滴定分析法测定铁矿石中的铁含量*

周　静，王　珏

(黔南民族师范学院化学化工学院，贵州　都匀　558000)



滴定分析法测定铁矿石中的铁含量*

周静，王珏

(黔南民族师范学院化学化工学院，贵州都匀558000)

铁是人类运用较早的金属元素之一，铁在自然界中一般均存在于铁矿石中，经过提炼之后才能够应用到生产当中。铁含量的高低是衡量铁矿石质量的一大重要因素，铁含量越高的铁矿石，其品质也就更好。滴定分析法(SnCl2-TiCl3-K2Cr2O7)是近年来应用较为广泛的检测铁含量的方法，本文重点介绍了运用该方法测量铁矿石中铁含量的过程，经过实验过程还对该方法的实验条件进行了一定的优化。

铁矿石；铁含量；滴定分析法

我国是一个铁储量丰富的国家，在世界范围内，我国在铁矿石的出口以及进口中均占据了重要的地位。人们若想利用铁的话，首先要做的就是将铁从铁矿石中提取出来，目前，测定铁矿石中铁含量的方法有很多，其中主要方法有：光谱法、重铬酸钾滴定法、无汞法等[1-3]。在这些方法中，重铬酸钾滴定法是最可靠的一种方法，因为重铬酸钾是一种还原性非常强的还原剂，通过化学反应铁离子很容易就可以被还原成为铁元素。在刚开始应用该方法时，反应溶液主要以氧化亚锡-氧化汞为主，测量结果准确，数据可信度高，但是该反应会产生汞，对环境造成了比较大的污染[4]。在经过一系列的优化之后，基于重铬酸钾法的氧化亚锡-三氯化钛-重铬酸钾(SnCl2-TiCl3-K2Cr2O7)滴定分析法正受到越来越多的关注。

1　实　验

1.1试剂及配制方法

本实验用到的主要实验试剂及配制方法如下：

(1)盐酸，将浓度为1.119 g/mL的浓盐酸按照1:1的比例与蒸馏水混合配制；

(2)氟化钠固体，NaF；

(3)5%的氯化亚锡溶液(SnCl2·2H2O)，称取5.0 g的氯化亚锡粉末，溶解于20 mL的盐酸中，之后用蒸馏水稀释到100 mL备用；

(4)30%的氯化亚锡溶液(SnCl2·2H2O)，称取30.0 g的氯化亚锡粉末，溶解于100 mL的盐酸中，备用；

(5)25%的钨酸钠(Na2WO4)溶液，称取25.0 g的钨酸钠粉末，溶解于少量的蒸馏水中，过滤，加入浓度为1.70 g/mL的磷酸，摇匀，用蒸馏水稀释到100 mL备用；

(6)5%的三氯化钛(TiCl3)溶液，取5 mL的15%～20%的三氯化钛溶液与5 mL盐酸混合，混匀，用蒸馏水稀释到100 mL备用；

(7)硫酸-磷酸混合酸(H2SO4-H3PO4)，取200 mL浓度为1.84 g/mL的硫酸慢慢加到650 mL的蒸馏水里，待硫酸冷却到室温后，加入150 mL浓度为1.70 g/mL的磷酸，摇匀，备用；

(8)0.32%的二苯胺磺酸钠(C12H10NNaO3S)溶液，称取0.32 g的二苯胺磺酸钠粉末，溶于100 mL的蒸馏水中，备用；

(9)重铬酸钾标准溶液(K2Cr2O7)，准确称取1.76 g的重铬酸钾(摩尔浓度为0.0358 mol/L)溶于少量的蒸馏水中，完全溶解后用蒸馏水定容到1000 mL的容量瓶中，过夜备用。

1.2铁矿石样品的采集和处理

本实验中用到的铁矿石样品来自于同一矿山的不同位置及不同深度的颗粒比较小的粉状铁矿石以及块状的铁矿石[5-6]。在实验中接受反应的是颗粒比较小的粉状铁矿石以及块状的铁矿石中具有炼制价值的赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)以及菱铁矿(FeCO3)。准备好和提矿石的硬度以及粒度均对等的破碎设备，设置好破碎程度之后，对铁矿石进行破碎以及研磨。注意用同一种铁矿石来清洗破碎机以及研磨机。将铁矿石样品加入到破碎机中之后，使用制样机细致地研磨破碎出来的铁矿石样品，直到达到进行滴定实验的标准。

1.3铁矿石样品中铁含量的测定

(1)准确称取0.20 g的铁矿石样品，小心地加入到250 mL锥形瓶中；

(2)向锥形瓶中滴加若干滴蒸馏水将样品润湿，轻轻摇匀；

(3)加入10 mL的硫酸-磷酸混合液，如果铁矿石样品中含有较多的碳化物，需要同时加入1 mL的浓硝酸，置于电炉子上，加热分解样品[7-9]；

(4)采用低温或者小火加热几分钟，之后逐步将温度提高，一直到溶液开始冒白烟。此时的样品溶液应该呈现清亮的颜色，里面的样品残渣变为浅色或者白色时表明铁矿石样品已溶解完全。

(5)将锥形瓶从电炉子上取下，稍微冷却一段时间后，小心加入10 mL的盐酸，并趁热慢慢滴加氯化亚锡溶液，当溶液的颜色变为浅黄色的时候，说明大部分的三价铁已经被还原成为了二价铁。

(6)滴加10滴的钨酸钠溶液，再滴加三氯化钛溶液，当溶液颜色呈现蓝色，且蓝色保持30秒不变色的时候，加入去离子水80 mL。

(7)用重铬酸钾溶液滴定，一直到蓝色刚好消失。

(8)滴入5滴二苯胺磺酸钠作为指示剂，滴加重铬酸钾标准溶液一直到溶液呈现出紫色，且紫色保持30秒不变色为止。

(9)使用以下公式计算铁矿石中的铁含量：

w(Fe)=(V-V0)×c×55.85×10-3/m×100%

式中，c为重铬酸钾的浓度，V为铁矿石样品中消耗的重铬酸钾标准溶液的体积，V0为空白对照消耗的重铬酸钾标准溶液的体积，55.85为铁的摩尔质量，m为铁矿石样品的质量。

1.4注意事项

(1)使用氯化亚锡还原三价铁离子的时候，溶液的温度不可以过低，温度过低的话会导致反应的速度降低，观察的时候不容易看到黄颜色的褪去，容易造成氯化亚锡的过量[10]。

(2)使用三氯化钛还原三价铁离子的时候，溶液的温度也不可以过低，同样的原因，温度过低的话会导致反应的速度降低，容易造成三氯化钛的过量[11]。

(3)在硫酸+磷酸的混合酸液中，铁电对的电极电位会变小，二价铁离子在这种环境中更容易被氧化，所以混合酸液放置过久的话不能再使用，而应该现配现用[12]。

2　结果与讨论

2.1铁矿石样品中铁含量的计算结果

本实验中，我们对10个铁矿石样品进行了检测，通过该方法计算出每个铁矿石中铁的含量分别为：4.52%，2.71%，2.42%，3.87%，5.32%，5.66%，6.27%，7.54%，5.45%，3.53%。

2.2精密度实验

本实验对10种铁矿石样品，使用氯化亚锡-三氯化钛-重铬酸钾滴定分析法进行了铁含量检测，按照上述实验步骤重复测定了5次之后，计算出结果的平均值以及相对标准偏差，详细结果如表1所示。

表1　10种铁矿石样品重复5次测定的实验数据

氯化亚锡-三氯化钛-重铬酸钾滴定分析法测定铁矿石样品中的铁含量，该方法的相对标准偏差保持在0.68%～2.6%范围内，这足以看出该方法具有较高的精密度，而且测量过程可以节省较多的时间，实验速率得到极大的提高。

2.3铁矿石样品的加标回收

本实验选取10种不同的铁矿石样品，在每种待测样品中分别加入标准溶液，使用氯化亚锡-三氯化钛-重铬酸钾滴定分析法测定铁矿石中的铁含量以及对铁矿石样品加标之后的铁含量。实验结果如表2所示。

氯化亚锡-三氯化钛-重铬酸钾滴定分析法测定铁矿石中的铁含量，该方法的加标回收率保持在91.9%～97.9%的范围内，这很直观的表明该方法具有准确性高、稳定性强、简便快速等优点，在测定铁矿石中的铁含量时应加大对该方法的推广。

表2　样品加标回收实验数据结果

3　结　论

氯化亚锡-三氯化钛-重铬酸钾滴定分析法对经典的重铬酸碱进行了优化，不仅仅消除了重金属铬与汞的环境危害，还具有更高的确定度和稳定度。新的方法相对标准偏差保持在0.68%～2.6%范围内，回收率保持在91.9%～97.9%范围内。

[1]葛焕炳, 江成选.无污染法测定铁矿石中的铁[J].甘肃冶金, 2013(3): 43-46.

[2]应海松, 廖海平, 任春生. 铁矿石检测技术及其新进展[J].金属矿山, 2012(7): 10-12.

[3]付慧莉. 三氯化钛-重铬酸钾容量法快速测定铁矿石中全铁量[J].山东冶金, 2012, 22(3): 59-60.

[4]谢立群, 翟淑英. 重铬酸钾法测定铁含量的改进方法[J].黑龙江农垦师专学报, 2011, 55(1): 97-99.

[5]叶 青, 欧阳晓庆. 氯化亚锡-三氯化钛-高锰酸钾无汞无铬滴定法测定铁[J].冶金分析, 2015,25(5): 94 -95.

[6]杨大蔚, 沈春玉. 萘相分光光度法测定原油中微量铁[J].冶金分析, 2012, 29(9): 78-80.

[7]康艳红, 田 鹏, 朱永春, 等.灰渣的湿法消化法及其利用[J].沈阳师范大学学报(自然科学版), 2013, 25(3): 357-360.

[8]林舒, 鲁琛琛, 李绍卿.化学发光法测定铁的进展[J].冶金分析, 2014, 28(5): 27-32.

[9]张建波, 朱丽辉, 林 力. X-射线荧光光谱法测定钛白粉中磷铁锆铌[J].冶金分析, 2014, 29(1): 40-43.

[10]吴政宙, 张军华. 影响铁矿石中铁含量测定的因素分析和校正[J].冶金分析, 2013, 23(1): 69-70.

[11]张洪波, 田鹏, 吕子健, 等. 反应条件对 SnCl2-TiCl3-K2Cr2O7法的影响[J].沈阳师范大学学报: 自然科学版,2013, 28(1): 75-78.

[12]唐永生. 采用重铬酸钾容量法测定铁矿石中金铁含量[J].首钢科技, 2013(6): 14 -15.

Determination of Iron Content in Iron Ore by Titrimetric Analysis*

ZHOU Jing, WANG Jue

(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Qiannan Normal CollegeforNationalities,GuizhouDuyun558000,China)

Iron is one of the earlier use human metallic elements, iron in nature is generally presented in the ore, and after refining it can be applied to produce them. The level of iron content is one of the important factors that measures the quality of iron ore, iron content higher iron ore, its quality will be better. Titration (SnCl2-TiCl3-K2Cr2O7) in recent years is widely used in detection method for iron content. Focusing on the use of the method of measuring the iron content of iron ore in the process, the experiment was carried out with a certain amount of optimizations for the experimental conditions of the process.

iron ore; iron content; titrametric analysis

贵州省科技合作计划(黔科合LH字[2015]7707)。

周静(1974-)，女，教授，研究方向：磷化工、绿色化学。

O657

A

1001-9677(2016)016-0122-03