快速测定锌矿石中的锌含量

杨 梅

（四川会理铅锌股份有限公司，四川会理　615105）

锌是重要的有色金属原材料，锌的来源主要是从锌矿石中提取，自然界中的锌矿石有闪锌矿ZnS、菱锌矿ZnCO3、红锌矿ZnO、硅锌矿Zn2SiO4、锰硅锌矿(ZnMn)2SiO4、异极矿Zn4Si2O7(OH)2·H2O等。锌金属广泛用于汽车、建筑、船舶、轻工等行业。我国锌矿资源比较丰富，锌储量9384万吨，居世界第4位，同时我国也是锌的生产大国，锌矿采选冶炼等企业遍布全国。

锌矿采选等生产行业测定锌矿石中锌含量的方法有EDTA容量法、极谱法等，但EDTA容量法操作复杂，需要花费大量时间，而极谱法虽然操作快速简便，但是只适用于测定含锌量小于5%的锌矿石中的锌含量；而用碘量法测铜的方法除去矿石中的铜，再加入铁氰化钾进行测锌的方法是利用碘量法的原理，能够快速的测定出含锌量大于5%且含铁量较低的闪锌矿（ZnS）和红锌矿（ZnO）中的锌含量。经过长期的生产实践证明本方法测定锌的结果理想，方法简便，节约了大量的人力物力。

1　实验部分

1.1　实验原理

试样用酸溶解后，在pH为3～4的溶液中，铜（II）与KI反应生成碘化亚铜，游离出碘，以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定除去试样中的铜，锌的测定基于下列反应：

总的反应式为：

上述反应所析出的碘，再用Na2S2O3标准溶液滴定，其反应式为：

1.2　试剂配制

对密度1.19，含量38%的盐酸、7：3的硝硫混酸、含量20%的铁氰化钾溶液、含量20%的氟化氢铵溶液、含量20%的碘化钾溶液、避光保存，保质期一星期。

量0.5%的淀粉溶液：称取0.5g可溶性淀粉于200ml烧杯中，用少量水调成糊状，边搅拌边将100ml沸水缓缓倒入其中，继续煮至透明，取下冷却待用，该淀粉溶液保质期一星期。

焦磷酸钠缓冲液：饱和焦磷酸钠溶液用1:1硫酸调pH至2.5，5mg/ml的锌标准溶液。称取高纯金属锌5.0000g于烧杯中，加1:1盐酸20ml，待溶解完全后，转入1000ml容量瓶中，用水稀释至约500ml，滴加1：1氨水中和至出现白色氢氧化物沉淀，用1:1硫酸将沉淀溶解，再过量20ml，用水稀释至1000ml，摇匀此溶液含锌量为5mg/ml。

Na2S2O3标准溶液：称取105gNa2S2O3.5H2O于20000ml棕色试剂瓶中，再加入5g无水碳酸钠，5ml三氯甲烷，摇匀，由于三氯甲烷不容易溶解，所以配好后至少要一个星期以后标定。

Na2S2O3标准溶液标定：吸取20ml锌标准溶液（5mg/ml），加水至70ml左右，加10ml氟化氢铵溶液，10ml碘化钾溶液，5ml淀粉溶液，4ml～5ml铁氰化钾溶液，用Na2S2O3标准溶液滴至亮黄色即为终点，随同标定进行空白实验。实验方法和原理如下：

式中：TZn—滴定系数，与1.00ml Na2S2O3标准溶液相当的锌的质量，单位mg/ml；

V1—滴定20ml锌标准溶液（5mg/ml）所消耗的Na2S2O3标准溶液的体积，单位ml；

V2—滴定空白消耗Na2S2O3标准溶液的体积，单位ml。

以上所有试剂均为分析纯，实验用水为去离子水。

1.3　实验分析步骤

称取样品0.2000g左右于250ml三角烧杯中，加少量水润湿样品，再加10ml浓盐酸，加热除去硫化氢后，再加10ml硝硫混酸（7：3）,加热至白烟冒尽，取下冷却至室温，用水冲洗杯壁，加水至70ml左右，加热煮沸。取下冷却，加10ml氟化氢铵或焦磷酸钠缓冲液（矿石中含硅低的加氟化氢铵，矿石中含硅高的加焦磷酸钠缓冲液），再加10ml碘化钾溶液，5ml淀粉溶液，用Na2S2O3标准溶液滴至蓝色消失，若加入碘化钾后溶液黄色较深，说明样品含铜较高，如果过早的加入淀粉溶液，淀粉会吸附较多的I2，使滴定结果产生误差，所以要先用Na2S2O3标准溶液滴至溶液为淡黄色，再加5ml淀粉溶液，继续滴至蓝色消失，此过程为除去杂质铜。在除铜后的溶液中加入4ml～5ml铁氰化钾溶液，立即用Na2S2O3标准溶液滴定至亮黄色或黄绿色即为终点。

1.4　实验结果计算

式中：Vm—滴定锌时所消耗Na2S2O3标准溶液的体积，单位ml；

m—称取试样质量，单位g。

1.5　实验样品分析

称取试样0.2000g左右，按实验步骤进行操作，测得结果见表1，其中1＃样为原矿样，2＃样为氧化锌精矿样，3＃样为硫化锌精矿样。

2　结果与讨论

（1）当样品中铜含量较高时，影响终点的观察，可在加入碘化钾后加少许硫氰化钾，用硫代硫酸钠除铜，在除铜后，把样品放置一会儿后，滴定锌。

（2）当样品中铁含量较高时，铁离子会吸附铜和锌，使测定结果不稳，所以要用氯化铵和氨水除去大量的铁，才能使测定结果稳定。

（3）滴定时必须严格控制酸度，铁氰化钾溶液的浓度、温度、放置时间和光线的影响，铁氰化钾溶液要避光保存，最适合的酸度为PH2.5，当PH小于2时，测定终点不稳定，空白增高；铁氰化钾加入量又不宜过多，加多了往往造成结果偏高；温度250C较为适合，总之，影响锌的测定因素较多，各方面要严格控制。

表1　锌矿石中锌的测定Tab.1　Determination of zinc in zinc ores

（4）除铜时要注意防正过量或除铜除不完全，除铜过量会使锌结果偏低，除铜不完全会导致锌结果偏高。

3　结论

高含量的锌精矿中锌的测定一般都用EDTA容量法，该方法结果稳定，矿石中的杂质含量对测定结果没有影响，但是用EDTA容量法过程繁琐，花费时间较长，不适用于测定生产流程中产生的大量的工艺样。

实验表明，用碘量法测铜的方法除去矿石中的铜，再加入铁氰化钾进行测锌方法能快速测定锌矿石中的锌含量，且准确度高、稳定性好、方法简便。

用碘量法测铜的方法除去矿石中的铜，再加入铁氰化钾进行测锌方法长期运用到生产中取得了良好的效果，降低了化验成本，节约了人力资源，增加了企业的经济效益。

参考文献：

［1］赵树宝.碘量法快速测定铁矿石中的铜和铁［J］.福建：分析测试，2008,17（4）:44-47.

［2］刘珍.化验员读本［M］.北京：化学工业出版社，2010：125-127；259-266.

［3］付斌.冶金分析手册［M］.北京：工业出版社，2004:155-160；225-232.