磷矿石中P2O5测定试剂用量的探索

苏红伟

摘 要：测定磷矿石中的P2O5的方法有磷钼酸哇啉重量法和容量法，容量法测定的方法是在酸性介质中，正磷酸根与喹钼柠酮沉淀剂反应生成黄色的磷钼酸喹啉沉淀，经过滤、洗涤、酸碱滴定、计算，即可求出五氧化二磷含量，本实验通过减少称取试样的称取量和沉淀剂的用量进行分析，得到准确的分析结果，从而减少称取试样的称取量和沉淀剂的用量，达到降低成本的目的。

关键词：P2O5;测定;沉淀剂;减少;称样量

磷矿石的好坏是用磷矿石中P2O5的百分含量表示，P2O5的百分含量越高磷矿石的品位就越高。在测定P2O5的过程中，通常是称取0.1克试样量和加入50～60mL沉淀剂，试剂用量主要是沉淀剂的用量，可以通过减少试样的称取量减少为0.05g（精确至0.0002g）和减少沉淀剂的用量加入30mL沉淀剂即可，从而达到降低P2O5测定的试剂用量。

1 P2O5测定方法的理论依据及详细的方法

1.1 磷钼酸喹啉重量法（仲裁法）

1.1.1 方法原理

在酸性介质中，正磷酸根与喹钼柠酮沉淀剂反应生成黄色磷钼酸喹啉沉淀，经过滤、洗涤、干燥、称量、即可求出五氧化二磷含。

1.1.2 仪器设备

玻璃坩埚：4号，滤板孔径：5～15μm，容积：30mL，

烘箱：附温度自动控制器，应保持180±2℃。

1.1.3 试样

试样通过125μm试验筛（GB6003），于105～110℃

干燥2h以上，置于干燥器中冷却至室温。

1.1.4 分析测定

按磷钼酸喹啉重量法进行操作测定。

1.2 本次实验采用磷钼酸喹啉容量法

1.2.1 P2O5测定原理

用酸提取磷矿中的磷含量，用硝酸吸收磷含量及其氧化物并将其氧化为正磷酸。

P+5HNO3→H3PO4+5NO2+H2O

PmOn+（5m-2n）HNO3→mH3PO4+（5m-2n）NO2+（m-n）H2O

正磷酸在酸性溶液中和钼酸根离子反应生成磷钼杂多酸：

H3PO4+12MoO42-+24H+→H3（PO4·12MoO4）·H2O+ 11H2O

磷钼杂多酸是一种分子较为庞大的典型杂多酸，能够和分子较大的碱溶液生成溶解度很小的难溶性盐。因此，在定量分析中，常使磷酸盐在硝酸的酸性溶液中与钼酸盐、喹啉作用生成黄色磷钼酸喹啉沉淀来进行五氧化二磷的测定，反应按下式进行：

H3PO4+12MoO42-+3C9H7N+24H+→（C9H7N）3H3（PO4·12MoO3）·H2O+11H2O

1.2.2 P2O5测定的仪器设备和试剂

1.2.2.1 仪器设备

电子天平、烧杯、玻棒、表皿等。

1.2.2.2 试剂溶液

①柠檬酸--硝酸铝混合溶液;称32g柠檬酸和90g硝酸铝混合后加水溶解完全，用水稀释至1000mL;②硝酸溶液：1+1;③0.1mol/L的盐酸标准溶液;④0.25mol/L的氢氧化钠标准溶液;⑤百里香酚蓝--酚酞指示剂：1份0.1%百里香酚蓝乙醇溶液+3份0.1%酚酞乙醇溶液;⑥喹鉬柠酮沉淀剂：溶液A：称取350g钼酸钠，用500mL水溶解;溶液B：称取300g柠檬酸，用500mL水溶解，加425mL硝酸;溶液C：将溶液A加入到溶液B中，混匀;溶液D：将175mL硝酸和500mL水混匀，加25mL喹啉;溶液E：将溶液D加入溶液C中，混匀，静置过夜，过滤，于滤液中加入1400mL丙酮，加水稀释到5L。将溶液置于暗处，避光避热保存。

1.2.3 P2O5测定分析步骤

称取0.05克（精准至0.0002g）试样于250mL烧杯中，加入20mL柠檬酸--硝酸铝混合溶液，电热板（或电炉）小火加热近干，用水冲洗表皿和烧杯壁并加蒸馏水约100mL，

加入10mL（1+1）硝酸，盖上表皿，加热至沸，取下，用少量水冲洗表皿和杯壁。在不断搅拌下加入30 mL喹钼柠酮沉淀剂，加热微沸1min，取下烧杯，冷却至室温，冷却过程中搅拌3～4次，静置沉降。过滤至垫有脱脂棉和纸浆的漏斗中，先将上层清液滤完，然后以倾斜法洗涤沉淀2次，将沉淀全部转移至漏斗中，再用水洗涤烧杯和漏斗4～6次，至到滤液呈中性（pH试纸或AgNO3检测）。将漏斗中的沉淀转入原烧杯中，用0.25mol/L的氢氧化钠标液将沉淀完全溶解，加入2～3滴百里香酚兰--酚酞指示剂，用0.1mol/L的盐酸标液滴定至溶液由紫色变为亮黄色到达终点。

1.2.4 P2O5含量计算

2 沉淀剂减少用量的提出

理论上：每10mL沉淀剂可以沉淀8mg P2O5，根据容量法分析对消耗滴定剂体积的要求，进行沉淀时，如溶液中含 P2O5为20～30mg，溶液的总体积为150mL，则沉淀剂过量50%，即通常加入50～60mL沉淀剂。

本实验样品称取量为0.05g（精确至0.0002g），是针对磷矿石中P2O5含量在20%-30%之间，样品0.05g试样中含有P2O5为15 mg。所以在溶液中加入20～30mL的沉淀剂就足够了，把以往加50mL的沉淀剂改为加30mL沉淀剂，每个P2O5项目的测定过程中可以减少20mL的沉淀剂。

减少称取试样量和沉淀剂用量后P2O5分析方法的验证（如下表1）。

由表1可知：减少称取试样量和减少沉淀剂的用量测得的数据，算出的相对误差和标准偏差在允许范围之内，所以减少称取试样量和减少沉淀剂的用量测得的数据，准确度和精密度是很高的。

同时做了称样量为0.08g、0.06g、0.04g、0.03g、0.02g等分别加入沉淀剂用量为40mL、30mL、20mL、10mL等交差测定，结果波动大，且准确度和精密度不在要求范围内，结果不理想。

3 减少沉淀剂用量的加入，在生产实践中的应用

通过实验性测定，采用减少称取试样量和减少沉淀剂的用量对磷矿公司去年P2O5测定试剂成本降低（如下表2）。

由表2可知，减少称取试样量和减少沉淀剂的用量方法，从测定结果的准确度和精密度及节约试剂成本，改善操作等诸多方面讲都是可行的，可靠的。

4 分析过程中的注意事项

4.1 分解试样应注意

分解要完全，分解过程中应注意不能溶干，因为溶干就生成偏磷酸根而不是正磷酸根。

4.2 沉淀剂的组成

“喹钼柠酮”是由喹啉、钼酸钠、柠檬酸和丙酮配制而成。其中柠檬酸的作用是与钼酸钠生成配合物，降低钼酸根离子浓度，防止形成硅钼酸喹啉沉淀干扰测定。丙酮的作用是增加喹啉的溶解度，并使沉淀颗粒增大而疏松便于洗涤。

4.3 沉淀的洗涤

采用“少量多次”的方法洗涤沉淀，即每次加入少量洗液（此方法中用蒸馏水洗涤），洗后尽量沥干，再加第二次洗液，这样可以提高洗涤效率。洗涤次数为6～8次，或规定洗至流出液无Cl-为止（洗几次后用小试管或小表皿接取少量滤液，用硝酸酸化后的AgNO3溶液检查滤液中是否还有Cl-，若无白色浑浊，即可认为洗涤干净，否则需进一步洗涤）。

5 結论

减少称取试样量和减少沉淀剂的用量方法，能够保证测定准确度和精密度，达到实验测定的要求，按云南省某磷矿公司每年测定15000个磷试样，该公司化验室执行减少称取试样量和减少沉淀剂的用量方法，从测定结果的准确度和精密度及节约试剂成本，改善操作等诸多方面讲都是可行的，可靠的。是可以用于生产实践中，希望能推广采用。

参考文献：

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