EDTA滴定法测定除尘灰中锌含量

顾 锋 朱春要 梁婷婷 董礼男

(江苏省沙钢钢铁研究院 分析测试中心， 江苏 张家港 215625)

EDTA滴定法测定除尘灰中锌含量

顾 锋 朱春要 梁婷婷 董礼男

(江苏省沙钢钢铁研究院 分析测试中心， 江苏 张家港 215625)

采用灰化后再溶解试样的方法，成功解决了除尘灰因碳含量过高而难于溶解的问题；将灰化后的试样以HCl-HNO3-HF-HClO4混酸溶解，在氯酸钾存在下，以铁盐作载体，用氨水沉淀分离大部分铁、铝、铅等元素，以硫脲-氟化物、硫代硫酸钠、抗坏血酸作掩蔽剂，掩蔽剩余少量铜、锡、铁等干扰元素，在pH=5.5～6条件下，以二甲酚橙为指示剂，用EDTA标准溶液滴定得到锌的含量。方法的相对标准偏差在0.75%～2.8%，加标回收率在98.0%～102%。方法操作简便，且分析结果准确度、重现性较好，可以满足生产检验的需要。

除尘灰；灰化；锌；pH值；EDTA；络合滴定

前言

在冶金过程中，从铁前的矿石烧结和煤炭炼焦，到炼铁、炼钢、直至轧钢都会产生大量粉尘，称之为除尘灰。将这些粉尘由除尘设备收集起来，不仅可减少环境污染，而且其本身具有很好的经济价值。大多数企业将回收的除尘灰用作烧结或球团原料，但是除尘灰中的锌等碱金属成分严重地影响了烧结质量，甚至腐蚀高炉设备[1-3]，尤其是锌的氧化物因除尘灰的循环使用会逐渐富集，含量增高，造成结瘤而堵塞管道。因此，制定一种实用而准确的分析方法来测定除尘灰中锌含量对其循环使用具有很好的指导作用。

除尘灰的主要成分为碳、铁、硅、锌、钙、镁和铝的氧化物及少量钛、锰的氧化物，其中游离碳含量较高，故采用先灰化，再将灰化后的试样用混酸酸化溶解的方法进行分析；铁、铝等元素干扰锌的测定，应先分离除去，故用氨水沉淀分离大量的铁、铝等干扰元素后，再以硫脲-氟化物、硫代硫酸钠、抗坏血酸等作为掩蔽剂，掩蔽残留的少量干扰元素，利用锌与EDTA能形成中等稳定的络合物，其PKa=16.3，并且可以在pH为4.5～12的范围内进行螯合滴定的原理，以二甲酚橙作为指示剂，用乙二胺四乙酸二钠标准溶液进行滴定，测定锌含量。样品分析表明，方法溶样完全，简便实用，精密度和准确度良好[4-8]。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

XP204型电子天平(瑞士梅特勒-托利多公司)；N31/H型箱式电阻炉(德国纳博热公司)。

氟化钾溶液(200 g/L)；硫代硫酸钠溶液(100 g/L)；抗坏血酸溶液(50 g/L)；甲基橙溶液(1 g/L)；二甲酚橙(5 g/L)；乙酸-乙酸钠缓冲溶液(pH=5.5～6，200 g乙酸钠溶于适量水中，再加入冰乙酸10 mL，稀释至1 000 mL)。

锌标准溶液(1.00 mg/mL)：准确称取氧化锌基准试剂1.244 9 g,加入5 mL盐酸溶解，移入1 000 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。

EDTA标准溶液(0.005 0 mol/L)：用1.00 mg/mL锌标准溶液标定后使用。

氯酸钾、乙醇、硝酸、盐酸、氨水、硫脲等所用药品均为分析纯试剂；实验用水为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

称取灼烧后的试样0.2 g(精确至0.1 mg)置于250 mL聚四氟乙烯(PTFE)烧杯中，加入10 mL盐酸，低温加热溶解片刻，滴加2 mL硝酸，5 mL氢氟酸，5 mL高氯酸，继续加热至冒高氯酸烟并蒸发至近干，取下稍冷，加入10 mL水，2.0 g氯酸钾，继续加热蒸至5～6 mL，取下加水至体积为100 mL左右，逐滴加入氨水调节pH=8并过量15 mL，加热煮沸约1 min，取下边摇动边加入5 mL氨水，10 mL乙醇，趁热用中速滤纸过滤于250 mL容量瓶中，洗涤烧杯及沉淀4～5次，冷却后定容，混匀待测。

准确移取上述滤液50.00 mL于500 mL锥形瓶中，加热煮沸除去大部分氨(不使氢氧化锌白色沉淀出现，否则再滴加适量氨水)，取下冷却，加入10 mL饱和硫脲，10 mL氟化钾溶液，10 mL抗坏血酸，加入一滴甲基橙指示剂，用盐酸(1+1)中和至溶液变成红色，再滴加稀氨水使溶液变黄，加入10 mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液，摇匀，再加入2～3 mL硫代硫酸钠溶液，摇匀，加入3滴二甲酚橙指示剂，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为亮黄色即为终点。同步进行空白实验。

锌含量(wZn)结果计算如式(1)。

(1)

式中：

V——滴定锌时消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

V0——滴定空白消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

c——EDTA标准溶液的浓度，mol/L；

m——称取试样量，g；

f——分液率；

K——灼烧系数 ；

65.38——锌的摩尔质量，g/mol。

2 结果与讨论

2.1 样品预处理

由于除尘灰中含有较高含量的碳，导致样品很难溶解或颜色难以分辨，影响测定，故必须对样品进行预处理。称取除尘灰试样1.0 g(精确至0.1 mg，105～110 ℃烘干2 h)放入(815±10) ℃灼烧恒重瓷舟中，均匀平铺后，置于马弗炉中，逐渐升温至(815±10) ℃，灼烧1～2 h后至恒重，取出置于干燥器中冷却称重，计算灼烧系数K。

(2)

式中:

m1—灼烧后坩埚和试样质量，g；

m0—坩埚质量，g；

M—试样质量，g。

2.2 样品溶解

除尘灰样品成分复杂，采用盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸冒烟的溶样方法溶解样品，金属离子变成可溶性盐。氢氟酸的加入可以将大部分硅挥发除去，降低硅的干扰。冒高氯酸烟蒸发至近干可以驱赶多余的氢氟酸，防止氢氟酸对容器造成一定的腐蚀，影响测定。

2.3 干扰离子的分离

由于溶液中Fe3+、Al3+、Ti4+、Mg2+等离子含量较高，严重干扰Zn2+的测定，应预先分离除去。在氨性溶液中(pH>10)，大量氨与Zn2+形成锌氨络离子溶于水中，而与Fe3+、Al3+、Ti4+、Mg2+则生成沉淀，故实验中采用氨水预先将高含量的Fe3+、Al3+、Ti4+、Mg2+等离子沉淀分离，滤液直接用于锌的定量分析。实验表明，选择氨水沉淀分离基体Fe3+、Al3+，保证了锌的测定结果的准确度。

2.4 干扰元素的掩蔽

分离后的溶液中仍会存在少量Fe3+、Al3+、Ti4+、Mn2+、Cu2+、Pb2+等离子，干扰Zn2+的准确测定。通过加入抗坏血酸、硫代硫酸钠以掩蔽Fe3+、Mg2+，加入氟化钾掩蔽Al3+、Ti4+、Ca2+、Mn2+、Pb2+，加入硫脲掩蔽Cu2+的方式，排除干扰，方可进行锌的准确滴定。

2.5 精密度实验

任意选取三件除尘灰样品，每件样品进行了8次测量，测定结果见表1。由表1可知，该方法的相对标准偏差在0.75%～2.8%，所测数据精密度良好，重现性实验结果稳定可靠。

表1 实验方法的精密度

2.6 准确度实验

由于无除尘灰标准样品，选择现有的4个锌含量范围较宽的除尘灰试样，采用EDTA滴定法对其中的锌量进行测定，并与常规XRF法和ICP-AES测定方法进行比较，以其3次测定结果的平均值作为测定值，测定结果见表2。由表2可知，本方法测定结果与XRF、ICP-AES测定结果一致。

表2 实验方法准确度

2.7 加标回收实验

对1#、2#样品进行加标回收实验，同实验方法，称取试样后，在杯中加入不同体积的1.00 mg/mL锌标准溶液，用EDTA滴定法测定其溶液中所含锌量，计算出锌的加标回收率，结果如表3所示。由表3可知，方法的加标回收率在98.0%～102%，说明本方法准确可靠。

表3 加标回收实验

3 结语

在盐酸、硝酸、氢氟酸介质中溶解样品，高氯酸驱尽多余的氢氟酸，氨水分离铁、铝等干扰离子，硫脲、硫代硫酸钠、氟化钾可掩蔽铜、铁、铅等干扰元素，从而准确测定锌含量。此方法操作简便，且分析结果准确度、重现性较好，可以满足分析检测的需要。

[1] 苑兴庭,徐辉,王庆义,等.高炉喷吹除尘灰研究[J].材料与冶金学报(JournalofMaterialsandMetallurgy),2008,7(2):81-84.

[2] 王玮,孟令和.除尘灰综合利用技术的开发与应用[J].中国资源综合利用(ChinaResourcesComprehensiveUtilization),2011,29(2):23-26.

[3] 冯婕,韩京增,李祎,等.炼铁除尘灰综合回收试验研究[J].矿产综合利用(MultipurposeUtilizationofMineralResources),2012(1):29-31.

[4] 蒯丽君.Na2EDTA滴定法测定锡阳极泥中的铋量[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2016,6(3):81-86.

[5] 章伟,常海东,陈海燕,等.EDTA滴定法联合测定高炉煤气除尘中锌钙镁[J].理化检验-化学分册(PhysicalTestingandChemicalAnalysisPartB:ChemicalAnalysis),2004,20(3):170-171.

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[8] 杨春林,陈潮炎.EDTA络合滴定法测定选铁尾矿中CaF2含量[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2016,6(2):20-24.

Determination of Zinc Content in Dust by EDTA Titration Method

GU Feng, ZHU Chunyao, LIANG Tingting, DONG Linan

(AnalysisandCharacterizationCenter,InstituteofResearchofIronandSteel,JiangsuSha-Steel,Zhangjiagang,Jiangsu215625,China)

By using sample ashing method together with sample dissolution method, the problem that the dust is difficult to be dissolved because of high carbon content in the dust has been solved. The ashed samples were dissolved by the mixed acids of hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid and perchloric acid. In the presence of potassium chlorate, iron salts being used as the carriers, most of iron, aluminum, lead were separated by ammonia. Thiourea-fluoride, sodium thiosulfate and ascorbic acid were used as masking agents to mask the remaining small amount of copper, tin, iron and other interfering elements.Under the condition of pH 5.5 to 6, zinc was titrated by EDTA standard solution when xylenol orange was as indicator. The relative standard deviation and standard recovery rate of the method was 0.75% to 2.8% and 98.0% to 102%, respectively. This method is simple. By this method, analytical results are accurate and repeatability is good, which can meet the needs for manufacturing inspection.

dust; ashing; zinc; pH value; EDTA; complexometric titration

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.02.012

2016-08-03

2016-09-26

顾锋，女，助理工程师，主要从事冶金分析研究。E-mail: 13962264891@163.com

O655.2

A

2095-1035(2017)02-0046-04

本文引用格式：顾锋,朱春要,梁婷婷,等. EDTA滴定法测定除尘灰中锌含量[J].中国无机分析化学,2017,7(2):46-49. GU Feng, ZHU Chunyao, LIANG Tingting,et al.Determination of Zinc Content in Dust by EDTA Titration Method[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry,2017,7(2):46-49.