短碘量法连续测定铜精矿中铜、铁方法改进

江志琴，贵一夫，罗郑琼，邹菊香

（江西铜业集团有限公司 城门山铜矿，江西 九江 332100）

1 引言

某为满足城门山铜矿三期不断地发展而探索一种更快更准确可靠且能同时测定铜、铁含量的方法。文献中报导可采用碘量法连续测定铜精矿中的铜铁［1-3］。因此本实验通过对短碘量法连续测定铜、铁反应机理的分析［5-8］，多次对其溶解试样方法进行改进，得出最佳的实验分析方法，利用此方法对两个与我矿性质相似的国家管理样——铜精矿中铜、铁含量进行分析测定，然后采用加标回收率方法进行铜铁含量实验验证。该方法所得结果成效好，适用于同时测定不同品位铜精矿中铜铁的含量。

2 实验部分

2.1 实验原理

试样经酸和液溴分解后，加1g尿素，用乙酸铵调节酸度，同时使溶液中的铁离子生成乙酸铁沉淀，以氟化氢铵掩蔽三价铁离子，将溶液PH控制在3.0～4.0之间，铜离子与碘化钾作用游离出碘单质，以淀粉作为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失为铜含量的终点，在滴定铜之后的溶液中加入过量的三氯化铝溶液，使三价铁离子从六氟合铁络合物中解蔽出来，再补加约2g碘化钾，三价铁离子与碘化钾作用游离出碘单质，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失，即为铁含量的终点。其主要反应式如下：

2.2 主要仪器

分析天平、酸式滴定管

2.3 主要试剂

硝酸（AR）、盐酸（AR）、液溴（AR）、纯铜片（99.999%）、铁铵矾（300g/L）、硫代硫酸钠（AR）、无水碳酸钠（AR）、实验室三级水、碘化钾（AR）、冰乙酸（AR）、乙酸铵溶液（300g/L）、氟化氢铵饱和溶液、硫氰酸钾溶液（400g/L）、硫代硫酸钠标准溶液（纯铜标定）、淀粉溶液（5g/L）、尿素溶液（0.2g/mL）、三氧化二铁（99.99%）、三氯化铝溶液（400g/L）

硫代硫酸钠标准溶液（0.03000mol/L）:（1）配置：称取分析纯Na2S2O3.5H2O83.56g,分析纯无水Na2CO31.00g于500mL烧杯中，加水至500mL刻度处，用玻璃棒搅拌，溶解后用普通玻璃漏斗加快速滤纸过滤于10L下口瓶中（去除白色悬浮物及一些不溶的渣子以确保溶液清澈透亮），加水稀释至10L刻度处，摇匀一星期后标定。（2）标定：称取纯铜片（99.999%）约0.04000g平行4杯于250mL锥形瓶中，加（1:1）硝酸于中温下溶解至1mL左右，取下，沿杯壁吹水几圈约20mL，再放置高温加热保持沸腾1～2 min，取下，吹洗杯壁1～2圈。冷却至室温，滴加10滴铁铵矾（300g/L），加乙酸铵溶液（300g/L）至红色不再加深并过量3～5mL，然后滴加氟化氢铵饱和溶液至红色消失并过量1mL，混匀，加入1～2g碘化钾，摇匀，使之溶解，迅速用硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色，加入1～2mL左右淀粉溶液（5g/L），继续滴定至浅蓝色，加入0.5～1mL左右硫氰酸钾溶液（400g/L），剧烈摇动至蓝色加深，再滴定至蓝色刚好消失即为终点［5-6］。

2.4 实验分析步骤及结果计算：

称取试样0.1000～0.2000g于250mL锥形瓶中，加盐酸（AR）10mL，摇匀，高温加热至沸腾后，取下，加入5mL硝酸（AR）和0.5～1mL液溴（AR），多剧烈摇晃锥形瓶，电炉温度调至低温，再把锥形瓶放于低温处加热，会有红棕色烟冒出，几分钟后，待到锥形瓶中红棕色烟冒完时，调至高温加热至近干时，取下，沿杯壁吹10～15mL水，摇匀，高温加热至煮沸1～2min,使可溶性盐类完全溶解，再沿杯壁吹洗1～2圈，摇匀，冷却至室温。铜的测定：在冷却后的试液中加5mL尿素溶液（0.2g/mL），再滴加乙酸铵溶液（300g/L）边加边摇至红色不再加深并过量3～5mL，然后滴加氟化氢铵饱和溶液边加边摇至红色消失再过量1mL，加入1～2g碘化钾（AR），迅速用硫代硫酸钠溶液边滴边摇至浅黄色，加入1～2mL左右淀粉溶液（5g/L），继续边滴边摇至浅蓝色，加入1mL左右硫氰酸钾溶液（400g/L），剧烈摇动至蓝色加深，再边滴边摇至蓝色刚好消失即为终点，记下读数。随同做空白实验，按式(1)计算铜的百分含量：

上式中：

C ——硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；

V1 ——测定时，滴定试样溶液所消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，ml；

V空1——测定时，滴定空白样溶液所消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，ml；

m ——试样量，g；

63.55 ——铜的摩尔质量，g/mol。

所得结果保留小数点后两位。

铁的测定：在铜含量测定完之后的溶液中加入20～35ml三氯化铝溶液（400g/L），摇匀，补加2g碘化钾，放置5min后，摇匀，迅速用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色刚好消失即为终点［1-2］，记下读数。随同做空白实验，按式(2)计算铁的百分含量：

上式中：

C ——硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；

V2——测定时，滴定试样溶液所消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，ml；

V空2——测定时，滴定空白样溶液所消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，ml；

m ——试样量，g；

55.85 ——铁的摩尔质量，g/mol。

所得结果保留小数点后两位。

2.5 样品分析铜铁及加标回收率实验：

称取同等质量（0.1000～0.2000g）的试样分别于250mL锥形瓶中，加盐酸（AR）10mL，摇匀，高温加热至沸腾后，取下，加入5mL硝酸（AR）和0.5～1mL液溴（AR），多剧烈摇晃锥形瓶，电炉温度调至低温，再把锥形瓶放于低温处加热，会有红棕色烟冒出，几分钟后，待到锥形瓶中红棕色烟冒完时，调至高温，加热至近干时，取下，沿杯壁吹10～15mL水，摇匀，放置高温加热至煮沸1～2min,使可溶性盐类完全溶解，再沿杯壁吹洗1～2圈，摇匀，冷却至室温后，在其中一个锥形瓶中加入适量的铜标（纯铜配置）或是铁标（三氧化二铁配置），按以上实验步骤调酸度再分别进行铜铁测定的操作，测得结果如下，见表1、表2、表3所示。铜铁含量计算按以上（1）、（2）式分别计算，回收率公式按以下（3）式计算。

表1 铜精矿中铜、铁的测定 (N=10)

表2 铜精矿中铜的加标回收率实验测定

表3 铜精矿中铁的加标回收率实验测定

3 该方法注意事项

（1）溶解时经常多摇动锥形瓶，使试样溶解完全，防止局部温度过高而造成液体溅出。

（2）溶解试样时，先加盐酸（AR），沸腾后，取下，接着加硝酸（AR），再加液溴（AR），当溴加完后，一定要多摇锥形瓶，使溴与试液充分反应，把电炉温度调至最低，再把试液放置电炉低温处，待红棕色的烟冒完，再调至高温加热。

（3）碘化钾加入的量，根据铜、铁品位高低增减碘化钾的量，原则上以大于理论值的2～3倍即可［4］。

（4）滴定速度，开始以不成直线为宜，临近终点时改为一滴一滴的加入，终点时沿杯壁靠半滴加入。

（5）三氯化铝量的加入，当铜测定完之后，立刻加入过量的三氯化铝，接着补加碘化钾，再放置5min后滴定，三氯化铝加入的量根据铁品位高低适当调整。

4 实验结论

（1）该方法分析时间短且步骤简单，易于操作，精密度好，准确度高。

（2）与传统三氯化钛——重铬酸钾法测全铁方法比较，本方法测定速度快，不会用到对环境污染严重的饱和氯化汞和重铬酸钾等试剂。

（3）该方法所得结果的相对标准偏差均小于1%，铜加标回收率在98.90%～100.82%，铁的回收率在98.10%～103.85%，加标回收率好［3］。

（4）该方法能同时测定铜、铁两种元素的含量，节省了化验时间，降低了化验成本，特适用于矿山企业中铜、铁含量连测的铜精矿，此法也适用于硫精矿、及部分铁矿石中铜、铁的连续测定。