1、1综述铁矿石中铁含量的测定及微铁的测量作者：沈建梅（14） 、曹荣华（39）摘要：经典重铬酸钾法测铁的基础上，用 KBH4 做还原剂避免用对环境严重污染的 Hg 用高锰酸钾做滴定剂即能准确滴定铁还避免使用指示剂。关键词：重铬酸钾、高锰酸钾、硼氢化钾、铁矿石、全铁矿前 言随着我国经济的发展，作为原材料的铁矿进口量飞速增长，仅天津港就从 2000 年的 294 万吨，猛增到 2003 年的 1600 万吨，2003年全国进口量约为 1.48 亿吨。进口铁矿是按全铁量（TFe）高低进行计价的，因此，检验结果直接影响贸易双方的经济利益。下面就对铁含量测定进行综述。1 重铬酸钾法: GB/T 10582
2、0021.1 原理:试样用盐酸分解，在热溶液中，用二氯化锡还原三价铁，然后用钨酸钠为指示剂，用三氯化钛定量还原剩余部分三价铁，再过量一滴三氯化钛。使钨酸钠还原为蓝色五价钨，滴加重铬酸钾使钨蓝刚好退去，溶液中的二价铁在硫磷混酸中，以二本磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾滴定至终点为紫色。1.2 试剂：2铁矿石试样，浓盐酸，稀盐酸，氯化锡，三氯化钛，钨酸钠，硫、磷混酸，二苯磺酸钠，重铬酸钾，SnCl2溶液（10%，即 100g/l）.配制：取 10gSncl2 H2O 溶于 100ml 盐酸（1+1）中（临用前配）TiCl3(1+3):取 10mlTiCl3(15-20)%,加入 30mlHCl(1+3)
3、混匀铁标液：取 1.000g 高纯铁（99.9%）于 200ml 烧杯中加入50mlHCl(1+1)低温加热溶解，冷却后于 1000.00 容量瓶定容1.3 仪器：分析中使用的通常仪器1.4 取样GB/T2011 规定取样用 0.080mm 筛孔1.5 实验步骤1.5.1 试样量精确称量至 0.0001g按照 GB/T 14949.81994 取风干试样全铁含量（质量分数%） 试样量/g2.0010.00 1.0010.0025.00 0.501.5.2 空白试样取 10.00ml 铁标液，同试样进行空白试验1.5.3 步骤铁矿石试样预先在 120烘箱中烘 12h，取出冷却到室温。称30.20
4、.3g 于锥形瓶中，加少量水，加 10ml 浓盐酸，盖上表面皿，加热使试样溶解，此时溶液为橙黄色加热近沸，趁热加二氯化锡，至浅黄色冲洗瓶内壁，加入 10ml 水、1ml 钨酸钠，滴加三氯化钛至出现钨蓝，再加入 60ml 水，放置 1020s 用重铬酸钾滴定至无色（不计体积），加入 10ml 硫、磷混酸 45 滴二苯胺磺酸钠，立即用重铬酸钾滴定至稳定的紫色记录体积，平行测定 2 次。1.62.KBH4 KMnO4 法注;本方法用 KBH4 代替 SnCl2 和 TiCl3 做还原剂还避免使用汞盐和铬盐他们对环境都有很大的污染，而其还原效果很好。2.1 实验原理用硼氢化钾将 Fe3+还原成铁，在酸
5、性条件下加热，溶解金属铁为 Fe2+并分解过量的硼氢化钾，在用高锰酸钾滴定，以自身为指4示剂。2.2 仪器与试剂2.2.1 仪器一般分析仪器2.2.2 试剂浓盐酸，6mol/L NaOH 溶液，10%KBH 4 溶液，0.1mol/L KMnO4 标准溶液，硫酸锰溶液硫酸锰配制方法：取 67gMnSO4 4H2O 溶于硫酸磷酸混合液（24ml85%H 3PO4 与 130mlH2SO4 于 500ml 水中） ，加水稀释至1L2.3 试验步骤2.3.1 试样溶解 准确称取 0.150.2g 铁矿石三份于三个锥形瓶，用少量水润湿，分别加入浓盐酸 10ml，盖上表面皿，加热至残渣为白色，溶液为黄色
6、时停止加热，然后水洗表面皿和瓶。2.3.2 试样还原和滴定 分别向上述液加入 6mol/LnaOH 溶液使其 pH=3 至产生氢氧化铁沉淀不在消失为止，将冷却至室温，再分别滴加 10%KBH4 至橙黄色消失，再过量 45 滴，此时三价铁全部还原为单质铁，各加入硫酸锰溶液 25ml，加热使金属全部溶解转变为 Fe2+同时 KBH4 全部被分解，迅速冷却至室温，加 150ml 水，用 0.1mol/LKMnO4 标准溶液滴定2.3.3 空白试验2.4 结果计算53 邻菲啰琳分光光度法3.1原理试料用盐酸分解，残渣用焦硫酸钾熔融，用盐酸羟胺将三价铁还原成二价铁在pH=4-5的酸度下二价铁与邻菲啰琳形
7、成红色配合物，于波长510 nm处测量吸光度，计算全铁含量3.2 试剂和材料除非另有说明，分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或“与其纯度相当的水3.2.1 焦硫酸钾3.2.2 氢氟酸(p=1.14 g/ml)。3.2.3 盐酸(p=1.19g/ml)3.2.4 盐酸羟胺溶液(1一50 ),3.2.5 邻菲啰琳溶液(5g/L):称取5g邻菲啰琳，加入100ml乙醚溶解，用水稀释至1000ml)混匀。3.2.6 乙酸一乙酸钠缓冲溶液:称取450g无水乙酸钠溶解于500 mI水中，加人240ml冰乙酸用水稀释至1000 ml混匀。3.2.7 铁标准溶液:称取1.0000 g 高纯金属铁(99.9
8、%)于200ml烧杯中，加入50ml盐酸(1+1)低温加热溶解，冷却后移人1000mL容量瓶中.用水稀释至刻度，混匀.此溶液1ml相当1mg铁3.2.8 移取25.00ml铁标准溶液(3.2.7)于500mL容量瓶中，加人25ml 6盐酸（1+1），用水稀释至刻度.混匀，此溶液相当于50g铁3.3 仪器分析中通常使用的仪器3.4 取制样按照GB/T 2011规定进行取制样试样应通过。0.080mm筛孔3.5 分析步骤3.5.1 试料量精确称量至0.0001g按照GB/T 14949.81994取风干试样表2全铁含量（质量分数%） 试样量/g 分取溶液体积/ml0.1-1.0 1.0 10.00
9、1.0-3.0 0.5 5.003.5.2 空白试验随同试样进行空白试验3.5.3 测定3.5.3.1 将试料(3. 5 .1) 置于300m1，烧杯中.以水润湿，加人30ml盐酸(3.2.3)盖上表面皿微热溶解，用温水稀释至约50 ml，用加有少量纸浆的中速滤纸过滤，沉淀用热盐酸及热水各洗1-5次，滤液及洗液收集于300ml烧杯，留作主液3.5.3.2 将滤纸连同残渣转人铂坩埚中，低温碳化，灰化，于650-700熔融至清亮灼烧.冷却以水润湿，加人3滴一4滴硫酸.75ml- 6ml氢氟酸.缓慢蒸发至冒尽三氧化硫白烟冷却加人2g礁硫酸钾，加盖于650700熔融至清亮、冷却，放人主液中加热浸取，用
10、水洗出坩埚，冷却后移入250ml容量瓶中.用水稀释至刻度，混匀3.5.3.3 按表2分取试液于100ml容量瓶中.加人50ml水，加人5ml盐酸羟胺溶液，混匀。放置5min.加人10 ml乙酸一乙酸钠缓冲溶液.10 ml邻菲啰啉溶液,室温放置1h或30(水浴放置15min.冷却.用水稀释至刻度混匀.在分光光度上 .用1cm吸收皿，以水为参比.于510nm处测其吸光度，扣除空白试验所测得的吸光度后，从校准曲线上查出相应的铁量3.5.4.校正曲线的绘制:分别移取0.00ml,1.00ml,2.00ml,4.00ml,6.00ml,8.O0ml铁标准溶液于一组100ml容量瓶中，加人50ml水，以下
11、按上歩进行显色，测量吸光度并绘制校正曲线4 方法分析：经过查证测铁的方法有许多，我们只是阐述了其中的几种，每一种方法都有它们的优缺点，如重铬酸钾法：也在以前的基础上改进了许多，从以前的 SnCl2HgCl2 法改进为 SnCl2TiCl3 避免了对环境和人类严重危害的 Hg，使用 TiCl3 的缺点是它选择性不如SnCl2。它是一种极强的还原剂，因此用钨酸钠作为指示剂，避免TiCl3 使用过量。它的最大优点是没有使用 Hg。而使用重铬酸钾测铁的整体优点在于它反应速率快、计量关系好、无副反应发生，指示剂变色明显。8高锰酸钾法：最大的优点在于没有使用 Cr 和 Hg 减少对环境和人体的伤害是一种以
12、自身为指示剂的“绿色分析法”而且加入的 MnSO4 还可以做催化剂加快反应速率，并且操作简便，步骤简便，方法简单易懂，可以进行高含量的分析。缺点就是高锰酸钾不能作为基准物，需用 Na2C2O4 或其他物质进行标定增加了试剂误差（注：在高锰酸钾标定时应注意“三度一点” ） ，而其选择性没有重铬酸钾好。以上两种方法都是用于常量分析，而微量分析则主要用“分光光度法”和“原子吸收光谱法”它们都是全自动化的仪器分析法都能直接测定他们的浓度在此就不做明细的阐述了。5 发展前景铁测量计铁 测 量 计 提 供 了 一 种 简 单 精 确 的 方 法 ， 能 够 测 量 生 产 线 上 任 意一 点 以 及 野
13、 外 水 中 的 铁 浓 度 。 作 为 百 灵 达 1000 型 单 参 数 系 列 中的 一 员 ， 铁 测 量 计 基 于 可 靠 的 化 学 分 析 原 理 ， 能 够 准 确 测 量 水 中总 铁 的 含 量 。 铁 在 自 然 界 中 广 泛 存 在 ， 在 自 然 水 体 或 处 理 后 水 体 中 都 有 可能 检 出 。 在 生 活 和 工 业 共 水 中 ， 铁 的 存 在 会 导 致 衣 物 上 、 水 管 系统 或 泳 池 表 面 有 染 斑 ， 而 在 很 多 工 业 领 域 ， 这 些 不 可 溶 解 的 铁 沉积 物 都 可 能 引 起 麻 烦 。 铁 盐 可 能
14、 由 于 设 备 腐 蚀 而 产 生 ， 来 自 于 工 业 系 统 本 身 。 因 此， 检 测 自 然 水 体 和 饮 用 水 ， 以 及 过 程 用 水 和 出 水 中 的 铁 含 量 都 是很 重 要 的 。 9百 灵 达 中 量 程 铁 测 量 使 用 工 业 标 准 ， 利 用 1,10-临 二 氮 杂 菲原 理 ， 能 够 测 量 胶 体 或 颗 粒 铁 ， 因 此 测 得 结 果 为 总 铁 的 浓 度 。 这款 仪 器 可 以 在 实 验 室 中 使 用 ， 也 可 以 为 采 样 工 程 师 在 现 场 分 析 使用 。 为 了 提 供 最 大 的 便 携 性 ， 这 款
15、仪 器 随 一 个 带 肩 带 的 便 携 软 包提 供 ， 也 可 以 选 配 一 支 硬 质 便 携 箱 。 这 款 仪 器 的 套 件 除 主 机 外 ，还 配 有 所 需 要 的 中 量 程 铁 试 剂 、 比 色 管 和 其 它 配 件 参考文献武汉大学, 等分析化学第二版北京高等教育出版社出版,1982.武汉大学, 等分析化学实验第二版北京高等教育出版社出版,1982.华中师范学院, 等分析化学北京高等教育出版社出版,1981.华中师范学院, 等分析化学实验北京高等教育出版社出版,1981.GB/T2011 散装铁矿石取样、制样方法GB/T 14949.8-1994 铁矿石化学分析方法湿存水量的测定
