專利名稱：：一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法。
背景技術：
：硫酸渣是采用硫鐵礦或含硫尾砂做原料生產硫酸過程中排出的一種固體廢棄物，對其綜合利用既能消除對環(huán)境的危害，又能作為資源重新利用。我國每年有數百萬叱硫酸渣排出，目前某些國家已做到全部利用，我國利用量只有50%左右。硫酸渣中含鐵量一般30%~50%，還含有一定量的銅、鉛、鋅、銀、金及其它稀貴金屬和放射性元素，是一種有價值的原料。經過磁選和重選后的硫酸渣，含鐵量達50%~65%可作為煉鐵原料，含鐵量在30%左右可代替鐵礦粉作水泥燒成的助溶劑，可降低燒成溫度，提高水泥的強度和抗侵蝕能力；含鐵量高的硫酸渣還可生產鐵系化工產品，如飼料級硫酸亞鐵、氧化鐵顏料等。在貿易中鐵是重要的計價元素之一，因此全鐵含量的分析測定，是保證綜合利用工藝條件確定以及產品質量和公平貿易的關鍵與前提，但目前尚無硫酸渣中全鐵的檢測標準，大都采用《硫鐵礦和硫精礦中全鐵含量的測定》(稱為堿熔法)或《鐵礦石化學分析方法三氯化鈦-重鉻酸鉀容量法測定全鐵量》(稱為酸溶殘渣回收法)測定標準。這兩個方法都存在能耗高(11-14kW'h)、檢測時間長(34h),如果直接用酸溶，纟艮多^L酸渣試料又分解不完全，影響了分析結果的準確性和公正性，因此研究一種經濟、簡單、快捷、準確測定硫酸渣中鐵含量的檢測方法是發(fā)展的要求，對硫酸渣的綜合利用具有十分重要的意義。四川省德陽市產品質量監(jiān)督檢驗所車弟強利用鹽酸溶樣，重鉻酸鉀氧化還原滴定二價鐵離子測定了硫酸渣中全鐵的含量；開封大學化工系陶穎以氧化還原滴定法、絡合滴定法及分光光度法分析測定硫鐵礦燒渣中全鐵含量，并對三種分析方法的優(yōu)缺點進行了比較，但對試樣的分解完全沒有涉及，只是對試料分解后的試液進行了不同測定方法的比較。前面已經談到，在很多送檢的硫酸渣試樣中，如果直接酸溶，試料分解不完全導致分析結果偏低，從而影響了分析的準確性。堿熔或酸溶殘渣回收分解硫酸渣試料的方法繁瑣、能耗高，非當今分析檢測技術的發(fā)展要求。
發(fā)明內容種快速測定-克酸渣中全鐵的方法。本發(fā)明的目的是通過如下措施來達到的一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，其特征在于它包括如下步驟(1)稱取已于105~ll(TC干燥并冷卻至室溫的0.10g~0.50g、粒度小于0.100mm的硫酸渣試樣，置于盛有0,5g~2g混合熔劑的瓷坩堝中混勻，所述的混合熔劑為按100g碳酸鈉、7.5g硝酸鉀和40g草酸配比研細后的混合物，將硫酸渣試樣和混合熔劑的混勻物全部轉移至錐形濾紙中，包成小包，置于墊有一層燒過的氧化鎂的瓷坩堝中，瓷坩堝中氧化鎂的厚度和面積足夠托住包成小包的混合熔劑和硫酸渣試料在瓷坩堝上燒結成熔團，于85090(TC的高溫爐中開爐門碳化灰化后，關爐門85095(TC灼燒210min，取出，冷卻，用小勺將熔團移入500mL錐形瓶中；(2)在500mL錐形瓶中，鹽酸20mL50mL鹽酸，10mL30mL氟化鈉溶液，其中鹽酸與水的體積比為1:1,氟化鈉溶液的含量為5Og/L，緩緩加熱至試料熔團溶解，溶解過程中不斷滴加氯化亞錫溶液，保持試液呈微黃色，其中氯化亞錫溶液的含量為60g/L,冷卻至室溫；加入IOOmL水，1mL~2mL鴒酸鈉溶液，其中鴒酸鈉溶液的含量為250g/L，滴加三氯化鈦溶液至試液呈藍色，其中三氯化鈦溶液中三氯化鈥與水的體積比為1:14;(3)待試液藍色褪去后，加入10mL~30raL硫酸-磷酸混合酸，其中硫酸磷酸水的體積比為25:5:70，力q5滴二苯胺磺酸鈉指示劑溶液，其中二苯胺^t酸鈉指示劑溶液含量為2g/L，用重4各酸鉀標準滴定溶液滴定至試液由綠色至藍綠色到最后一滴變?yōu)榉€(wěn)定的紫紅色時為終點，此時記錄消耗的重鉻酸鉀標準滴定溶液的毫升數V,其中重鉻酸鉀標準滴定溶液的含量為0.050mol/L;(4)空白分析與試料同時分析，采用相同步驟和使用相同數量的試劑操作，在加石克酸-石岸酸混合酸之前，加5.OOmLO.050mol/L的石克酸亞4失銨溶液，用0.050mol/L的重4各酸鉀標準滴定溶液滴定至終點，消耗V丄mL重鉻酸鉀標準滴定溶液，再加5.OOmLO.050mol/L的硫酸亞鐵銨溶液，再以0.050mol/L的重4各酸鉀標準滴定溶液滴定至終點，消耗V2mL重鉻酸鉀標準滴定溶液，前后滴定消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積之差V。，即為空白值V「V,-V2;(5)按下式計算全鐵的質量分數(％):式中c-重4各酸鉀標準滴定溶液濃度，mol/L;V-滴定試料溶液消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積，mL;V。-滴定空白試驗溶液消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積，mL;m-試料的質量，g;55.85-鐵的摩爾質量，g/mo1。在上述技術方案中，所述硫酸渣試樣量為0.20g。在上述技術方案中，所述混合熔劑為lg。在上述技術方案中，所述優(yōu)選為50raL的資坩堝，資坩堝口內直徑為49mm。在上述技術方案中，所述關爐門溫度為900°C,灼燒時間為23min。在上述技術方案中，所述第(2)步中鹽酸為30mL,氟化鈉溶液為15mL,鴒酸鈉溶液的量為lmL。在上述技術方案中，所述第(3)步中硫酸-磷酸混合酸的體積為15mL，本發(fā)明一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法具有如下優(yōu)點(1)釆用適量混合熔劑(配比為100g>暖酸鈉、7.5g硝酸鉀和40g草酸研細后混勻)與試料混勻，在氧化鎂墊底的乾坩鍋上將硫酸渣試料燒結后變成燒結熔團，將熔團進行酸溶分解達到試料的快速完全分解。所用試劑一混合熔劑和氧化鎂在化驗室常見，較《硫鐵礦和硫精礦中全鐵含量的測定》方法(堿熔法)中的過氧化鈉試劑易保存、安全性好及廉價，較《鐵礦石化學分析方法三氯化鈦-重鉻酸鉀容量法測定全鐵量》方法(酸溶殘渣回收法)簡單，較酸溶方法的試料分解完全。(2)釆用實驗室常用的設備、器皿和試劑，不需要鉑金坩堝等貴重實驗器皿和易消耗的剛玉坩堝熔樣，以及多次試料處理即可達到試樣的完全分解。(3)本方法分析一個試樣的分析流程大約需要lh，而堿熔或酸溶殘渣回收的方法需要3~4h完成，可見大大縮短了分析周期，減輕了人員的勞動強度。(4)本分析方法低能耗，能耗為11~14kwh,碳化及熔樣約需要0.5h;而堿熔方法由于剛玉坩堝的特性必須由低溫慢慢升到高溫，熔樣需要1~2小時，能耗也為11~14kW.h。(5)本發(fā)明方法，在硫酸渣的全鐵分析中，經濟、環(huán)保，簡單、快速、準確。用鹽酸-氟化鈉酸溶法及,灰酸鈉、賄酸鉀和草酸混合熔劑法(本發(fā)明方法)對一批^琉酸渣試樣進行了分析比對，結果如下表1。表1:鹽酸_氟化鈉法和本方法分析硫酸渣試樣的結果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>同時用酸溶殘渣回收的方法和堿熔法與本法進行了比對試驗，結果如下表2。表2:酸溶殘渣回收法及堿熔法和本方法分析硫酸渣試樣的結果(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表2的分析結果可知，本發(fā)明的碳酸鈉、確酸鉀和草酸混合熔劑法分析硫酸渣試樣中的全鐵與原常規(guī)方法一酸溶殘渣回收法和堿熔法有好的一致性按本發(fā)明方法，選取4個硫酸渣試樣，分別測定6次，進行了方法的精密度試驗，結果見表3，相對標準偏差都小于0.4%,說明本發(fā)明方法具有好的精密度。表3:本法精密度試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>具體實施例方式下面詳細說明本發(fā)明的實施情況，但它們并不構成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解本發(fā)明一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，它包括如下步驟(1)稱取O,10g~0.50g(精確至O.0001g)于105110。C千燥并冷卻至室溫粒度小于0.100mm的硫酸渣試樣，優(yōu)選為稱取0.20g試樣，置于盛有0.5g~2g混合熔劑的瓷坩堝中，優(yōu)選為lg混合熔劑，混勻，將其全部轉移至錐形濾紙中，包成小包，置于墊有燒過的氧化鎂的瓷坩堝中，墊有氧化鎂的瓷坩堝大小隨意，只要有足夠大的氧化鎂面積托住包成小包的混合熔劑與試料在其上面燒結成燒結熔團，優(yōu)選為50mL的資坩堝，氧化鎂裝滿至坩堝口邊沿略下一點，形成一個微小的凹面，于850-900。C的高溫爐中開爐門碳化灰化后，關爐門850-950。C灼燒210min,優(yōu)選關爐門900。C，灼燒2~3min,取出，冷卻，用小勺將熔團移入500mL錐形瓶中。試樣的稱取量一般與試樣的均勻性、代表性和后面分析時所用的試劑量有直接關系，對于粉末原材料試樣，如果試樣制備均勻，有代表性，對不同數量級的成分測定，一般稱樣量為0.lg~lg，由于硫酸渣中全鐵的含量在30%~65%,含量較高，稱樣量定為0.lg~0.5g，但后面所用的滴定劑重鉻酸鉀標準溶液濃度為0.050mol/L,控制滴定劑的滴定毫升數在一滴定管內，避免分析中超過一滴定管時多次讀數增大了不確定度，所以優(yōu)選O.20g。選擇了三個硫酸渣試樣，稱取分別稱取試樣0.10g、0.20g、0.30g、0.40g、0.50g按本發(fā)明方法分析，所得的分析結果相一致。對于0.2g硫酸渣試樣，0.5g~2g混合熔劑都可以將硫酸渣試樣燒結熔融好，但本著分析反應條件都有一定的區(qū)限性，往往區(qū)限的中心位置附近的條件都是反應的最佳和確保條件，同時盡量少用試劑，所以優(yōu)選0.5g~2g的中心位置附近1,0g混合熔劑，來保證燒結熔融硫酸渣試樣的效果。后面的優(yōu)選條件選擇道理同此。(2)力卩20mL~50mL鹽酸(1+1)，優(yōu)選30mL,10mL~30mL氟化鈉溶液(5Qg/L)，優(yōu)選15mL,緩緩加熱至試料溶解，溶解過程中不斷滴加氯化亞錫溶液(60g/L),保持試液呈^f敖黃色，冷卻至室5顯。力口約100mL7jc，1mL~2mL4烏酉殳4內5容液(250g/L)，伊C選1mL,滴加三氯化4i溶液(1+14)至試液呈藍色；(3)待試液藍色褪去后，立即加入1OmL~3QmL硫酸-磷酸混合酸(25+5+70),優(yōu)選15mL，加5滴二苯胺石黃酸鈉指示劑溶液(2g/L),用重4各酸鉀標準滴定溶液(0.050mol/L)滴定至試液由綠色至藍綠色到最后一滴變?yōu)榉€(wěn)定的紫紅色時為終點，此時記錄消耗的重鉻酸鉀標準滴定溶液的毫升數V。(4)空白分析與試料同時分析，采用相同步驟和使用相同數量的試劑操作。在加硫酸-磷酸混合酸(25+5+70)之前，力。5.OOmL硫酸亞鐵銨溶液(0.050mol/L)，用重4各酸鉀標準滴定溶液(0.050mol/L)滴定至終點(消耗V邱L重鉻酸鉀標準滴定溶液)，再力。5.OOmL硫酸亞鐵銨溶液(0.050mol/L)，再以重鉻酸鉀標準滴定溶液(0.050mol/L)滴定至終點(消耗V2mL)重鉻酸鉀標準滴定溶液，前后滴定消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積之差V。即為空白值(V。=V,-V2)。(5)以V-V。得出的毫升數進行計算硫酸渣試樣中全鐵的質量分數。需要說明的是在分析過程中使用的許多試劑的濃度和體積毫升數是有關聯的，許多時候只要加入的試劑中的溶質達到基本相同的量，反應完成不影響后續(xù)步驟即可。例如，實際中，當^L酸-磷酸混合酸(25+5+70)的濃度變?yōu)榱蛩?磷酸混合酸(20+30+50)曰于，加入5~10mL亳升也可達到相同的效果；氟化鈉溶液的體積質量分數由50g/L變?yōu)?00g/L時，其加入的量減半也可達到相同的效果。本分析方法中遵循當前提倡的兩型社會原則，大力倡導綠色分析化學，能夠用盡量少的試劑量達到反應的相同效果，理當提倡用盡少量的試劑量。權利要求1、一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，其特征在于它包括如下步驟(1)稱取已于105～110℃干燥并冷卻至室溫的0.10g～0.50g、粒度小于0.100mm的硫酸渣試樣，置于盛有0.5g～2g混合熔劑的瓷坩堝中混勻，所述的混合熔劑為按100g碳酸鈉、7.5g硝酸鉀和40g草酸配比研細后的混合物，將硫酸渣試樣和混合熔劑的混勻物全部轉移至錐形濾紙中，包成小包，置于墊有一層燒過的氧化鎂的瓷坩堝中，瓷坩堝中氧化鎂的厚度和面積足夠托住包成小包的混合熔劑和硫酸渣試料在瓷坩堝上燒結成熔團，于850～900℃的高溫爐中開爐門碳化灰化后，關爐門850～950℃灼燒2～10min，取出，冷卻，用小勺將熔團移入500mL錐形瓶中；(2)在500mL錐形瓶中，鹽酸20mL～50mL鹽酸，10mL～30mL氟化鈉溶液，其中鹽酸與水的體積比為1∶1，氟化鈉溶液的含量為50g/L，緩緩加熱至試料熔團溶解，溶解過程中不斷滴加氯化亞錫溶液，保持試液呈微黃色，其中氯化亞錫溶液的含量為60g/L，冷卻至室溫；加入100mL水，1mL～2mL鎢酸鈉溶液，其中鎢酸鈉溶液的含量為250g/L，滴加三氯化鈦溶液至試液呈藍色，其中三氯化鈦溶液中三氯化鈦與水的體積比為1∶14；(3)待試液藍色褪去后，加入10mL～30mL硫酸-磷酸混合酸，其中硫酸∶磷酸∶水的體積比為25∶5∶70，加5滴二苯胺磺酸鈉指示劑溶液，其中二苯胺磺酸鈉指示劑溶液含量為2g/L，用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定至試液由綠色至藍綠色到最后一滴變?yōu)榉€(wěn)定的紫紅色時為終點，此時記錄消耗的重鉻酸鉀標準滴定溶液的毫升數V，其中重鉻酸鉀標準滴定溶液的含量為0.050mol/L；(4)空白分析與試料同時分析，采用相同步驟和使用相同數量的試劑操作，在加硫酸-磷酸混合酸之前，加5.00mL0.050mol/L的硫酸亞鐵銨溶液，用0.050mol/L的重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定至終點，消耗V1mL重鉻酸鉀標準滴定溶液，再加5.00mL0.050mol/L的硫酸亞鐵銨溶液，再以0.050mol/L的重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定至終點，消耗V2mL重鉻酸鉀標準滴定溶液，前后滴定消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積之差V0，即為空白值V0＝V1-V2；(5)按下式計算全鐵的質量分數(％)<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>w</mi><mi>TFe</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>c</mi><mo>×</mo><mrow><mo>(</mo><mi>V</mi><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mn>55.85</mn></mrow><mrow><mi>m</mi><mo>×</mo><mn>1000</mn></mrow></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>式中c-重鉻酸鉀標準滴定溶液濃度，mol/L；V-滴定試料溶液消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積，mL；V0-滴定空白試驗溶液消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積，mL；m-試料的質量，g；55.85-鐵的摩爾質量，g/mol。2、根據權利要求1所述的一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，其特征在于所述好u酸渣試樣量為0.20g。3、根據權利要求1所述的一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，其特征在于所述混合熔劑為lg。4、根據權利要求1所述的一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，其特征在于所述優(yōu)選為50mL的資蚶堝，資坩堝口內直徑為49mm。5、根據權利要求1所述的一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，其特征在于所述關爐門溫度為900°C,灼燒時間為23min。6、根據權利要求1所述的一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，其特征在于所述第(2)步中鹽酸為30mL,氟化鈉溶液為15mL，鵠酸鈉溶液的量為lmL。7、根據權利要求1所述的一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，其特征在于所述第(3)步中好u酸-磷酸混合酸的體積為15mL。全文摘要一種快速測定硫酸渣中全鐵的方法，它采用試劑公析和空白分析前后滴定消耗重鉻酸鉀標準滴定溶液體積之差V<sub>0</sub>即為空白值(V<sub>0</sub>＝V<sub>1</sub>-V<sub>2</sub>)，以V-V<sub>0</sub>得出的毫升數進行計算硫酸渣試樣中全鐵的質量分數。它克服了現有分析方法準確性差，堿熔或酸溶殘渣回收分解硫酸渣試料的方法繁瑣、能耗高等缺點。本發(fā)明在硫酸渣的全鐵分析中，具有經濟、環(huán)保，簡單、快速、準確的優(yōu)點。文檔編號G01N31/22GK101609078SQ200910063229公開日2009年12月23日申請日期2009年7月16日優(yōu)先權日2009年7月16日發(fā)明者露嚴,張前香,張春蘭,斌文,沈金科,菁潘,范志國,趙希文,聞向東,魏繼紅申請人:武漢鋼鐵(集團)公司
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