一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法

2023-09-20 10:10:55

專利名稱：一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法
技術領域：
本發明屬於分析化學領域，特別是含鐵物料中金屬鐵的測定方法，具體的說是涉及一種採用無鉻測定含鐵物料中金屬鐵的方法。
背景技術：
隨著鋼鐵產量的迅速提高，其冶金渣、塵泥、瓦斯灰等廢棄物的產出量也逐年增多，若不能很好的利用，將帶來資源浪費和環保問題。如何經濟、合理地利用這些數量可觀的含鐵資源，不僅是關係到保護環境、減少堆放場地的問題，而且還可以有效地利用其中的鐵等有用資源，減少原生資源的消耗。現在鋼鐵企業都十分重視含鐵廢料的綜合利用，對於其中金屬鐵含量的測定要求也越來越多。測定金屬鐵的方法有很多如二氯化汞法、溴一甲醇法(Young RS.物相分析方法.張馳譯.北京冶金工業出版社，1983. 38 6 、銅鹽法(陳友善.釩鈦礦冶金化學物相分析·成都四川人民出版社，1983. 45 63)和三氯化鐵法(GB/T 6730. 6-1986鐵礦石化學分析三氯化法鐵-乙酸鈉容量法測定金屬鐵量)等。二氯化汞法，由於汞鹽有劇毒，嚴重汙染環境。溴一甲醇法中溴為有毒試劑且甲醇對人身也有危害。銅鹽法由於大量銅的存在對後續滴定幹擾較大，需要分離，操作繁瑣。現在普遍採用的三氯化鐵法為測定鐵礦石中金屬鐵的國標方法，但該法對含有較多還原態物質和高價錳等氧化態物質的試樣存在幹擾，另外該法採用重鉻酸鉀作為滴定劑，存在鉻對水體汙染問題。文獻(楊雋，雷清茹。碘-乙醇分離釩鈦高爐渣中金屬鐵的研究[J].雲南冶金.2004，33 (6) 41 43.)研究了採用碘一乙醇試劑浸溶分離金屬鐵，用EDTA滴定，該法需要蒸乾以便除盡大量的碘及乙醇，費時較長。為了尋求無汞無鉻滴定鐵的方法，廣大分析工作者做了很多嘗試，如採用EDTA絡合滴定法、硫酸鈰氧化滴定法、高錳酸鉀氧化滴定法、抗壞血酸還原滴定法等。這些方法或多或少都有一定的局限性。例如「EDTA滴定法測定轉爐煉鋼用冷壓塊中全鐵」(劉淑萍，楊立霞，周玉珍.冶金分析.2006J6(1) :72 73)，採用EDTA滴定法測定了轉爐煉鋼用冷壓塊中的全鐵，該方法由於EDTA-狗絡合物顏色影響終點判斷以及酸度、溫度等因素不易掌握，磺基水楊酸指示劑易水解等缺陷，致使方法的使用受到很大限制。「氯化亞錫一硫酸胼一硫酸鈰滴定法測定鐵」(施先義.分析試驗室，2002，21 (2) 93 94)，採用氯化亞錫一硫酸胼一硫酸鈰滴定法測定鉛鋅選礦廠尾礦選硫鐵礦樣品中的鐵，取得了較為滿意的結果， 但此方法仍存在過量的還原劑除盡較困難、硫酸鈰價格昂貴等缺點。「氯化亞錫一三氯化鈦一高錳酸鉀無汞無鉻滴定法測定鐵」(葉青，歐陽曉慶，冶金分析.2005，25 (5) 95 96)，採用高錳酸鉀代替經典的重鉻酸鉀滴定測定鐵礦石中鐵，利用高錳酸鉀自身顏色做指示劑， 由於色極淡，實驗的終點觀察很不明顯。「以抗壞血酸作還原滴定劑測定礦石中鐵」(羅雙貴.湖南冶金，1997，5 48)抗壞血酸還原滴定法，由於採用人工滴定，滴定終點是試液的紅色褪去，終點突變不太明顯，肉眼判斷不易，且該法需要控制滴定溶液酸度在PH = 1，條件苛刻，操作麻煩。
為解決上述測定金屬鐵方法中存在的問題，有必要開發一種無汙染的環保、幹擾少、操作方便的方法。

發明內容
本發明的目的在於提供一種環保、幹擾少、操作簡便的無鉻測定含鐵物料中金屬鐵的方法。本發明的特點是，採用無水亞硫酸鈉水溶液浸取含鐵物料中金屬鐵，採用氧化劑將二價鐵全部氧化至三價，再用抗壞血酸還原滴定劑，用電位滴定儀滴定含鐵物料中金屬鐵。本發明的具體測試方法為①用弱酸性無水亞硫酸鈉水溶液，浸取試樣中金屬鐵， 使試樣中呈二價鐵進入溶液；②經過濾除去不溶物後，用氧化劑將溶液中的二價鐵離子全部氧化至三價鐵離子，同時分解過剩的無水亞硫酸鈉；③以抗壞血酸為還原滴定劑，用自動電位滴定儀滴定，用硫酸高鐵銨標準溶液作為標定，抗壞血酸標準溶液配製後不能確定其準確濃度，因此需要用硫酸高鐵銨標準溶液標定，根據化學計量點，消耗的滴定劑量計算金屬鐵的含量。本發明的弱酸性無水亞硫酸鈉水溶液，是通過冰乙酸或乙酸-乙酸銨緩衝溶液將溶液酸度調節至PH4.5。本發明所述的氧化劑為過氧化氫或過硫酸銨。本發明所採用的抗壞血酸標準溶液滴定液中，加入乙二酸四乙酸二鈉，其 0. 02mol/L抗壞血酸標準溶液中，內加1. Og/L的乙二酸四乙酸二鈉。本發明通過採用無水亞硫酸鈉浸取金屬鐵、用過氧化氫或過硫酸銨將過剩的亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉同時將浸取液中的二價鐵氧化為三價、用抗壞血酸作為滴定劑、用全自動電位滴定儀滴定確定滴定終點等各項措施，避免了還原態和氧化態物質對測定的幹擾， 減少了人為判斷終點誤差，簡化了調節酸度及溫度操作，摒棄了通用測鐵方法的鉻汙染，極大的改進了現有方法的缺陷。應用於冶金含鐵物料中金屬鐵的測定具有準確、環保的益處。
具體實施例方式本發明具體實施方式
例如下1.浸取金屬鐵採用無水亞硫酸鈉(分析純)水溶液，20 50g/L，用冰乙酸調節溶液酸度至 PH4. 5 (浸取劑1)；或採用無水亞硫酸鈉(分析純)溶液，20 50g/L，用乙酸-乙酸銨緩衝溶液(PH4. 5)配製(浸取劑2)。稱取試樣0. 1 0. 5g於250mL錐形瓶中，加入IOOmL浸取劑1或浸取劑2，塞上膠塞，置于振蕩器上，在室溫下振蕩1小時。2.預氧化採用(預氧化劑1) :30%的過氧化氫(分析純)，(質量百分比，市售過氧化氫的標示溶液，不需要配製)或(預氧化劑幻過硫酸銨(分析純)水溶液，250g/L。用孔徑為0. 80 μ m的醋酸纖維素濾膜負壓抽濾於預先盛有5mL預氧化劑1或IOmL 預氧化劑2的抽濾瓶中，用水洗錐形瓶及不溶物各3 5次，將濾液轉移至250mL燒杯中，蓋上表面皿，置於電熱板上加熱煮沸至冒大氣泡，加入IOmL質量百分比為36% -38%鹽酸。， 再加入5mL預氧化劑1或IOmL預氧化劑2，煮沸至冒大氣泡並繼續加熱10 30min。取下， 用少量水衝洗杯壁、攪拌棒及表面皿，取出攪拌棒。3.滴定滴定劑取抗壞血酸標準溶液(優級純)，0· 02 0. 10mol/L,內加1. 0 2. Og/L 的乙二酸四乙酸二鈉(分析純)，用硫酸高鐵銨標準溶液標定。在預氧化後的燒杯中放入一枚磁力攪拌子，控制溶液溫度在60 90°C範圍內。將燒杯置於磁力攪拌器上，開啟電位滴定儀，以鉬電極為指示電極，玻璃電極為參比電極，用滴定劑滴定，由儀器自動識別滴定終點並停止滴定。記錄滴定體積，按下式計算金屬鐵的質量百分數
「0_C(^C6ZZ8O6) X V^cbHiO6) X 55.85
LUU"」 w(MFe) / % = ~2-2-xlOO
wxlOOO式中:C(^C6U806)-抗壞血酸標準溶液濃度，mol/L ；V(^C6HsO6)-滴定消耗抗壞血酸標準溶液體積，mL ；55. 85-鐵的摩爾質量，g/mol ；m-試樣質量，g。下面分別介紹幾組生產中用本發明方法進行測定的實例。1，釩鈦高爐渣中金屬鐵的測定釩鈦高爐渣中含有較高含量的鈦化合物，如果採用常規的三氯化鐵法測定金屬鐵，則由於某些低價鈦化合物也同時被浸取和滴定，使測定結果偏高，甚至出現金屬鐵含量與二價鐵含量之和高於全鐵含量的不合理數據。採用本發明方法測定可排除鈦的幹擾。實施方案如下分別稱取三個釩鈦高爐渣試樣各0. 5g，分別於250mL錐形瓶中進行以下操作在裝有試樣的錐形瓶中加入IOOmL浸取劑(浸取劑配製方法無水亞硫酸鈉(分析純)水溶液，30g/L，用冰乙酸調節溶液酸度至PH4. 5)。塞上膠塞，置于振蕩器上，在室溫下振蕩1小時。用孔徑為0. 80 μ m的醋酸纖維素濾膜負壓抽濾於預先盛有5mL預氧化劑(預氧化劑配製方法過硫酸銨(分析純)水溶液，250g/L。)的抽濾瓶中，用水洗錐形瓶及不溶物各3次。將濾液轉移至250mL燒杯中，蓋上表面皿，置於電熱板上加熱煮沸至冒大氣泡，加入IOmL濃鹽酸，再加入5mL預氧化劑(預氧化劑配製方法過硫酸銨(分析純)水溶液， 250g/L。)，煮沸至冒大氣泡並繼續加熱30min。取下，用少量水衝洗杯壁、攪拌棒及表面皿， 取出攪拌棒。在預氧化後的燒杯中放入一枚磁力攪拌子，控制溶液溫度在80°C。將燒杯置於磁力攪拌器上，開啟電位滴定儀，以鉬電極為指示電極，玻璃電極為參比電極，用滴定劑(滴定劑配製方法抗壞血酸標準溶液，0. 05mol/L,內加1. 5g/L乙二酸四乙酸二鈉(分析純)， 用硫酸高鐵銨標準溶液標定出準確濃度)滴定，由儀器自動識別滴定終點並停止滴定。記錄滴定體積，按下式計算金屬鐵的質量百分數
權利要求
1.一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法，其特徵在於，採用無水亞硫酸鈉浸取含鐵物料中金屬鐵，採用氧化劑將二價鐵全部氧化至三價，再用抗壞血酸還原滴定劑，用電位滴定儀滴定含鐵物料中金屬鐵。
2.根據權利要求1所述的一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法，其特徵在於，具體測試方法為①用酸性PH 4. 5的無水亞硫酸鈉水溶液，浸取試樣中金屬鐵，使試樣中金屬鐵呈二價鐵進入溶液；②經過濾除去不溶物後，用氧化劑將溶液中的二價鐵離子全部氧化至三價鐵離子，同時分解過剩的無水亞硫酸鈉；③以抗壞血酸為還原滴定劑，滴定劑的準確濃度用硫酸高鐵銨標準溶液標定，用自動電位滴定儀滴定，根據化學計量點消耗的滴定劑量計算金屬鐵的含量。
3.根據權利要求2所述的一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法，其特徵在於，所述的無水亞硫酸鈉水溶液，是通過冰乙酸或乙酸-乙酸銨緩衝溶液將溶液酸度調節至PH4. 5。
4.根據權利要求2所述的一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法，其特徵在於，所述的無水亞硫酸鈉水溶液，其濃度為20 50g/L。
5.根據權利要求1所述的一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法，其特徵在於，所述的氧化劑為過氧化氫或過硫酸銨。
6.根據權利要求1所述的一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法，其特徵在於，所採用的抗壞血酸標準溶液滴定液中，加入乙二酸四乙酸二鈉，其0. 02mol/L抗壞血酸標準溶液中， 內加1. Og/L的乙二酸四乙酸二鈉。
全文摘要
本發明公開一種測定含鐵物料中金屬鐵的方法，其特點是，採用無水亞硫酸鈉浸取含鐵物料中金屬鐵，採用氧化劑將二價鐵全部氧化至三價，再用抗壞血酸還原滴定劑，用電位滴定儀滴定含鐵物料中金屬鐵。本發明避免了還原態和氧化態物質對測定的幹擾，減少了人為判斷終點誤差，簡化了調節酸度及溫度操作，摒棄了通用測鐵方法的鉻汙染，極大的改進了現有方法的缺陷。應用於冶金含鐵物料中金屬鐵的測定具有準確、環保的益處。
文檔編號G01N27/44GK102313771SQ20101021572
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者張 傑, 戚淑芳, 邴一宏 申請人:鞍鋼股份有限公司