燃烧-中和滴定法测定锌精矿焙砂中的硫

张 晨

(北京矿冶研究总院，北京 102628 )

燃烧-中和滴定法测定锌精矿焙砂中的硫

张 晨

(北京矿冶研究总院，北京 102628 )

研究了燃烧中和滴定法测定锌精矿焙砂中硫量的测定方法，并对其中的碳、砷、氟元素的干扰问题进行了研究。研究发现样品中碳、砷质量百分数低于1.00%、氟含量低于0.10%时均不影响硫的测定，但氟含量高于0.10%时会对硫的测定产生干扰，而且氟含量越高，对硫的结果影响越大。实验结果表明，方法的相对标准偏差小于3%，与其它经典方法的测定结果比对表明，方法准确、可靠。

锌焙砂；硫；燃烧-中和滴定法

0 前言

锌精矿是我国重要的有色矿产品之一，化学成分主要为锌、硫、铁、硅等元素，是生产锌的主要原料。锌焙砂是锌精矿经焙烧后所得的产物，主要含氧化锌、硫酸锌、硫化锌等，主要用于锌的冶炼。锌精矿及锌焙砂冶炼过程中生成的二氧化硫是生产工业硫酸的原料。目前锌精矿及锌焙砂中硫量的测定主要采用燃烧中和滴定法[1]。该方法因操作简单、准确度好、测定范围较高频燃烧红外吸收光谱法[2-3]线性范围宽而广泛应用，但是样品中高含量的碳、砷、氟元素会干扰硫量的测定，因此，研究了不同含量的碳、砷、氟含量对硫量的干扰，得出了燃烧中和法测定锌精矿及锌焙砂中硫量的干扰条件。

1 实验部分

1.1 主要试剂

线状氧化铜(ωCuO>99.95%)、硫酸铅(基准试剂)、过氧化氢溶液(30%)、过氧化氢吸收液(1 L溶液中含50 mL过氧化氢、2 mL甲基红-次甲基蓝混合指示剂)、甲基红-次甲基蓝混合指示剂[甲基红乙醇溶液(1.2 g/L)和次甲基蓝溶液(1.6 g/L)，使用前按等体积混合]、氢氧化钠标准滴定溶液(约0.015 mol/L，经硫酸铅基准试剂标定)。分析中所用试剂均为分析纯，所用水为去离子水或蒸馏水或相当纯度的水。

1.2 主要仪器

主要仪器及实验装置图见图1。

图1 燃烧中和滴定法测硫装置示意图Figure 1 A schematic diagram of a combustion-neutralization titrimetric system for determination of sulfur content.1-废液瓶；2-真空泵；3-气体缓冲瓶;4-进气活塞；5-洗气瓶；6，7-洗气瓶(分别盛有浓硫酸和重铬酸钾-硫酸洗液);8-干燥塔；9-管式电炉；10-吸收瓶；11-导气管；12-出气活塞；13-磁管(18 mm20 mm600 mm)；14-铂铑-铂热电偶；15-配电箱；16-调压变压器；17-过氧化氢吸收液；18-氢氧化钠标准滴定溶液；19-滴定管

1.3 实验方法

按(图1)连接好装置，接通电源，使炉温升至1 250～1 300 ℃(不论使用新旧燃烧管，在开始前，均应在1 250℃～1 300℃充分燃烧，并预烧1～2个试验样品后，方可进行正式试料的测定。)。准确称取0.100 0 g样品于瓷舟中，加入0.3～0.4 g线状氧化铜，置于干燥器中。开启真空泵，检查装置的气密性，调节气流，使过氧化氢吸收液自动吸入约100 mL于吸收瓶内，滴加氢氧化钠标准滴定溶液至吸收液呈亮绿色，且1 min内颜色不发生变化。用镍铬丝将盛有试料的瓷舟迅速推入燃烧管温度最高处，立即塞紧橡胶塞进行燃烧吸收。边吸收边用氢氧化钠标准滴定溶液滴定，直至过氧化氢吸收液变为亮绿色且1 mim内颜色不再发生变化。记下消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积。

1.4 分析结果的计算

硫量以硫的质量分数ws计，数值以%表示，按式(1)计算：

(2)

式中:

c—— 氢氧化钠标准滴定溶液实际浓度，mol/L；

32.06——硫的摩尔质量，g/mol；

V2——测定时滴定试料溶液消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL；

V3——测定时滴定空白试验溶液消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL；

m——试料的质量，g。

计算结果精确至小数点后2位。

2 结果和讨论

2.1 干扰实验

燃烧中和滴定法测定样品中硫含量时，样品中碳、氟、砷含量会对结果产生影响，因此在样品中加入不同含量的干扰元素进行了干扰实验。

称取0.100 0 g样品2#于瓷舟中，并分别加入0.003 0 g及0.030 0 g铸铁标样(C质量百分数为3.32%，S质量百分数为0.107%)于瓷舟中，则样品中碳的质量百分数为0.10%、1.00%；称取0.100 0 g样品2#于瓷舟中，分别加入0.007 8 g和0.078 7 g铅精矿标样[BY0111-1，As(1.27%)，S(1.13%)]于瓷舟中，样品中As质量百分数分别为0.10%和1.00%；在样品2#中添加不同含量的氟化钠制得氟质量百分数为0.10%、0.20%、0.30%、0.50%、1.00%的样品。按照上述实验方法进行实验，测定不同碳、砷、氟含量的样品中硫含量。实验结果见表1(含碳样品中硫量为测得硫含量减去铸铁中硫含量；含砷样品中硫量为测得硫含量减去铅精矿中硫含量。)。

由表1可以看出，样品含碳量在1.00%以内，对样品中S含量的测定不会产生干扰。当样品中F含量高于0.10%时，会对S的测定产生干扰，而且F含量越高，对S的结果影响越大，F含量为0.10%时，对结果的影响不大。上述结果表明：当样品中含碳、砷含量低于1%时，氟含量低于0.10%时对硫量的测定无干扰。

2.2 方法比对实验

为了验证实验方法的准确性，采用高频燃烧红外吸收光谱法，以及重量法对3个锌精矿焙砂样品中硫的含量进行了测定，测定结果见表2。

表1 不同碳、砷、氟含量对锌精矿焙砂中硫含量影响

Table 1 Effects of different contents of C, As, F on the determination of sulfur on zinc concentrated calcine/%

编号No．2#测定值Measuredvalue样品中加入C量AddingCinsamples样品中加入F量AddingFinsamples样品中加入As量AddingAsinsamples010100010020030050100010100133934133434934736335942633633823393453323483593553694193363443343434134435535236842134434743333443343413623543764163363435333335342345362372357419346347633333433634355362369427349335734533333337363358368406348344平均值Average337339336343358359367419342343

表2 不同方法结果比对Table 2 Comparison of the results obtained using different methods /%

表2结果表明，三种测定方法结果基本吻合，证明了燃烧中和滴定法测定锌精矿焙砂中硫含量的准确性。高频燃烧红外吸收光谱法由于成本较高，并没有普遍使用；重量法因操作时间长，流程复杂并没有得到很好的推广，因此选择燃烧中和滴定法测定锌精矿焙砂中硫含量。

2.3 样品中杂质元素的测定

对锌精矿焙砂样品中含碳量，含氟量和含硫量进行了测定，结果见表3。

表3 锌精矿焙砂样品中C、As、F含量

Table 3 Contents of C,As, F in zinc calcine/%

测定元素Elements1#2#3#C00220063018F<002<002<002As010<001011

由表3看出，锌精矿焙砂样品中碳、砷、氟含量均较低，不会对测定结果产生干扰。

2.4 精密度实验

选取3个不同含量锌精矿焙砂，按实验方法对其中的硫进行11次平行测定，进行精密度实验，分析结果见表4。

表4 锌精矿焙砂精密度实验Table 4 Precision tests for zinc concentrated calcine(n=11) /%

表4结果表明，燃烧中和滴定法测定锌精矿及锌焙砂中硫含量，结果重现性满足实验要求，证明该方法的稳定性良好。

3 结语

通过燃烧中和滴定法测定锌精矿焙砂中的硫含量的一系列条件实验，以及精密度和准确度实验，结果表明，样品中碳，砷元素含量低于1.00%，氟元素含量低于0.10%时，不影响硫量的测定，方法精密度和准确度符合要求，方法操作简便，能够满足分析要求。

[1] 陈日初. 燃烧-中和滴定法连续测定锌精矿、锌焙砂等物料中的硫[J].中国有色冶金(ChinaNonferrousMetallurgy),2001,30(5):94-95.

[2] 王楠,童晓旻,高春英.高频燃烧-红外吸收光谱法测定钢铁中超低含量的碳硫[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(4):39-41.

[3] 骆月英.高频燃烧红外吸收光谱法测定碳酸钴中的硫[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2013,3(4):49-51.

Determination of Sulfur Content in Zinc Concentrate Calcine byCombustion-Neutralization Titrimetric Method

ZHANG Chen

(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing102628)

The combustion-neutralization titrimetric method was employed to determine sulfur content in zinc concentrate calcine. The interference problem caused by carbon, arsenic, fluorine element were studied. The results showed that there were no influence on sulfur determination when carbon and arsenic content were less than 1% and fluorine content was less than 0.1% . However, if fluorine content was higher than 0.10% , interference was observed, and the higher the fluorine content, the greater was the interference . The results showed that the relative standard deviation was less than 3%. Comparing with the results obtained by other classic methods, the results in this paper were accurate and reliable.

zinc calcine；sulfur；combustion neutralization of titrimetric method

2016-02-17

2016-04-07

张晨 女，助理工程师，主要从事矿石中不同金属元素及杂项元素的分析研究。E-mail:452005056@qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.03.011

O655.2

A

2095-1035(2016)03-0047-03