强碱分离铅盐-EDTA容量法测定铝土矿中三氧化二铝的方法确认

杨国庆，彭忠瑾，李 力，杨 庆，莫丽辉

（1.湖南省湘西工程勘察设计有限公司测试中心，湖南 吉首 416000；2.湖南省有色地质勘查局二四五队测试中心，湖南 吉首 416007）

铝土矿是金属铝的主要来源，是铝行业发展的源头和资源保障。目前，我国对铝土矿中三氧化二铝的分析方法主要有：氟化物取代锌盐-EDTA容量法、分离-EDTA容量法和分光光度法［1～3］、X射线荧光光谱法［4，5］、等离子体发射光谱法［6～8］等。上述方法的分别和组合使用，不仅提高了铝土矿、铝合金和铝盐产品中三氧化二铝含量测定结果的准确性，更为科学使用铝土矿资源提供技术支撑。

为配合我国铝土矿勘探开发和进口贸易的需要，结合铝土矿分析测试方法文献以及基层实验室的条件，在确保分析数据准确可靠的基础上，开展了强碱分离铅盐-EDTA容量法［9］确认。该方法避免了使用昂贵分析仪器，解决了容量法分析操作步骤长、加入试剂多等的不足，实现了一次滴定完成测定，缩短了测定时间，提高了测定效率，降低了测定成本。试验表明：该方法能够准确测定铝土矿中三氧化二铝含量，分析质量满足DZ/T 0130.3-2006要求，适用于铝土矿中三氧化二铝的快速测定。

1 试验部分

1.1 主要试剂

1.铝标准溶液，ρ＝1 mg/mL，介质CHNO3＝1.0 mol/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心研制。

2.乙二胺四乙酸二钠标准溶液，CEDTA≈0.10 mol/L，称取37 g乙二胺四乙酸二钠于400 mL烧杯中，加200 mL水和25 mL氢氧化钠溶液溶解，控制溶液5.5≤pH≤7.0，冷却后移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，备用。

3.乙酸-乙酸钠缓冲溶液，pH＝5.9，称取200 g乙酸钠（NaAc·3H2O）于300 mL的烧杯中，加200 mL水溶解后移入1 000 mL容量瓶中，加入6 mL乙酸，最后用水稀释至刻度，摇匀，备用。

4.二甲酚橙指示剂，0.5%。

5.氢氧化钠溶液（160 g/L），储存于塑料瓶中。

6.盐酸溶液（2＋98）。

7.硝酸铅标准溶液，CPb（NO3）2≈0.01 mol/L；称取3.3 g Pb（NO3）2置于400 mL烧杯中，加水溶解完全后，加1 mL HNO3，用水稀释至1 000 mL。

标定：移取ρ＝1 mg/mL铝标准溶液10.00 mL（V0）于300 mL锥形瓶中，加50 mL水，放入1滴二甲酚橙指示剂，滴加氢氧化钠溶液使溶液变紫色，再用盐酸溶液（2＋98）中和至黄色，加10 mL HAc-NaAc缓冲溶液，摇匀。准确加人0.10 mol/L的EDTA标准溶液10.00 mL，盖上表面皿，加热煮沸3～5 min，取下，冷却至室温，用水吹吸表面皿和甁壁，补加1～2滴二甲酚橙指示剂，立即用硝酸铅标准溶液滴定至微紫色为终点。记录消耗的硝酸铅标准溶液的体积V1（mL）。同时做空白试验，记录空白消耗硝酸铅标准溶液的体积V0（mL），则硝酸铅标准溶液相当于三氧化二铝的量按公式（1）计算：

式中：T为硝酸铅溶液对三氧化二铝的滴定度/g·mL-1；V为移取铝标准溶液的体积/mL；V1为铝标准溶液标定消耗硝酸铅标准溶液的体积/mL；V0为空白消耗硝酸铅标准溶液的体积/mL；1.889 5为铝对三氧化二铝的换算因数。

1.2 测定方法

称取0.2 g（精确至0.000 1 g）全部通过0.074 mm标准筛的试样于30 mL的银坩埚中，加少量无水乙醇润湿试样并烘干，再加入4 g氢氧化钾覆盖试样，置于马弗炉中，从室温逐渐升温至700℃熔融试样并保温15 min，取出冷却后，将坩埚置于200 mL的塑料烧杯中，沸水浸取熔融物，并用热水洗净坩埚，用水吹吸表面皿和烧杯，若溶液呈绿色则趁热滴加无水乙醇并搅拌至绿色消失并过量0.5 mL，冷却至室温后，将试液移入100 mL的容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。立即进行干过滤，滤液用塑料烧杯承接。

移取滤液10.00 mL于300 mL的锥形瓶中，加50 mL水，后按照标定方法操作并进行滴定，记录试液消耗的硝酸铅标准溶液的体积V′1，空白消耗硝酸铅标准溶液的体积V′0。

1.3 结果计算

测定结果按公式（2）计算：

式中：T为硝酸铅溶液对三氧化二铝的滴定度/g·mL-1；V′1为试液消耗硝酸铅标准溶液的体积/mL；V′0为样品空白消耗硝酸铅标准溶液的体积/mL；m为样品的质量/g；γ为试液分取比。

2 结果与讨论

2.1 样品分解熔剂的选择

试验条件下，分别采用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钠-过氧化钠等做熔剂来熔融铝土矿样品，结果表明，选用氢氧化钠或氢氧化钠-过氧化钠做熔剂，试料熔融后较难浸取，需要较长时间加热、反复冲洗，从而造成体积过大。而选用氢氧化钾做熔剂熔融试料后较易浸取，有利于测定效率的提高和保证结果的准确性。故该法采用氢氧化钾做熔剂。

2.2 样品熔融温度对测定结果影响

按照试验方法，通过改变熔融温度的单因素条件，考察试料在碱融条件下温度对测定结果的影响，结果如图1所示。

图1 熔融温度对测定结果影响

由图1可知，熔融温度低于650℃时样品分解不完全，造成结果偏低；而温度高于700℃时测定结果稳定，但熔融温度在750℃时试验可见银坩埚腐蚀明显。因此，该方法选择试料的熔融温度700℃。

2.3 样品熔融时间对测定结果影响

按照试验方法，通过改变熔融时间的单因素条件，考察试料在碱熔条件下熔融时间对测定结果的影响，结果如图2所示。

图2 熔融时间对测定结果影响

由图2可知，时间少于15 min样品熔融不完全，造成结果偏低，熔融时间15 min时测定结果稳定，但熔融时间20 min时试验可见银坩埚腐蚀严重。因此，该方法选择试料的熔融时间15 min。

2.4 共存离子的影响

在强碱条件下铁、钛等以氢氧化物沉淀与铝分离，在试料熔融完全并浸出后，若溶液呈绿色则滴加无水乙醇至溶液消除锰的干扰，其它共存金属离子在碱性溶液中对铝测定的干扰影响较小。

2.5 不同方法的对比试验

称取0.2 g（精确至0.000 1 g）试样，分别用本法和氟化物取代锌盐-EDTA容量法进行测定，结果见表1。

表1 不同方法的对比试验 %

2.6 倍比试验

在最优试验条件下对3个有证标准物质（CRM）和2个试验样品进行倍比试验，其结果见表2。

表2 倍比试验测定结果

由表2可知，倍比试验测定结果均在误差范围内，由此判定称样量在0.2～0.4 g时，基体对测定结果影响不大。

2.7 加标回收、精密度和准确度试验

对3个铝土矿国家标准物质样品和2个试验样品进行加标回收、精密度和准确度试验，结果分别见表3、表4、表5。

表3 标准加入回收试验结果

表4 精密度测定结果与统计 %

表5 准确度测定结果与统计 %

由表3可知，该方法加标回收率在98.53%～101.04%，表明方法准确度较高。

由表4可知，方法多次测定结果相对标准偏差0.18%～0.59%，表明精密度较高。

由表5可知，标准样品测定结果误差均小于允许差，表明方法准确度能满足规范要求。

3 结 论

1.该方法选择氢氧化钾做熔剂，700℃熔融试样，保温15 min，为最佳熔矿条件。

2.用Pb（NO3）2标准溶液滴定过量的EDTA，计算出三氧化二铝的含量，滴定终点易观察，突变点明显，避免了氟盐置换-EDTA容量法滴定终点橙色到红色难观察的缺陷。

3.操作简单，只需滴定一次，测定时间缩短，使用试剂种类减少，提高了分析效率，实现了环境友好。

4.本方法能应用于铝土矿中三氧化二铝的快速测定。