色的络合物；当溶液pH值为8.00～11.5时，生成稳定的黄色络合物[1]；当溶液pH>12时，磺基水杨酸铁被破坏而生成沉淀[2]．用氨水调节试液的pH值，当用氨水调节至试液黄色不在加深时，再分别加入0.5，1，1.5和2 mL的过量氨水，测得溶液的pH值均在8～10之间，且不影响实验结果，故选择过量氨水的加入量为1 mL．

选取ZZ-0号样品进行显色时间的测定．待试液显色后，分别在5，10，15和20 min后测量试液吸光度[3]，实验结果列于表3．由表3可知，当显色时间超过10 min时，溶液的吸光度达到稳定．故选择显色时间为15 min．

表3 显色时间实验结果

2.4 干扰元素及消除

在实验过程中，如发现氨水调节溶液酸度并过

量后出现沉淀，则表明开始时加入的磺基水杨酸量不够，需补加足够量的磺基水杨酸．由于铝、镁、钙离子能与磺基水杨酸生成无色络合物，故加入足够量的磺基水杨酸对测定结果没有影响．镍离子与氨水形成镍氨络离子可过滤分离，不干扰测定．氯离子、氟离子及硝酸根、硫酸根、磷酸根和硼酸根，对测定结果均无影响[4]．

Mn2+在氨性溶液中能被空气中的氧氧化为棕红色沉淀，而影响测定结果[5]．经实验得知，当比色溶液中锰量少于1 mg时，加入5 mL盐酸羟胺可以完全消除其影响．镍基体料炉渣中w(Mn)最高为0.3%，称取0.15 g试样，溶解后定容到200 mL，分取10 mL，此时显色溶液中锰量少于1 mg，故加入5 mL 盐酸羟胺溶液可完全消除其对测定结果的影响．

移取铁标准溶液200 mL，在定容前加入5%三氧化二铬当量的铬标准溶液，然后与没加入铬标准溶液的铁标准溶液进行显色比对，发现二者吸光度无差别，故此含量的三氧化二铬对测定结果没有影响．

2.5 精密度实验

分别对不同全铁含量的镍基体料炉渣样品进行11次平行测定，测定结果列于表4．

表4 不同全铁含量样品的分析结果

表5 不同全铁含量样品异常值分析结果

根据格拉布斯检验方法，当n=11，a=0.05时，查表得舍弃界限为2.355．由表5可知，不同全铁含量样品的11次检测数据均无异常值，表明该方法重复性较好，精密度较高．

为验证磺基水杨酸分光光度法的准确度，进行了不同方法的对比实验．表6为磺基水杨酸分光光度法测定结果与三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法测得值对照结果．由表6可知，本法的分析结果与滴定法测得的结果相符，表明该方法准确度可靠．

表6 准确度试验结果

2.6 加标回收试验

称取0.15000g试样，加入不同量的铁标准溶液进行加标回收试验，结果列于表7．由表7可知，试样全铁回收率在96.40%～102.13%之间，表明采用磺基水杨酸分光光度法回收全铁，效果较好．

3 结 论

采用磺基水杨酸分光光度法测定镍基体料炉渣中的全铁量(铁含量为1.00%～10.00%)．结果表明，该法的精密度符合要求，全铁的加标回收率在96.40%～102.13%之间，测定结果准确、可靠，方法操作简便，能够满足分析要求．

表7 加标回收试验结果

[1] 李连仲．岩石矿物分析第一分册[M]．第3版．北京：地质出版社，1991：250．

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[3] 陈宙文．磺基水杨酸分光光度法测定钾长石中铁[J]．湖南冶金，1995(5)：52-53．

[4] 孙淑媛，孙龄高，殷齐西，等．矿石及有色金属分析手册[M]．北京：冶金工业出版社，1990：95．

[5] 陈秀花，吴胜杰．磺基水杨酸光度法快速测定锰矿石中铁[J]．冶金分析，2014，34(2)：74-78．

Spectrophotometric determination of total ferro in nickel slag

WANG Caihua，LAI Xin，XIE Hui，SUN Hongying，ZHOU Zhiping，LI Qin

AnalyticalTestingResearchCenterunderGuangzhouResearchInstitudeofNon-ferrousMetalsGuangzhou，Guangzhou510650，China

This paper investigates decomposition of nickel slag, and find the optimum conditions of investigation. The interferences are removed by aqueous ammonia. Thus, at pH8-11.5, the amount of iron (Ⅲ) and sulfosalicylic acid can be determined by the absorbance of its complexes at 420 nm. The relative standard deviations is 0.27%-1.23%(n=11), and the test for recovery rates is ranging from 98.4%-101.2%.

nickel slag；total ferro；sulfosalicylic acid；spectrophotometry

2015-01-23

粤科财字[2014]208号

王彩华(1972-)，女，广东广州人，工程师,大专．

1673-9981(2015)02-0139-04

O657.15

A