铁矿石中全铁分析方法的应用与探讨

    田少萍

    摘 要：随着我国铁矿石贸易量的不断增加，单一的铁矿石检测方法已无法适应行业的发展需求，促进了铁矿石检测工作方法不断更新，本文结合目前常用5种铁矿石中全铁含量的分析方法，总结出了每种分析方法的优缺点，不同的企业可以根据自身的特点选择合适的分析方法。

    关键词：全铁；分析方法；应用；探讨

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.082

    0 引言

    铁矿石是钢铁生产企业的重要原材料，作为一种重要的矿产资源，而其价格的高低取决于全铁量的多少，铁元素在矿石中成各种物相存在，不同物相的含铁矿物具有不同的选冶性能，为了准确地反映铁矿石的物质组成状况，常采用一系列的化学分析方法，将矿石中的含铁矿物分为磁性铁、赤褐铁、碳酸铁、硫化铁、硅酸铁五种类别。上述五种铁元素分量的总和，也就是矿石中含铁的总量，即全铁。

    采用传统的化学分析方法分析全铁的含量，其过程繁杂，流程较长，无法及时得出实验结果，很难满足现代化生产对快速分析的要求。因多方面的原因，本文以结合实际工作和文献资料，对铁矿石中全铁含量不同的分析方法的应用进行探讨。

    1 硫磷酸一重铬酸钾容量法

    矿样用硫酸磷酸混合液分解，然后加入适量盐酸，以二氯化锡还原三价铁离子为二价，加入氯化汞除去过量的二氯化锡，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液进行滴定。

    准确称取于105℃-110℃烘干1小时冷却至室并通过160目筛子的矿样0.2000g，放于锥形瓶中加少量水湿润样品，晃动使样品摇匀，加入（1+1）硫酸磷酸混合液20ml，在电炉上加热溶解，直至冒白烟至锥形瓶一半以上，取下冷却，加入浓盐酸10ml，滴加二氯化锡还原溶液，至试液黄色消失，用水冲洗锥形瓶，加水使试液体积约100ml，立即用水冷却至室温，加入饱和氯化汞溶液10ml，放置3-5min，加入二苯胺磺酸钠指示剂，以重铬酸钾标准溶液滴定至紫色为终点。

    这个是比较经典的分析方法（又称汞盐重铬酸钾法），虽然该方法快速、简便、准确度高等优点，但是分析过程中过量的氯化亚锡需要使用氯化汞除去，氯化汞为剧毒试剂，它的排放易对环境造成污染。

    2 三氯化钛-重铬酸钾容量法

    矿样用盐酸、氟化钾分解，用氯化亚锡将三價铁还原成二价铁，过量的氯化亚锡，再用高锰酸钾氧化，然后以钨酸钠为指示剂，用三氯化钛将高价铁还原为低价铁至生成“钨兰”，再用重铬酸钾氧化至蓝色消失，加入硫磷酸混合液（铁精矿溶样时加过，此步骤免去），以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至紫色为终点。

    这个方法也叫无汞盐重铬酸钾法，由于汞盐有剧毒，污染环境，危害人体健康，它虽然避免了环境污染问题，但是氧化剂与还原剂都是重铬酸钾溶液，容易引入误差，影响结果的准确度。况且三氯化钛较为贵重、化学性质不稳定，保存的时候需要隔绝空气，即使在液体石蜡的保存下，其滴定度每次都不同。实验过程中用到的钨酸钠指示剂价格也比较昂贵，从成本的角度出发，该方法也很少使用。

    3 EDTA光度滴定法

    试样在少量氢氟酸的助溶下，采用盐酸硝酸混合液微波消解法分解，冷却，用氢氧化钠溶液调节试液pH=1，用乙二胺四乙酸二钠标准溶液滴定，光度电极确定滴定终点，计算全铁含量（此方法测定范围为30%-72%）。

    将试样放入聚四氟乙烯消解罐中，加入盐酸、硝酸混合溶液、氢氟酸溶液，盖上消解罐盖子，放入微波消解仪中进行消解。消解完成后冷至室温，取出消解罐，用水多次冲洗消解罐盖和罐壁，加入磺基水杨酸溶液和氢氧化钠溶液，放入水浴中（水浴温度高于80℃）加热20min，趁热将消解罐放入自动电位滴定仪上，在不断搅拌下加入氢氧化钠调节试液的酸度至pH为1.0±0.2，用EDTA标准溶液滴定至终点，记录消耗体积。

    这个方法是近几年新改进的方法，快速、简单、又不对环境造成污染，是目前比较常用的分析方法。

    4 火焰原子吸收光谱法

    利用空心阴极灯发出的铁的特征谱线的辐射，通过含铁试样所产生的原子蒸汽时，被蒸汽中铁元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定样品中铁元素的含量。

    这个方法灵敏度高、抗干扰能力强、精密度高、选择性好、仪器简单，操作方便等优点，但是样品前处理步骤繁琐。

    5 电感耦合等离子体光谱法

    电感耦合等离子体光谱法（ICP-AES）是以等离子体为激发光源的原子发射光谱分析方法，可以进行多种元素的同时测定，大大缩短了检验时间。处理好的样品由载气（氩气）引入雾化系统雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体氛围中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否，鉴别样品中是否含某种元素，根据特征谱线的强度确定样品中相应元素的含量。

    称取样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入少量水浸润，加入少量盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸，在电热板上加热分解样品，待高氯酸烟冒尽，取下，加入浓盐酸、浓硝酸，加水约20ml，在电热板上加热至溶液清亮。冷至室温，定容至100ml。上机测试即可。

    此方法方便简单、快速，适合低含量铁的测定。且可一次测出其他不同的金属元素的含量，只是仪器比较昂贵，耗材（载气）用量较大，检验成本相比其他方法较高。

    以上五种检验方法中，各大单位使用最多的依旧是重铬酸钾容量法，虽然较之前的方法有了改进，逐渐消除了汞的危害，但是铬离子的污染问题依旧严峻。其他的方法虽没有汞及铬离子的污染问题，但多多少少都存在一些局限性（如试剂保存、样品含量高低等因素）。仪器分析优点较为显著，其能快速、高效的得出实验数据，但是它对高含量的矿石检测可能会存在一定的干扰，且对人员技术的要求较高。无论是传统的检验方法，还是先进的大型仪器检验方法，适合各自企业特点的方法才是最好的检验方法。

    参考文献：

    [1]铁矿石化学分析方法（氯化亚锡-氯化汞-重铬酸钾容量法测定全铁量）GB/T 6730.4-2016[S].

    [2]铁矿石 全铁含量的测定EDTA光度滴定法GB/T 6730，73-2016[S].

    [3]马生凤，温宏利，马新荣，王蕾.四酸溶样-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铁、铜、锌、铅等矿石中22个元素[J].矿物岩石地球化学，2011（01）：65-72.

    [4]铁矿石化学分析方法（三氯化钛-重铬酸钾容量法测定全铁量）GB/T 6730，5-2016[S].