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        快速測定鋅礦石中的鋅含量

        2018-04-09 18:07:12
        四川有色金屬 2018年1期
        關(guān)鍵詞:鐵氰化鉀鋅礦標準溶液

        楊 梅

        (四川會理鉛鋅股份有限公司,四川會理 615105)

        鋅是重要的有色金屬原材料,鋅的來源主要是從鋅礦石中提取,自然界中的鋅礦石有閃鋅礦ZnS、菱鋅礦ZnCO3、紅鋅礦ZnO、硅鋅礦Zn2SiO4、錳硅鋅礦(ZnMn)2SiO4、異極礦Zn4Si2O7(OH)2·H2O等。鋅金屬廣泛用于汽車、建筑、船舶、輕工等行業(yè)。我國鋅礦資源比較豐富,鋅儲量9384萬噸,居世界第4位,同時我國也是鋅的生產(chǎn)大國,鋅礦采選冶煉等企業(yè)遍布全國。

        鋅礦采選等生產(chǎn)行業(yè)測定鋅礦石中鋅含量的方法有EDTA容量法、極譜法等,但EDTA容量法操作復(fù)雜,需要花費大量時間,而極譜法雖然操作快速簡便,但是只適用于測定含鋅量小于5%的鋅礦石中的鋅含量;而用碘量法測銅的方法除去礦石中的銅,再加入鐵氰化鉀進行測鋅的方法是利用碘量法的原理,能夠快速的測定出含鋅量大于5%且含鐵量較低的閃鋅礦(ZnS)和紅鋅礦(ZnO)中的鋅含量。經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐證明本方法測定鋅的結(jié)果理想,方法簡便,節(jié)約了大量的人力物力。

        1 實驗部分

        1.1 實驗原理

        試樣用酸溶解后,在pH為3~4的溶液中,銅(II)與KI反應(yīng)生成碘化亞銅,游離出碘,以淀粉為指示劑,用Na2S2O3標準溶液滴定除去試樣中的銅,鋅的測定基于下列反應(yīng):

        總的反應(yīng)式為:

        上述反應(yīng)所析出的碘,再用Na2S2O3標準溶液滴定,其反應(yīng)式為:

        1.2 試劑配制

        對密度1.19,含量38%的鹽酸、7:3的硝硫混酸、含量20%的鐵氰化鉀溶液、含量20%的氟化氫銨溶液、含量20%的碘化鉀溶液、避光保存,保質(zhì)期一星期。

        量0.5%的淀粉溶液:稱取0.5g可溶性淀粉于200ml燒杯中,用少量水調(diào)成糊狀,邊攪拌邊將100ml沸水緩緩倒入其中,繼續(xù)煮至透明,取下冷卻待用,該淀粉溶液保質(zhì)期一星期。

        焦磷酸鈉緩沖液:飽和焦磷酸鈉溶液用1:1硫酸調(diào)pH至2.5,5mg/ml的鋅標準溶液。稱取高純金屬鋅5.0000g于燒杯中,加1:1鹽酸20ml,待溶解完全后,轉(zhuǎn)入1000ml容量瓶中,用水稀釋至約500ml,滴加1:1氨水中和至出現(xiàn)白色氫氧化物沉淀,用1:1硫酸將沉淀溶解,再過量20ml,用水稀釋至1000ml,搖勻此溶液含鋅量為5mg/ml。

        Na2S2O3標準溶液:稱取105gNa2S2O3.5H2O于20000ml棕色試劑瓶中,再加入5g無水碳酸鈉,5ml三氯甲烷,搖勻,由于三氯甲烷不容易溶解,所以配好后至少要一個星期以后標定。

        Na2S2O3標準溶液標定:吸取20ml鋅標準溶液(5mg/ml),加水至70ml左右,加10ml氟化氫銨溶液,10ml碘化鉀溶液,5ml淀粉溶液,4ml~5ml鐵氰化鉀溶液,用Na2S2O3標準溶液滴至亮黃色即為終點,隨同標定進行空白實驗。實驗方法和原理如下:

        式中:TZn—滴定系數(shù),與1.00ml Na2S2O3標準溶液相當?shù)匿\的質(zhì)量,單位mg/ml;

        V1—滴定20ml鋅標準溶液(5mg/ml)所消耗的Na2S2O3標準溶液的體積,單位ml;

        V2—滴定空白消耗Na2S2O3標準溶液的體積,單位ml。

        以上所有試劑均為分析純,實驗用水為去離子水。

        1.3 實驗分析步驟

        稱取樣品0.2000g左右于250ml三角燒杯中,加少量水潤濕樣品,再加10ml濃鹽酸,加熱除去硫化氫后,再加10ml硝硫混酸(7:3),加熱至白煙冒盡,取下冷卻至室溫,用水沖洗杯壁,加水至70ml左右,加熱煮沸。取下冷卻,加10ml氟化氫銨或焦磷酸鈉緩沖液(礦石中含硅低的加氟化氫銨,礦石中含硅高的加焦磷酸鈉緩沖液),再加10ml碘化鉀溶液,5ml淀粉溶液,用Na2S2O3標準溶液滴至藍色消失,若加入碘化鉀后溶液黃色較深,說明樣品含銅較高,如果過早的加入淀粉溶液,淀粉會吸附較多的I2,使滴定結(jié)果產(chǎn)生誤差,所以要先用Na2S2O3標準溶液滴至溶液為淡黃色,再加5ml淀粉溶液,繼續(xù)滴至藍色消失,此過程為除去雜質(zhì)銅。在除銅后的溶液中加入4ml~5ml鐵氰化鉀溶液,立即用Na2S2O3標準溶液滴定至亮黃色或黃綠色即為終點。

        1.4 實驗結(jié)果計算

        式中:Vm—滴定鋅時所消耗Na2S2O3標準溶液的體積,單位ml;

        m—稱取試樣質(zhì)量,單位g。

        1.5 實驗樣品分析

        稱取試樣0.2000g左右,按實驗步驟進行操作,測得結(jié)果見表1,其中1#樣為原礦樣,2#樣為氧化鋅精礦樣,3#樣為硫化鋅精礦樣。

        2 結(jié)果與討論

        (1)當樣品中銅含量較高時,影響終點的觀察,可在加入碘化鉀后加少許硫氰化鉀,用硫代硫酸鈉除銅,在除銅后,把樣品放置一會兒后,滴定鋅。

        (2)當樣品中鐵含量較高時,鐵離子會吸附銅和鋅,使測定結(jié)果不穩(wěn),所以要用氯化銨和氨水除去大量的鐵,才能使測定結(jié)果穩(wěn)定。

        (3)滴定時必須嚴格控制酸度,鐵氰化鉀溶液的濃度、溫度、放置時間和光線的影響,鐵氰化鉀溶液要避光保存,最適合的酸度為PH2.5,當PH小于2時,測定終點不穩(wěn)定,空白增高;鐵氰化鉀加入量又不宜過多,加多了往往造成結(jié)果偏高;溫度250C較為適合,總之,影響鋅的測定因素較多,各方面要嚴格控制。

        表1 鋅礦石中鋅的測定Tab.1 Determination of zinc in zinc ores

        (4)除銅時要注意防正過量或除銅除不完全,除銅過量會使鋅結(jié)果偏低,除銅不完全會導(dǎo)致鋅結(jié)果偏高。

        3 結(jié)論

        高含量的鋅精礦中鋅的測定一般都用EDTA容量法,該方法結(jié)果穩(wěn)定,礦石中的雜質(zhì)含量對測定結(jié)果沒有影響,但是用EDTA容量法過程繁瑣,花費時間較長,不適用于測定生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的大量的工藝樣。

        實驗表明,用碘量法測銅的方法除去礦石中的銅,再加入鐵氰化鉀進行測鋅方法能快速測定鋅礦石中的鋅含量,且準確度高、穩(wěn)定性好、方法簡便。

        用碘量法測銅的方法除去礦石中的銅,再加入鐵氰化鉀進行測鋅方法長期運用到生產(chǎn)中取得了良好的效果,降低了化驗成本,節(jié)約了人力資源,增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

        參考文獻:

        [1]趙樹寶.碘量法快速測定鐵礦石中的銅和鐵[J].福建:分析測試,2008,17(4):44-47.

        [2]劉珍.化驗員讀本[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010:125-127;259-266.

        [3]付斌.冶金分析手冊[M].北京:工業(yè)出版社,2004:155-160;225-232.

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