铁矿石中铜含量的测定修改

北京化工大学毕业设计（论文）专用纸1铁矿石中铜含量的测定摘要本论文主要介绍铁矿石铜含量测定的两种方法，两种方法均为仪器分析法，分别为双环己酮草酰二腙光度法和原子吸收光谱法。然后根据本化验室的实际情况以及多次试验进行测定已经被我们所采用的化学方法测铜法，本试验所造成的误差可以达到我们的要求（则当平行分析同类型标准试样所得到的分析值与标准值之差不大于文中表2所列的允许差时，则试样分析值是有效的。）关键词：铜，双环己酮草酰二腙光度法，原子吸收分光光度法，铁矿石北京化工大学毕业设计（论文）专用纸2目录摘要………………………………………………………………………（1）第一章前言……………………………………………………………（3）第二章吸光光度法……………………………………………………（6）第2.1节吸光光度分析的基本原理及摩尔吸收系数………………（6）第三章双环己酮草酰二腙光度法测定铜量…………………………（8）第3.1节所需试剂……………………………………………………（8）第3.2节试样…………………………………………………………（9）第3.3节分析步骤……………………………………………………（9）第四章原子吸收光谱法………………………………………………（12）第4.1节原子吸收光谱法的理论基础………………………………（12）第4.2节干扰及消除…………………………………………………（13）第4.3节仪器工作条件的选择………………………………………（15）第4.4节测量方式……………………………………………………（16）第五章原子吸收光谱法测定铜量……………………………………（17）第5.1节试剂…………………………………………………………（17）第5.2节仪器…………………………………………………………（17）第5.3节试样…………………………………………………………（18）第5.4节分析步骤……………………………………………………（18）第5.5节工作曲线的绘制……………………………………………（19）第5.6节分析结果的计算……………………………………………（19）第5.7节允许差………………………………………………………（20）第六章结论……………………………………………………………（21）第七章参考文献………………………………………………………（22）第八章致谢……………………………………………………………（23）北京化工大学毕业设计（论文）专用纸3第一章前言1.基本知识铁矿石是钢铁工业最重要的原料之一，为了科学、合理、有效的利用铁矿石，矿山和钢铁企业需要了解所有铁矿石的品位和质量。矿山、选矿厂等生产企业，需要确定自己所生产和洗选加工的铁矿石的品味和质量，以确定矿区经济价值，并指导铁矿石的生产；钢铁企业需要了解有关进厂铁矿石的品位情况，以指导钢铁生产，并对其产品进行质量控制，要正确评价勘测区的铁矿石品位、基本特征及其变化规律。铁矿石的供需双方需要对铁矿石进行正确检验以便进行贸易结算。铜的含量也是铁矿石重要品位之一，它直接导致冶炼金属的强度。性质：铁为银灰色的金属。常见铁的化合物主要为正二价、正三价，个别为正六价，其中以正三价的化合物最稳定。铁的熔点为1535℃，沸点3000℃，单质铁是具有光泽的白色金属，有铁磁性是最重要的基本结构材料，其化学性质为中等活泼的金属，在高温下易和氧、硫、氯等非金属发生强烈反应，易溶于稀的无机酸溶液和浓盐酸溶液中，金属铁能被浓碱溶液侵蚀。用途：铁矿石主要用于钢铁工业，冶炼含碳量不同的生铁（含碳量一般在2%以上）和钢（含碳量一般在2%以下）。生铁通常按用途不同分为炼钢生铁、铸造生铁、合金生铁。钢按组成元素不同分为碳素钢、合金钢。合金钢是在碳素钢的基础上，为改善或获得某些性能而有意加入适量的一种或多种元素的钢，加入钢中的元素种类很多，主要有铬、锰、钒、钛、镍、钼、硅。此外，铁矿石还用于作合成氨的催化剂（纯磁铁矿），天然矿物颜料（赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿)、饲料添加剂（磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿）和名贵药石（磁石）等，但用量很少。钢铁制品广泛用于国民经济各部门和人民生活各个方面，是社会生产和公众生活所必需的基本材料。自从19世纪中期发明转炉炼钢法逐步形成钢铁工业大生产以来，钢铁一直是最重要的结构材料，在国民经济中占有极重要的地位，是社会发展的重要支柱产业，是现代化工业最重要和应用最多的金属材料。所以，人们常把钢、钢材的产量、品种、质量作为衡量一个国家工业、农业、国防和科学技术发展水平的重要标志。铁是钢铁工业的基本原料，广泛应用于国民经济的各个部门和人民日常生活的各个方面。铁矿石可冶炼成生铁、熟铁、铁合金、炭素钢、合金钢、特种钢等。纯磁铁矿还可作合成氮的催化剂。北京化工大学毕业设计（论文）专用纸42、铁矿石的分类按照矿物组分、结构、构造和采、选、冶及工艺流程等特点，可将铁矿石分为自然类型和工业类型两大类。（1）自然类型根据含铁矿物种类可分为：磁铁矿石、赤铁矿石、假象或半假象赤铁矿石、钒钛磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石以及由其中两种或两种以上含铁矿物组成的混合矿石。按有害杂质(S、P、Cu、Pb、Zn、V、Ti、Co、Ni、Sn、F、As)含量的高低，可分为高硫铁矿石、低硫铁矿石、高磷铁矿石、低磷铁矿石等。按结构、构造可分为浸染状矿石、网脉浸染状矿石、条纹状矿石、条带状矿石、致密块状矿石、角砾状矿石，以及鲕状、豆状、肾状、蜂窝状、粉状、土状矿石等。按脉石矿物可分为石英型、闪石型、辉石型、斜长石型、绢云母绿泥石型、夕卡岩型、阳起石型、蛇纹石型、铁白云石型和碧玉型铁矿石等。（2）工业类型工业上能利用的铁矿石，即表内铁矿石，包括炼钢用铁矿石、炼铁用铁矿石、需选铁矿石。工业上暂不能利用的铁矿石，即表外铁矿石，矿石含铁量介于最低工业品位与边界品位之间。3.铁矿石中的有害物质有害杂质会影响生铁和钢的质量或妨碍生产效率。因此，对直接入炉冶炼的铁矿，还需限制其有害杂质含量。当有害杂质超过要求时，需要选矿后使用或做配矿生产之用。有害杂质如下：二氧化硅（SiO2）：属有害杂质，含量高时增加渣量和粘度。SiO2每增高1%，焦比将增加1～1.2%，产量降低1.2～1.5%。硫（S）：是钢中最有害的元素，使钢产生“热脆性”，减少钢的韧性和塑性。磷（P）：能使钢的强度和硬度增加，在冷加工中易断裂，称“冷脆性”。砷（As）：能使钢产生“热脆”和“冷脆”，给轧钢生产带来困难。高炉逸出的砷蒸气污染环境。锡（Sn）：高炉条件下易被还原。熔于钢中后，因锡熔点低，热轧时，钢材表面易产生裂纹。北京化工大学毕业设计（论文）专用纸5铅锌（Pb、Zn）：铅的渗透能力强，对炉底有破坏作用，铅蒸气遇冷于炉衬结瘤，不但影响高炉冶炼的顺行，而且还污染环境；锌在低于400℃时冷凝堆积而成氧化锌炉瘤，还能使炉衬产生裂纹，缩短炉体寿命。铜（Cu）：铜的有害作用是在加热中产生“热脆性”。当铁矿石中含铜大于0.2%时需选矿处理，综合回收。目前铁矿石中铜的分析方法主要有重量法、滴定法及光度分析法等。光度分析法是目前应用最广的分析方法，主要有BCO和BAO光度法，其次是DDTC、IDTC光度法和新亚铜灵—氯仿萃取光度法等，其中最常用的是BCO光度法，就是本论文中所提到的双环己酮草酰二腙光度法。北京化工大学毕业设计（论文）专用纸6第二章吸光光度法吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法，包括比色法、可见紫外吸光光度法及红外光谱法。吸光光度法是采用分光器获得纯度较高的单色光，基于物质对单色光的选择性吸收测定物质组分的分析方法。其原理是借助分光光度计测定溶液的吸光度，根据朗伯-比尔定律确定物质溶液的浓度。吸光光度法是比较有色溶液对某一波长光的吸收情况。第2.1节吸光光度分析的基本原理及摩尔吸收系数实验表明，有色溶液对光的吸收程度，与该溶液的液层厚度、浓度以及入射光的强度等因素有关。如果保持入射光的强度不变，则光吸收程度（A）与液层厚度及溶液的浓度有光。其定量关系式为：A=㏒KCLII0式中：I0—单色光通过待测溶液前的强度；I—单色光通过待测溶液后的强度；K—吸光系数，为一常数，其数值与溶液的性质及入射光波长有关；C—溶液的待测物质的浓度；L—待测溶液的厚度。此式称为朗伯-比尔定律，它是吸光光度的基本定律。这个关系式仅适用于单色光及均匀非散热的液体、固体和气体。在朗伯-比尔定律中，如果有色物质溶液浓度的单位为mol/L液层厚度的单位是cm，则公式中的K就可以用摩尔吸光系数ε表示，其单位为L·mol-1·cm-1换言之，摩尔吸光系数就是当有色物质溶液浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时的吸光度。在实际分析工作中，我们不可能直接取1mol/L这样搞浓度的有色溶液来测定摩尔吸光系数ε，在适当的低浓度测定吸光度，然后通过计算求出ε值。应该指出，实际测得的摩尔吸光系数表现摩尔吸光系数。因为在测定中我们把被测组分看作完全转变成有色化合物进行计算的，实际上，溶液中的有色物质的浓度常因离解等因素而有所改变，但通常不考虑这些变化。摩尔吸光系数是有色化合物的重要特性，也是鉴别光度法灵敏度的重要标志。北京化工大学毕业设计（论文）专用纸7它与入射光的波长、溶液的性质和温度、仪器的质量有关，而与溶液的浓度和液层厚度无关。在一定条件下它是一个常数，可以表明有色溶液对某一特定波长光的吸收能力。ε值越大，吸光光度法测定的灵敏度就越高。灵敏的光度法的摩尔吸光系数ε的值通常在104～105。③溶液的离解、缔合、互变异构及化学变化。离解是偏离朗伯-比尔定律的主要化学因素。溶液浓度的改变，离解程度也会发生变化，吸光度与浓度的比例关系便发生变化，导致偏离朗伯-比尔定律。溶液中有色质点的聚合与缔合，形成新的化合物或互变异构等化学变化以及某些有色物质在光照下的化学分解、自身的氧化还原、干扰离子和显色剂的作用等，都对朗伯-比尔定律产生不良影响。北京化工大学毕业设计（论文）专用纸8第三章双环己酮草酰二腙光度法测定铜量试样用盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸分解，过滤，残渣用碳酸钠-硼酸熔融。用柠檬酸掩蔽铁、铝等离子，在pH9.2～9.3的氨性溶液中，双环己酮草酰二腙（Ⅱ）生成蓝色络合物，于波长600nm处，测量吸光度，借此测定铜量。第3.1节所需试剂1.混合溶剂：2份碳酸钙（无水）与1份硼酸在105～110℃烘干1h，研细混匀。用磨口瓶储存，保存于干燥器中。2.盐酸（1.19g/ml）。3.盐酸（5+3）。4.硝酸（1.42g/ml）。5.硝酸（1+1）。6.氢氟酸（1.15g/ml）。7.高氯酸（1.67g/ml）。8.氢氧化铵（0.9g/ml）。9.氢氧化铵（1+1）。10.无水乙醇。11.乙醇溶液（1+1）。12.氯化铵-氢氧化铵缓冲溶液（pH9.2～9.3）：称取40g氯化铵溶于500ml水中，加40ml氢氧化铵，用水稀释至1000ml，混匀。13.中性红（0.025%）：无水乙醇溶液。14.柠檬酸溶液（50%）。15.双环己酮草酰二腙溶液（0.1%）：称取1g双环己酮草酰二腙（简称BCD），置于500ml烧杯中，加200ml无水乙醇在水浴上加热（低于60℃），加入200ml温水，在不断搅拌下使之溶解，冷却，过滤，以乙醇溶液稀释至1000ml，混匀。16.铜标准溶液：①称取0.2000g金属铜（99.99%），置于250ml烧杯中小心加入20ml硝酸，低温加热溶解，并驱尽氮的氧化物，冷却室温，移入1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1ml含200.0ug铜。②移取25.00ml铜标准溶液，置于500ml容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。北京化工大学毕业设计（论文）专用纸9此溶液1ml含10.0ug铜。③移取25.00ml铜标准溶液，置于1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1ml含5.0ug铜。17.除铜的高氯酸铁溶液：称取1.43g三氧化二铁置于250ml烧杯中，加20ml盐酸，加热溶解，并浓缩至5ml，用盐酸（5+3）洗入250ml分液漏斗中（此时体积约25ml），加30ml