氟硅酸钾滴定法测定锌精矿中的SiO2

2021-03-16丁晓彤

山东冶金 2021年1期

丁晓彤

（山东省冶金科学研究院有限公司，山东济南250014）

1 前言

随着我国冶炼产能的不断增加，各个企业对于锌精矿的需求量越来越大［1］。锌精矿作为一种非常重要的工业生产原料，其质量直接关系到冶炼企业利润空间。锌精矿中含有的SiO2会影响其产品质量，因此，为了提高冶炼产品品质，需加强对锌精矿中SiO2含量的测定与分析。常用的SiO2分析方法有高氯酸脱水重量法、动物胶凝聚法、硅钼蓝分光光度法、X 荧光光谱法、氟硅酸钾滴定法等［2-6］。其中，动物胶凝聚法分析结果较为准确，但过程繁琐，耗时较长；硅钼蓝分光光度法溶样时间较长，显色液不稳定；X 荧光光谱法简单快速，但锌精矿成分复杂，干扰较多，分析结果不够准确可靠。对比较而言，氟硅酸钾滴定法操作简便，快速，准确性较好，能够满足要求［7］。

传统的氟硅酸钾滴定法采用的溶样方法多数为酸溶［8］，溶样过程中使用大量氢氟酸，对人体的伤害较大，且锌精矿较为难溶，酸溶较难溶清［9］。本研究采用碱融的方法，以KOH 为熔剂于镍坩埚中650 ℃熔融试样，采用氟硅酸钾滴定法测定其中的SiO2，结果令人满意。

2 实验部分

2.1 试剂

NaOH；KOH；KCl；邻苯二甲酸氢钾，基准试剂105 ℃烘干2 h；HNO3；盐酸（1+1）；KF溶液200 g/L，称取100 g KF 溶于300 mL 水中，加入100 mL HNO3，用水稀释至500 mL，加入KCl 固体至饱和，混匀后干过滤至塑料瓶中备用；KCl 洗涤液5%，称取45 g KCl 溶于600 mL 水中，加入300 mL 无水乙醇，混匀；KCl-乙醇溶液，称取5 g KCl溶于50 mL水中，加入50 mL 乙醇混匀；酒石酸钾钠溶液10 g/L，称取10 g 酒石酸钾钠溶于1 L 水中，煮沸后加入5滴酚酞-乙醇溶液，用NaOH溶液（0.2 mol/L）中和至微红色；NaOH 标准滴定溶液0.1 mol/L，称取110 g NaOH 溶于100 mL 无CO2的水中，混匀后注入聚四氟乙烯容量瓶中，密闭放置至溶液清亮。用塑料量筒量取27 mL上述NaOH钠溶液的上清液，用无CO2的水稀释定容至5 L，混匀；NaOH溶液0.2 mol/L，用塑料量筒量取11 mL上述NaOH溶液的上清液，用无CO2的水稀释定容至1 L，混匀；酚酞-乙醇溶液10 g/L。实验用水为去离子水，所用试剂均为分析纯。

2.2 NaOH标准滴定溶液的标定

称取3 份0.750 0 g 邻苯二甲酸氢钾分别置于300 mL锥形瓶中，加入50 mL无CO2的水溶解，滴加2滴酚酞-乙醇溶液，用NaOH标准滴定溶液滴定至溶液呈粉红色并保持30 s 不褪色，记录滴定体积。随同做空白实验。标定结果计算公式为：

式中：c为NaOH 标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；m为邻苯二甲酸氢钾的质量，g；V1为标定时，滴定邻苯二甲酸氢钾消耗的NaOH 标准滴定溶液的体积，mL；V2为标定时，滴定空白试剂溶液消耗的NaOH 标准滴定溶液的体积，mL；M为邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量，204.22 g/mol。

取3次标定结果的平均值。

2.3 实验方法

准确称取0.2 g试样（精准至0.000 1 g）于30 mL镍坩埚中，加入2 g 固体KOH，电炉上加热熔融摇匀，移入650 ℃马弗炉中熔融10 min，取出冷却。将坩埚移入400 mL聚四氟乙烯烧杯中，加10 mL热水，盖上表面皿，待坩埚内的熔融物作用完毕后，将坩埚内的物质倒入聚四氟乙烯烧杯，沿坩埚壁滴加盐酸（1+1）清洗坩埚，用尽量少的热水洗净坩埚（控制总体积不要超过50 mL）。加入16 mL HNO3，混匀，冷却至室温，然后向溶液中加入固体KCl 至饱和，6 mL KF 溶液，振荡5 min 后静置10 min。用中速滤纸于塑料漏斗中过滤，KCl 洗涤液洗涤聚四氟乙烯烧杯及滤纸各3 次，弃去滤液，将滤纸及沉淀一同移入原聚四氟乙烯烧杯中。加入10 mL KCl-乙醇溶液，滴加20 滴酚酞乙醇溶液，用NaOH 溶液中和大部分游离酸，小心捣碎滤纸，以NaOH 标准滴定溶液滴至淡粉色，此时不计读数。加入150 mL煮沸的酒石酸钾钠溶液，趁热以NaOH标准滴定溶液滴定至微红色为终点，记录消耗的体积，按式（2）计算试样中硅的含量。

式中：c为NaOH标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；V3为滴定试液消耗的NaOH标准滴定溶液的体积，mL；V3为滴定空白试剂溶液消耗的NaOH标准滴定溶液的体积，mL；M为1/4 SiO2的摩尔质量，15.02 g/mol；m0为试样的质量，g。

计算结果表示为小数点后两位。

3 结果与讨论

3.1 熔剂的选择

常见的碱金属氢氧化物NaOH 与KOH 熔剂均对SiO2的熔解力较强，但Na3AlF6与Na2TiF6在水中的溶解度均比相对应的K3AlF6与K2TiF6小的多。未溶于水的Na3AlF6与Na2TiF6沉淀，同K2SiF6沉淀一起于滤纸上，水解后生成氢氟酸，影响SiO2的测定。因此，选择KOH熔剂可降低Al、Ti对于测定产生的干扰。同时，KOH 熔剂进入试液后，经过HNO3酸化，成为H2SiF6的沉淀剂，有利于生成K2SiF6沉淀，因此，本实验选择KOH为熔剂。