重铬酸钾滴定法测定全铁的方法探讨

2015-11-26魏晶晶张志刚

新疆有色金属 2015年3期

魏晶晶张志刚

（新疆地矿局第一区调大队乌鲁木齐 830013）

铁矿石中铁含量测定的客观性和准确度对评定铁矿石的等级和制定冶炼工艺具有重要的意义。测定含铁量高的试样时，采用硫-磷混酸分解，氯化亚锡为还原剂的重铬酸钾滴定法。该法比较方便，过量的氯化亚锡很容易除去，重铬酸钾滴液比较稳定，可直接作为标准溶液，在盐酸溶液中以二苯胺磺酸钠作为指示剂，滴定终点变化很明显，受温度影响较小，因此测定的结果准确[1-3]。

1 方法提要

矿样用硫酸、磷酸混酸溶解，在盐酸介质中用二氯化锡将Fe3+还原到Fe2+，过量的二氯化锡用氯化高汞除去后，用重铬酸钾标准溶液滴定，所消耗的重铬酸钾溶液计算铁的含量。

2 实验部分

2.1 标准溶液和主要试剂

重铬酸钾标准溶液：准确称取在105 ℃烘干2 h的重铬酸钾3.5128 g于烧杯中。以少量水溶解，移入2 000 mL 容量瓶中，蒸馏水稀至刻度，摇匀。配制后得到滴定度T(Fe/K2CrO7)=2 mg/mL。主要试剂：硫-磷酸混酸1∶1；盐酸1∶1；二氯化锡15%；氯化高汞5%；二苯胺黄酸钠0.5%。

2.2 铁矿石中铁的测定和计算

称取样品0.2000 g 于250 mL 锥形瓶中，加1∶1硫-磷混酸10 mL 于高温电炉上，近沸时滴加硝酸1 mL，产生的SO3白烟至锥形瓶的2/3 处时取下，冷却。加入1∶1 盐酸30 mL，摇匀。将锥形瓶放在小电炉上加热至接近沸时取下，趁热用15%二氯化锡滴定还原，直到无黄色时再过量2滴。将锥形瓶置流水中冷却，加5%氯化高汞溶液10 mL，摇匀。放置3～5 min，加0.5%二苯胺磺酸钠指示剂3滴，用蒸馏水稀至100～120 mL，用重铬酸钾标准溶液滴到紫色（半分钟不褪色为止）。Fe含量计算公式为：

式中：T 为重铬酸钾标准溶液对铁的滴定度(g/mL)；V 为重铬酸钾的消耗量（mL）；m 为称取试样重量（g）。

3 结果与讨论

3.1 分析结果对照

用铁矿石标准物质为样品，准确称取0.2000 g TFe-1a、TFe-3、TFe-5、TFe-9 样品三份，按测试条件，测试试样中铁的含量见表1。

表1 分析结果对照

由表1可知，对铁矿石标准样品中铁含量的测定结果与标准值基本一致。

3.2 注意事项

（1）滴定条件：在1 mol·L-1HCl 溶液中，在室温下不受Cl-还原作用的影响，可在HCl 溶液中进行滴定。

（2）硫-磷混合酸的作用：在滴定过程中生成的三价铁能氧化指示剂，使终点过早出现，加入磷酸后，它能与滴定过程中所产生的三价铁，形成无色的[Fe(PO4)2]3-络离子，从而降低了Fe3+/Fe2+的氧化还原电位，使三价铁不致氧化指示剂，同时还可以避免三价铁的黄色影响终点的观察。实验证明，试液中含硫-磷酸各5 mL为宜。

（3）在熔样过程中，应在高温炉上快速溶解，在溶解过程中，不断摇动三角瓶，当硫酸冒烟腾空2～3 cm 时，立即拿下来，时间过长会形成难溶的焦硫酸盐，影响滴定[4]。冷却时应当自然冷却，忌用流水冷却，防止三角瓶炸裂。待冷却后，放置时间过长，再加水洗时，会出现絮状物，因此在冷却至40 ℃时，即加水洗后，加盐酸溶解。很多样品冷却后，三角瓶底部会有结块出现，应加盐酸后，摇动，直至全部溶解后，才能加热继续溶解，否则样品易溅出造成样品损失。

（4）用氯化亚锡还原必须在较浓的酸度下进行。还原温度不能低于60 ℃，否则还原反应进行缓慢；温度太高FeCl3要挥发。同时溶液的体积不能太大，太大难以观察还原终点。而且氯化亚锡易水解，生成碱式盐沉淀。配制时需先加入适量盐酸抑制水解[5]。

（5）氯化高汞的氧化作用不是在瞬息之间进行的，特别是当溶液的酸度较高时，汞的沉淀产生较慢。所以加氯化高汞后，应放置3～5 min 待其作用完全后，方可用重铬酸钾标准溶液滴定。

3.3 还原放置时间的影响

实验证明：只要还原时加入氯化亚锡过量足够，将其置于冷水中冷却，放置2～3 h，完成滴定对测定影响不大，但一般均在1～2 h内完成滴定，见表2。

表2 还原放置的影响

3.4 杂质元素的影响

由于二氯化锡能将Cu(Ⅱ)还原为Cu(I)，能被重铬酸钾氧化，同时铜离子又能促进Fe(Ⅱ)能被空气中的氧氧化，所以试样含铜高时干扰测定。同时，由于铜有催化作用，使钨蓝褪色，因此，样品中的铜含量高时，钨蓝有褪色现象，这时应立即用重铬酸钾滴定，当含铜量高时，必须用氨水分离。而样品中的含有铝、钼、砷、锑等杂质时，由于都能被二氯化锡还原后被重铬酸钾氧化，导致结果偏高。而钡量高于0.5%时，影响Ⅱ测定终点的观察。当钴、镍含量高时，由于离子本身具有颜色。使铁(Ⅲ)被还原时不易观察但加氨水可使铁与上述杂质分离。当样品的中硅含量较高时，易在溶液中形成大量的絮状沉淀，吸附、包裹铁。导致结果偏低，可在熔样过程中加入几滴氢氟酸处理。