影响测定铁矿石中全铁含量因素的探讨

随着国家经济建设的不断发展,钢材需求量不断扩大,近些年我国铁矿石进口贸易日益增大。2015年铁矿石进口总量已超8亿t,所涉及的铁矿石品种有赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、菱铁矿、磁铁矿和赤铁矿混合矿、针铁矿及烧结球团矿等。铁矿成分也越来越复杂,如含有一些重金属元素、吸湿水含量较高等。全铁含量对铁矿石烧结和冶炼有着直接的影响[1],铁矿石贸易合同中把全铁含量放在第一位,并制订了严格的价格调整条款,是决定货值的最重要指标。

铁矿中全铁含量的测定主要有氧化还原滴定法[2-8]、微波溶样-自动电位滴定法[9-11]、X射线荧光光谱法[12-13]和电感耦合等离子体原子发射光谱法[14-15]等。自动电位滴定法由于电位突跃点较难控制,至今没有出台相关标准方法;X射线荧光光谱法测定全铁含量,当样品中铬、镍、钒、钛等难溶元素的含量较高时,测定结果的偏差较大;电感耦合等离子体原子发射光谱法仅对一些易溶样品比较适用。因此,铁矿石贸易中全铁含量的测定通常采用经典的滴定法。

滴定法现在普遍采用氯化亚锡-氯化汞法(有汞盐法)和氯化亚锡-三氯化钛法(无汞盐法),其中氯化亚锡-氯化汞法作为经典测定方法,精密度高,偏差小,但含汞废液毒性大,若不进行处理,易污染环境。现行的国家标准GB/T 等同采用ISO 9507-1990,均为氯化亚锡-三氯化钛法,是国际国内应用最广泛的标准方法。为简化操作步骤,缩短试验时间,本工作对样品的前处理(试样干燥状态、称样量,溶样方法)、试液的预还原(还原剂加入量)、氧化还原滴定过程的控制(滴定指示剂用量)等关键步骤所应注意的细节逐一叙述,对于全铁含量的测定有很好的借鉴作用。

1 试验部分

1．1 仪器与试剂

重铬酸钾标准溶液(1/6K2Cr2O7):0.100 02 mol·L-1,称取预先在140 ℃～150 ℃干燥并冷至室温的重铬酸钾(基准) 4.903 8 g,用水溶解后定容至1 L。

氯化亚锡溶液:100 g·L-1。

三氯化钛溶液:15 g·L-1。

钨酸钠溶液:250 g·L-1。

二苯胺磺酸钠溶液:2.0 g·L-1。

所用试剂均为分析纯,试验用水为GB/T 6682-2008规定的三级水。

1．2 试验方法

铁矿样品采用直径为20 mm的称量盒(高度15 mm),盒底平铺厚度2.0 mm左右的样品,在设定(105±2) ℃的烘箱内干燥1.5 h至恒重,放入直径较小的干燥器中冷却至室温。快速称取试样0.200 0 g,根据样品的种类,选择合适的溶解方法,溶解完全后用氯化亚锡还原至浅黄色。加入250 g·L-1钨酸钠溶液0.5 mL,加入15 g·L-1三氯化钛溶液使试液初显蓝色,再过量1～2滴,用0.100 02 mol·L-1重铬酸钾标准溶液氧化至恰呈无色,加入2.0 g·L-1二苯胺磺酸钠溶液2～3滴,用0.100 02 mol·L-1重铬酸钾标准溶液滴定至紫色为终点。

2 结果与讨论

2．1 试样干燥方式的选择

试验考察了空气干燥试样和105 ℃干燥试样对测定的影响。选用铁矿标准物质YSBC -2008赤铁矿(全铁的质量分数为55.81%,硫的质量分数为0.469%)和某褐铁矿试样(全铁的质量分数为53.24%,热重分析仪测得化合水的质量分数为3.45%)。

两种干燥方式样品的测定结果见表1。

表1 两种干燥方式样品的测定结果Tab. 1 Determination results of the samples under two kinds of drying conditions样品干燥方式测定值w/%tt0．975(8)YSBC-℃干燥55．87，55．79，55．80，55．83，55．800．0952．306空气平衡55．84，55．78，55．83，55．86，55．79某褐铁矿105℃干燥53．20，53．27，53．22，53．25，53．240．1112．306空气平衡53．24，53．26，53．19，53．26，53．22

进行t检验,t值为0.095,查表得t0.975(8)为2.306,t<t0.975,即认为两种方法的测定结果没有显著性差异。试验选择采用105 ℃干燥样品,可节省时间,提高效率。

2．2 称样量的选择

试验考察了试样称样量为0.200 0 g和0.400 0 g时的溶解情况。结果表明:称样量较少时,溶样试剂的用量减少,溶样时间缩短,试样溶解完全。对于易溶试样,可以实现快速滴定;对于高硅、高硫、高铬、高镍、高钒和高钛等难溶试样,滤渣较少,采用少量碱熔解即可进行处理。铁矿试样和铁矿标准物质GBW 07218(全铁的质量分数为65.75%)的测定结果见表2。

表2 样品两种称样量时的测定结果(n=5)Tab. 2 Determination results of the samples with two kinds of sample weight样品称样量m/g测定值w/%RSD/%某铁矿试样0．．63，57．60，57．65，57．61，57．590．0420．．61，57．63，57．58，57．62，57．600．033GBW0．．70，65．75，65．72，65．77，65．700．0470．．73，65．73，65．76，65．77，65．760．028

文章来源：《烧结球团》 网址: http://www.sjqtzz.cn/qikandaodu/2021/0726/544.html