EDTA容量法测定铁矿石及铁精矿中锌含量的方法探究.pdf

第2 1卷第4期2023年8 月矿业工程Mining Engineering69EDTA容量法测定铁矿石及铁精矿中锌含量的方法探究孙丽丽，刘晓辰（中冶北方（大连）工程技术有限公司，辽宁大连116 6 0 0）摘要：目前测定铁矿石或铁精矿中锌含量的方法仍局限于仪器分析法，虽准确但成本过高，仅专业检测机构的分析实验室才能采购，而普通厂矿的化学分析实验室没有足够的经费配备高端的仪器设备。目前介绍的方法是基于EDTA容量法测定矿石中锌含量的改进探索，在原有方法基础上加人相应的试剂掩蔽铁离子，使之不干扰锌离子络合显色，从而达到正常检测的目标，使其适用于铁矿石及其选冶产品中较低含量的锌的测定。经反复验证，改良后的方法准确度更高、花费时间更短，成本低，可适用于各级各类分析检测实验室对铁矿石及铁精矿中锌元素的批量检测。关键词：铁矿石及铁精矿；锌；EDTA容量法中图分类号：P575文献标识码：A文章编号：16 7 1-8 550（2 0 2 3）0 4-0 0 6 9-0 4仪器分析法，如火焰原子吸收光谱法、石墨炉0引言原子吸收光谱法、电感耦合等离子发射（ICP）测定矿石中的锌含量的众多方法中，EDTA光谱法以及X射线荧光光谱法等仪器分析方容量法相对于其他方法而言，具有方便、快捷、法，虽准确但成本过高，仅专业检测机构的成本低的显著优势，且对检测环境和实验室条件分析实验室才能采购，而普通厂矿的化学分析无过高要求。现有的EDTA容量法基本适用于测实验室没有足够的经费配备高端的仪器设备。定含锌量较高的试样，锌品位较低时，测定误差本方法是基于成本较低的EDTA容量法，过大，所得测定结果难以采信；在检测铁矿石及在此基础上加以改进研究，提升效率，缩短实其选冶产品中的锌含量的过程中，往往因为铁离验周期。经反复验证，改进后的方法准确度高，子含量过多而干扰锌离子显色，导致测定结果偏分析成本低，可用于实验室的大批量检测，工低，因而不能直接用现存的EDTA容量法来测定作效率显著提高，结果令人满意。含铁量高的铁矿石及铁精矿中锌含量。1.2方法原理铁矿石及铁精矿中，含铁量高，而含锌量现在所介绍的方法是将试样用盐酸、硝酸低，若想达到用容量法测定的目标，必须除去和高氯酸充分分解，在过硫酸铵存在的环境下，过多的铁离子，使试液环境条件适合锌离子的加人大量氯化铵和氨水，通过加热煮沸，使锰显色。本文旨在介绍一种改良后的EDTA容量生成MnO,沉淀，使铁生成Fe（O H)3 沉淀。在法，在原有容量法测定锌含量方法的原理基础此过程中Zn以锌氨络合离子形态存在，可避免上，对试液进行分离处理，除去其他干扰元素，锰、铁沉淀对锌造成的测定影响，再低温加热提高测定准确度，延伸测定范围，使其更广泛溶液，分解多余的氨，随后对锌进行EDTA滴地应用于矿石分析检测领域。定，同时做空白试验。在反应过程中涉及到得主要反应过程包括：1实验部分1）锌所涉及的主要反应：1.1石研究背景目前测定铁精矿中锌含量的方法仍局限于收稿日期：2 0 2 2-10-2 6作者简介：孙丽丽（19 8 3），女（汉族），辽宁大连人，中冶北方（大连）工程技术有限公司工程师。Zn?+NH,OH Zn（NH,)2+H,0;Zn?+HY-2 ZnY-2+H*2）铁所涉及的主要反应：Fe3+OH Fe(OH),:Fe3+F(FeF。)-4（配合物)703）锰涉及的主要反应：Mn?+(NH4),S,O;MnO,该方法可测定含量在0.0 5%以上的锌含量。1.3试剂和溶液浓盐酸：市售，浓度为（pl.19g/mL）。浓硝酸：市售，浓度为（pl.40g/mL）。高氯酸：市售，含量为7 0%7 2%。氯化钠固体：市售，分析纯。氯化铵固体：市售，分析纯。氟化钾固体：市售，分析纯。过硫酸铵固体：市售，分析纯。浓氨水：市售，浓度为（p0.91g/mL）。乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH为5.6 6.0）：称取3 7 5g市售分析纯的无水乙酸钠固体，用去离子水溶解后，加入50 mL冰醋酸，再加水稀释至 2.50 0 mL,混匀2。二甲酚橙指示剂（5g/L)：称取0.5g市售分析纯级别的二甲酚橙固体，溶于10 0 mL水中（在溶解过程中可以加入3 4滴氨水，以加速溶解）。标准溶液配制及标定过程如下：锌标准溶液：称取1.0 0 0 0 g锌（9 9.9 9%）置于烧杯中，加入10 mL盐酸，加热溶解，冷却后转移至10 0 0 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液中，c（Z n）=1.0 g/L。Na,EDTA基准滴定溶液；精确称取1.8 6 0 0g乙二胺四乙酸二钠（Na,EDTA2H,O）固体基准试剂（分析纯，纯度为9 9.9 9%），置于烧杯中，加水，在电热板上缓慢加热至溶解，冷却后转移至2 0 0 0 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液中，（EDTA）=0.0 0 2 5mol/L。标准滴定溶液的验证标定：移取10 mL锌基准溶液至2 50 mL的烧杯中，加10 mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH为5.6 6.0），用水稀释至3 0 mL左右，加入12 滴二甲酚橙指示剂，用Na,EDTA标准溶液滴定至亮黄色为终点。按此方法配制的基准溶液的摩尔浓度应为0.0 0 2 5mol/L。1.4实实验过程1.4.1试样的预处理首先将铁矿石试样粉碎至10 0 m以下的粒度，之后把粉末状的样品装入试料袋，放人烘矿业工程箱中均匀加热至试样粉末分散。加热条件为10 0110，加热时间为2 3 h。然后将试料袋密封于干燥器中，冷却至室温。若试样是铁精矿粉，则直接加热后干燥冷却。1.4.2试样溶解准确称取0.0 50 0 0.2 0 0 0 g烘干的样品（含铁量高于40%的试样，称取量不超过0.1000g，以免分离不完全），置于3 0 0 mL烧杯中，加人152 0 mL盐酸，加热至微沸，再加人5mL硝酸和5mL高氯酸，继续加热至试样完全分解。高温蒸发试液，烧杯中有浓厚的白烟腾起，持续加热待体积缩至12 mL时取下冷却，向烧杯中加入5g氯化钠固体、1.5g氯化铵、2 g过硫酸铵及1g氟化钾，用玻璃棒搅拌至其呈湿盐状，加入2 5mL氨水，置于电热板上低温加热，加热的过程中要不断搅拌，防止固形物粘在杯底，微沸10 分钟后取下。补加5mL氨水，趁热用慢速定性滤纸过滤，滤液用2 50 mL烧杯承接。为防止跑滤，建议使用双层滤纸进行过滤。沉淀和烧杯壁需用热水洗涤56 次，在冲洗的过程中注意控制用水体积，防止体积过大影响后续滴定现象。1.4.3滴定向待测试液中加人2 滴对硝基酚指示剂，用盐酸中和至无色，再加入10 15mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液，加人2 3 滴二甲酚橙指示剂，用Na,EDTA标准滴定溶液滴定至亮黄色为终点。1.4.4空白试验随同试样做空白试验，记录所消耗Na,EDTA标准滴定溶液的体积V2丝结果与讨论2.1滴定度计算对Na,EDTA标准溶液进行标定，计算其对锌的滴定度。计算公式如式（1)：Fa=V-V_PzmV式中：Fzm一滴定系数，与1.0 0 mL的 Na,EDTA标准溶液相当的锌的质量，g/mL；Pz n 一锌标准溶液的质量浓度，g/mL；V 一移取锌标准液的体积，mL；V i一滴定锌消耗的Na,EDTA。第2 1卷第4期(1)2023年第4期2.2锌含量计算按式（2）计算锌的质量分数：Fzn (Vz-Vo)WZm=mo式中：Fzn一滴定系数，与1.0 0 mL的 Na,EDTA标准溶液相当的锌的质量，g/mL；Vz 一滴定试液消耗Na,EDTA标准溶液的体积，mL；V一滴定试料空白消耗Na,EDTA标准溶液的体积，mL；mo 一称取试样量，g。2.3加热温度的条件优化实验由于温度是化学反应中的一个重要条件，而在实验的成本核算当中，控温仪器的配置也是影响经济因素的主要条件之一。一般而言，温度越高，耗电耗能等方面的成本也越高，因而有必要寻找最佳温度条件，确保既能使化学反应进行完全，又能够尽量降低能耗。实验在试样分解及试液处理过程中，首先对加热温度进行条件优化实验，探索最佳温度条件范围，具体操作如下文所述。选取一种典型的含锌铁矿石样品，称取相同的重量，分别放人14个烧杯中，分别按照上标准物质名称GBW(E)070092GBW(E)070133GSB03-2858-2012YSBC28785-2015YSBC 28786-2015GSB03-2037 2006YSBC 28777-2015GSB03-2024-2006GBW(E)070187GSB03-2025 2006从表1中可以看出，所选实验室标准样品中，含锌量在0.0 54%以上的标准样品，用本方法测定的结果均在误差允许范围之内，说明本方法适用；含锌量0.0 2 8%的标准样品，测定值稳定性较差，有超出误差允许范围的结果，相对标准偏差大，本方法不适用；锌含量低于0.01%的样品，本方法无法检测出数值。依照前述实验过程，对每种标准样品进行5次平行测定。测定结果按照式（2）计算锌的百孙丽丽EDTA容量法测定铁矿石及铁精矿中锌含量的方法探究述实验过程进行处理。控制电热板的加热温度从50 升至18 0，在其余条件相同的情况下，等间隔选取14个温度点进行平行测定。所得测 100(2)表1铁矿石标准样品中锌含量的测定结果TFe/%Zn/%58.840.14912.900.10261.960.05451.980.02844.950.01564.890.01355.490.007862.110.002670.690.003066.340.003271定结果见图1。0.120.10.080.060.040.02从图1中可得出：试液的加热温度在8 0 120范围内时，锌含量的测定值稳定且最接近标准值，温度过高或过低均使测定结果偏低。2.4方法适应的锌含量最低检测范围选取实验室10 种不同的含有锌元素组分的铁矿石标准样品，按照前述实验过程进行测定。每种样品平行测定5次，测定结果按照式（2）计算锌的百分含量。标准样品的实际测定结果见表1。测定值0.1510.1490.1510.1520.1510.1030.1040.1050.1040.1050.0560.0570.0570.0180.0350.0280.0220.0200.0510.0250.0150.006分含量。通过多次测定结果计算平均值和相对标准偏差。具体结果见表1中前三种标准样品的测定值。所选标准样品为实验室现有的3 种典型的含锌铁矿石和铁精矿标准样品，标号分别为GBW（E）0 7 0 0 9 2、G SB0 3 2 8 58-2 0 12 和GBW（E）0 7 0 13 3，前两种为铁精矿，称样量为0.0 50 0 g，后一种是铁矿石原矿样品，称样量是 0.2 0 0 0 g。50图1加热温度与锌含量的关系平均值相对标准偏差/%0.1510.650.1040.530.0560.0570.0470.0320.0100.0020.0310.0100.008100加热温度/0.0570.0200.0300.0190.0231500.8734.8459.0567.6820072再选取实验室现有铁矿石测试样品，按含锌量从高到低梯度选取10 种铁矿石样品。铁含量以三氯化钛重铬酸钾容量法的实测值为基准，锌含量以X射线荧光光谱法的实测值为基测试样品编号TFe/%Zn-0119.39Zn-0222.68Zn-0356.75Zn-0435.25Zn-0570.12Zn-0648.85Zn-0737.50Zn-0859.66Zn-0961.24Zn-1066.933结语本文中介绍的方法除了进行常规的准确度与精密度测定实验之外，每种样品均与X射线荧光光谱仪的测定值进行比对实验，所有结果均在误差范围之内，具体数据均可参照标准样品说明书中的标准值，值得采信。与原有的测定方法相比，改进后的方法能有效地除去其他干扰元素，显著提高测定准确度，延伸测定范围，具有很高的准确度及稳定性。且本方法操作简单，容易掌握，可用于实验室的批量高效Study on Determination of Zinc Content in Iron Ore and IronConcentrate by EDTA Volumetric Method(Northern Engineering and Technology Corporation,MCC.,Dalian 116600,China)矿业工程准，所述实测值均经过比对实验验证，值得采信。按照前述实验过程进行测定，每种样品平行测定5次，测定结果按照式（2）计算锌的百分含量。测试样品的实际测定结果见表2。表2 实验室铁矿石流程试样中锌含量的测定结果Zn/%0.2050.1380.1070.0890.0620.0500.0350.0320.0180.0085SUN Lili,LIU Xiaochen第2 1卷第4期测定值平均值相对标准偏差0.2060.2090.2020.2070.2070.1400.1390.1410.1410.1400.1100.1080.1100.1070.1060.0910.0880.0890.0910.0920.0650.0650.0660.0640.0630.0520.0530.052 0.0540.0530.0450.0120.051 0.0200.0380.0100.048 0.0550.0210.019检测，并且能够有降低成本，不仅适用于专业化学分析检测机构，也可用于矿物加工生产经营场所的简易快捷测定，有效地解决了其低含量锌元素测定问题，减少了对价格昂贵的分析仪器的依赖。本方法值得在各级各类实验室中推广应用。参考文献：【1尹明，李家熙。岩石矿物分析（第二分册）【M】北京：地质出版社，2 0 11.2尹明，李家熙。岩石矿物分析（第三分册）【M北京：地质出版社，2 0 11.3李华昌常见矿石分析手册【M北京：化学工业出版社，2 0 11.0.2060.1400.1080.0900.0650.0530.0330.0311.120.531.471.631.581.4244.7357.52Abstract:At present,the method of determining zinc content in iron ore or iron concentrate is stll limited to instrumentalanalysis.Although it is accurate,the cost is too high.Only analytical laboratories of professional testing institutions can purchase it,while chemical analysis laboratories of ordinary factories and mines do not have enough funds to equip high-end instruments andequipment.The method introduced in this paper is an improved exploration based on EDTA volumetric method to determine zinccontent in ores.On the basis of the original method,corresponding reagents are added to mask iron ions,so that they do not interferewith the complexation and color development of zinc ions,thus achieving the goal of normal detection and making it suitable for thedetermination of low zinc content in iron ores and their processing and smelting products.After repeated verification,the improvedmethod has higher accuracy,shorter time consumption and lower cost,and can be applied to the batch detection of zinc in iron ore andiron concentrate in various analytical testing laboratories at all levels.Key words:iron ore and iron concentrate;zinc;EDTA volumetric method