郝原芳，徐英奎，張擴(kuò)

（1.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110032；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083）

重量法測(cè)定鎳礦中的氧化鎂

郝原芳1，徐英奎1，張擴(kuò)2

（1.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110032；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083）

建立鎳礦中測(cè)定氧化鎂的分析方法，采用磷酸氫二銨形成磷酸銨鎂沉淀來計(jì)算氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù).研究鎳的存在形式、溫度、沉淀劑、陳化時(shí)間、干擾元素對(duì)結(jié)果的影響.最佳條件為灼燒溫度1100℃，沉淀劑用量20 mL，陳化時(shí)間5 h以上.方法檢出限為1%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.31%～4.38%，回收率98.9%～100.3%.本方法準(zhǔn)確度高，操作簡(jiǎn)單，適合鎳礦中氧化鎂的測(cè)定.

鎳礦；磷酸氫二銨；沉淀分離；氧化鎂

鎳礦主要分析鎳和伴生有益、有害元素，鎂是其中主要的有害元素，所以在鎳礦中氧化鎂含量是重要指標(biāo)，通過測(cè)定雜質(zhì)元素氧化鎂的含量來確定鎳精礦的品位等級(jí)，準(zhǔn)確測(cè)定鎳礦中的氧化鎂含量十分重要［1］.雖然現(xiàn)在大型儀器的用途越來越廣泛，氧化鎂可以用X射線熒光光譜法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀等測(cè)定，但要準(zhǔn)確測(cè)定鎳礦中高含量氧化鎂，可靠的經(jīng)典方法還是不可缺少的.通過對(duì)鎳礦中氧化鎂的方法實(shí)驗(yàn)，用常規(guī)的EDTA容量法，可以滿足要求，但由于鎳對(duì)EDTA的干擾，使其熔礦程序復(fù)雜，流程時(shí)間長(zhǎng)［1-4］.經(jīng)過多次試驗(yàn)，本文采用酸分解試樣，用氨水中和，在pH 8時(shí)沉淀分離，使鈣鎂與其他元素分離，用草酸鹽將鈣沉淀分離去除后，用磷酸氫二銨使鎂形成磷酸銨鎂沉淀，根據(jù)沉淀質(zhì)量計(jì)算氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù).此方法對(duì)鎳礦來說熔礦簡(jiǎn)便，流程時(shí)間縮短，使用設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)果非常準(zhǔn)確.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸、氯化銨、氫氧化銨、草酸銨飽和溶液、磷酸氫二銨飽和溶液、鹽酸（1+1）、氯化銨（50 g/L）、氫氧化銨（30 g/L）、以上均為分析純（AR）.甲基橙指示劑（1 g/L），實(shí)驗(yàn)用水為去離子水（15 MΩ以上）.氧化鎂（GR）.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取0.5000 g試樣置于聚四乙烯坩堝中，加幾滴水濕潤(rùn)樣品，加入15 mL鹽酸低溫溶解3～5 min，加5 mL硝酸，10 mL氫氟酸，加3 mL高氯酸蒸至煙冒盡，再加3 mL高氯酸反復(fù)兩次蒸至煙冒盡，冷卻.加入10 mL鹽酸（1+1），溶解鹽類，趁熱轉(zhuǎn)入400 mL燒杯中，保持體積為150 mL左右，加入5 g氯化銨，用氫氧化銨中和至氫氧化鐵沉淀并過剩5 mL，煮沸2～3 min，立即用定性濾紙過濾，用氯化銨（50 g/L）熱溶液洗滌燒杯和沉淀.在濾液中加2滴甲基橙指示劑（1 g/L），用鹽酸中和至酸性再過剩2 mL，加入20 mL草酸銨飽和溶液，用氫氧化銨中和至堿性再過量2 mL，加熱煮沸，在低溫處放置1 h，用定量濾紙過濾（慢速），用溫水洗燒杯及沉淀.將濾液蒸至150～200 mL左右，以鹽酸中和至酸性，緩慢加入20 mL磷酸氫二銨飽和溶液，在激烈攪拌下用氨水中和至堿性，再過量30～40 mL，放置5 h以上或過夜.用定量濾紙過濾，氫氧化銨（30 g/L）洗燒杯及沉淀.沉淀連同濾紙放入瓷坩堝中，烘干、灰化，于1100℃高溫爐中灼燒50 min，冷卻，稱至恒重.

2 結(jié)果與討論

2.1 鎳在弱堿性溶液中存在形式

鎳在過量的氨性溶液中會(huì)形成鎳氨絡(luò)合離子，此絡(luò)離子比較穩(wěn)定，會(huì)以一種可溶性狀態(tài)保存于濾液中.在這種狀態(tài)下鎳對(duì)測(cè)定氧化鎂沒有干擾.方程式為：

2.2 飽和磷酸氫二銨沉淀劑的作用及用量

在含有銨鹽的堿性溶液中，鎂與磷酸氫二銨作用生成磷酸銨鎂沉淀.其反應(yīng)式為：

在重量分析中常用飽和或過量的沉淀劑，利用共同效應(yīng)來降低溶解度，使沉淀完全.但要適度，否則會(huì)發(fā)生鹽效應(yīng)、絡(luò)合效應(yīng)，反而使沉淀溶解度增大，使結(jié)果偏低.本試驗(yàn)中加入飽和磷酸氫二銨20 mL效果最佳.

2.3 沉淀劑加入速度及陳化時(shí)間

慢慢加入飽和磷酸氫二銨沉淀劑后需要不斷激烈的攪拌，以免局部相對(duì)過飽和度增大，生成大量晶核.在弱堿性銨鹽溶液中陳化時(shí)間選擇5 h以上或過夜，這樣促進(jìn)顆粒凝聚，可得到完整的晶粒，使沉淀更完全.

2.4 分離干擾元素

鎳礦中一般硅鐵鋁的含量較高，它們的存在直接影響鈣鎂的分離.首先采用氫氟酸趕硅，再加高氯酸趕氟脫水，過濾，使硅能完全分離出去.用氨水中和至氫氧化物沉淀將鐵鋁等金屬離子濾出.

礦樣中如果硫含量較高時(shí)，應(yīng)預(yù)先灼燒，將大部分硫去除，然后加入鹽酸溶樣產(chǎn)生硫化氫氣體,排出剩余的硫.如果樣品中有少量鉻存在時(shí)，按此方法溶礦不受影響，但鉻含量高時(shí)，采用堿熔法消解樣品.

在鈣鎂分離時(shí)，需加入足夠量的飽和草酸銨，使草酸鈣在銨性溶液中能完全沉淀.經(jīng)試驗(yàn)加入20 mL草酸銨為最佳.

2.5 溫度對(duì)結(jié)果的影響

取3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品，按此方法試驗(yàn)，灼燒時(shí)間為50 min，分別控制灼燒溫度的不同，得出氧化鎂結(jié)果的變化，如圖1所示.

圖1 溫度對(duì)結(jié)果的影響Fig.1Effect of temperature on the results

試驗(yàn)表明，隨著熱解溫度的升高，焦磷酸鎂的熱解率逐步增大，熱解時(shí)間在50 min的條件下，溫度在1100℃時(shí)熱解率可達(dá)到100%，所以焦磷酸鎂的熱解的最佳溫度為1100℃，此時(shí)得出氧化鎂的結(jié)果更接近標(biāo)準(zhǔn)值.

2.6 樣品精密度實(shí)驗(yàn)

按本實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)某測(cè)試批次8個(gè)采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀法進(jìn)行分析的鎳礦石樣品進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)果見表1.

由表1可知，本方法的測(cè)定值與原值相比，符合允許誤差的要求，且能測(cè)定質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%以上的氧化鎂的含量.對(duì)于高含量氧化鎂樣品采用減少取樣量的方式進(jìn)行.

2.7 樣品準(zhǔn)確度試驗(yàn)

用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定氧化鎂的回收率，見表2.

從表2的試驗(yàn)證明本方法的回收率在98.9%～ 100.3%.結(jié)果令人滿意.

表1 樣品中氧化鎂的分析結(jié)果比較Table 1A comparative analysis of the results of magnesium oxide in the samples

表2 樣品回收試驗(yàn)Table 2Sample recovery test

2.8 空白試驗(yàn)

為確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度，應(yīng)同批做空白試驗(yàn).

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，在鎳礦中通過酸溶將試樣完全溶解，并將主要干擾元素進(jìn)行分離，去除了主要干擾元素對(duì)磷酸銨鎂形成的影響，通過對(duì)沉淀劑的用量、速度及陳化時(shí)間的控制，使沉淀更完全.本方法操作更簡(jiǎn)單，分析周期短，結(jié)果更準(zhǔn)確.對(duì)鎳礦中氧化鎂含量的分析更具有實(shí)用性.

［1］尹明，李家熙.巖石礦物分析（第3分冊(cè)）：有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析［M］.4版.北京：地質(zhì)出版社,2011.

［2］王榮久.用丁二酮肟為沉淀劑EDTA絡(luò)合滴定鎳礦石中的鋅［J］.云南冶金,1994（3）:60.

［3］袁少華，鐘偉萍.鉬酸鉛重量法測(cè)定增收鉬礦中的鉬［J］.江西有色金屬,2007,21（3）:36.

［4］李海波，周康根，姜科，等.焦磷酸鎂的酸解及酸解產(chǎn)物的氨氮沉淀性能［J］.環(huán)球科學(xué)與技術(shù),2009,32（4）:51.

MEASUREMENT OF MAGNESIUM OXIDE IN NICKEL ORES WITH GRAVIMETRIC METHOD

HAO Yuan-fang1,XU Ying-kui1,ZHANG Kuo2
（1.Shenyang lnstitute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110032,China;2.China University of Geosciences,Beijing 100083,China）

The gravimetric method is established for measurement of magnesium oxide in nickel ore,by which the mass fraction of magnesium oxide is calculated with the magnesium ammonium phosphate precipitation produced from ammonium dibasic phosphate.With study on the effect of nickel occurrence,temperature,precipitant,aging time and interference elements on the results,it is concluded that the optimum conditions include burning temperature of 1100℃,20 mL of precipitant dosage and aging time more than 5 h. The method detection limit is 1%, with relative standard deviation of 0.31%-4.38% and recovery rate of 98.9% to 100.3%. The method is accurate with simple operation, suitable for determining magnesium oxide in nickel ores.

nickelore;ammoniumdibasicphosphate;precipitationseparation;magnesiumoxide

1671-1947（2014）04-0395-03

P575.9

A

2013－09－26；

2014-01-07.編輯：周麗、張哲．

郝原芳（1965—），女，高級(jí)工程師，從事巖礦測(cè)試分析工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)北陵大街26甲3號(hào)，E-mail//453865416@qq.com