4第四章矿石分析——工业分析——程治良

9/24/[e-mail]作业：P54第9题方法名称：氟硅酸钾法测SiO2第一步：样品的熔解（碱熔）第二步：样品全部转移至塑料杯中第三步：加酸和过量的K+和F-，充分形成K2SiF6沉淀。第四步：沉淀洗涤和中和残酸第五步：沉淀水解和滴定测量9/24/[e-mail]终点判断：1、加入几滴酚酞指示剂，由无色滴定为浅红色或微红色（8.2)，30s不褪色为终点。2、加入几滴甲基橙指示剂，由红色滴定经橙色变为黄色(3.1变红，3.1-3.4橙色，4.4黄色)，30s不褪色为终点。9/24/[e-mail]第14题解题思路：22EDTApH12CapH10Cag(CaO)(MgO)(CaO/EDTA)(MgO/EDTA)wwTT2+钙标准液的浓度测出的是的量测出的是和M的合量、、、解题关键：概念的理解和概念计算公式9/24/[e-mail](CaO):CaO%(CaO)(CaO/EDTA)((CaO)=100100wmTVwmm样品中的质量分数，滴定）（样品）（样品）(MgO):gO%(MgO)(MgO/EDTA)((MgO)=100100wmTVwmm样品中M的质量分数，滴定）（样品）（样品）9/24/[e-mail](CaO/EDTA):EDTAg/EDTACaO(CaO)(CaO/EDTA)=TmTV样品标准溶液对CaO的滴定度，L每升的标准液相当于被测物的质量(g）(EDTA）(MgO/EDTA):EDTAggEDTAMgO(MgO)(MgO/EDTA)=TmTV样品标准溶液对MO的滴定度，/L每升的标准液相当于被测物的质量(g）(EDTA）9/24/[e-mail]•解：反应式：2+2-2-+22+2-2-+2Ca+HY=CaY+2HMg+HY=MgY+2H28.4028.6028.50(EDTAmL28.50mL3V）CaOEDTA11292.250.510EDTAmg/mL28.5560.916mg/mLC和：进行络合反应（）9/24/[e-mail]当pH=12时，滴定的是样品中的CaO，反应式可表示为：2+2-2-+2Ca+HY=CaY+2H-3-3-356120.916(CaO)mg2.106mg292.252.10610CaO1004.21%0.525250(CaO)2.10610CaO/EDTAg/L=0.176g/L)1210mwmTVEDTA（）（）=（9/24/[e-mail]当pH=10时，滴定的是样品中的CaO和MgO合量，由于CaO滴定消耗EDTA量为12mL，所以滴定MgO消耗EDTA体积为MgO(EDTA)26.51214.5mLV9/24/[e-mail]-3-3-340.3114.50.916(MgO)mg1.832mg292.251.83210MgO=1003.66%0.525250(MgO)1.83210O/EDTAg/L=0.126g/L)14.510mwmTVEDTA（）（Mg）=（[e-mail]主讲教师：程治良第四章矿石分析9/24/[e-mail]主要内容§4.1概述§4.2铁矿石分析§4.3铬铁矿中铬的测定§4.4钛铁矿中钛的测定§4.5铜铁矿中铜的测定§4.6铅铁矿中铅的测定§4.7锌铁矿中锌的测定9/24/[e-mail]一、矿物、岩石、矿石的概念矿物：地壳中存在的具有固定化学组成和一定物理化学性质的天然产物岩石：在各种不同地质作用下，由一种或多种矿物组合而形成的矿物集合体矿石：含有有用矿物并具有开采价值的岩石§4.1概述9/24/[e-mail]二、矿物的分类（一）矿物的工业分类：金属矿物和非金属矿物金属矿物：黑色金属矿、有机金属矿、贵重金属矿、稀有金属矿、稀土金属矿、分散元素金属矿、放射性金属矿9/24/[e-mail]黑色金属矿：铁矿、锰矿、铬矿、钒矿、钛矿有色金属矿：铜矿、铅矿、锌矿、铝土矿、镍矿、钨矿、镁矿、钴矿、锡矿、铋矿、钼矿、汞矿、锑矿贵重金属矿：金矿、银矿、铂族金属（铂、钯、铱、锗、钉、锇）矿稀有金属矿：铌矿、钽矿、铍矿、锂矿、锆矿、锶矿、铷矿、铯矿稀土金属矿：钪矿、轻稀土矿（镧、铈、镨、钕钷、钐、铕）、重稀土矿（铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇）9/24/[e-mail]分散元素金属矿：锗矿、镓矿、铟矿、铊矿、铪矿、铼矿、镉矿、硒矿和碲矿放射性金属矿：铀矿、钍矿、镭矿非金属矿：能源矿（煤、石油）、化工原料（自然硫、黄铁矿、钠盐）、耐火材料（石棉、石墨）、陶瓷原料（高岭土、钠长石）、冶金辅助材料（萤石、石英砂）、研磨材料（金刚石、刚玉）、电器材料（白云母、金云母）、建筑材料（石膏、蛭石）、宝石原料（钻石、猫眼石）9/24/[e-mail]（二）矿物晶体化学分类自然元素矿物（自然硫、自然金）、硫化物矿物、卤化物矿物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物（硅酸盐矿、碳酸盐矿、磷酸盐矿、硫酸盐矿）9/24/[e-mail]三、矿石分析的范围和特点矿石分析涉及开采出的原矿、选矿加工的矿石、精选矿石产品三部分矿石的主成分分析、有害杂质分析和共生、伴生有用组分的分析。主成分含量变化范围非常大，可从千分之几、百分之几，到百分之几十，干扰成分多而复杂，所以仅对某一种类矿石的主成分分析一项就需要选用几种不同的分析方法。9/24/[e-mail]4.2铁矿石分析•铁是地球上分布最广的金属元素之一，在地壳中的平均含量为5.8%，在丰度表中位于氧、硅和铝之后，居第四位。自然界中已知的铁矿物有300多种，但工业矿物为数不多，主要有磁铁矿、赤铁矿等。•铁矿石中常伴生的金属元素有锰、铬、镍、钴、钡、铜、锌、钼、钨、锡等。其中锰、钒、铬、钴、镍、钼、钨通常只有少量存在，但这些元素在冶炼过程中可以大大提高钢铁的质量，属有益组分。而铅、铜、锌、锡则为有害组分。值得注意的是，有的铁矿还伴生稀有金属或稀土元素，其工业价值甚至超过铁矿石。9/24/[e-mail]•工业上对铁矿石中铁的品位要求是：菱铁矿（FeCO3）大于30%~35%；褐铁矿(FeO(OH)·nH2O）大于45%~50%；赤铁矿（Fe2O3）大于54%~58%；磁铁矿（Fe3O4）大于56%~60%。达不到以上品位要求的，要进行选矿处理。•铁矿石分析一般只测定全铁（TFe）、硅、硫、磷。为了了解矿石的氧化状态和选矿的需要，需测定亚铁；从冶炼的角度考虑，要求测定可溶铁（盐酸可溶）和硅酸铁。9/24/[e-mail]一、试样的分解铁矿石通常用盐酸加热分解，如残渣为白色，表明试样分解完全。若残渣有黑色或其它颜色，可用氢氟酸或氟化铵处理。磁铁矿分解速度很慢，可加几滴氯化亚锡溶液(SnCl2)加速分解，或用硫磷混合酸（1:2）分解。铁矿石的系统分析常用碱熔法分解试样，常用的熔剂有碳酸钠、过氧化钠、氢氧化钠和过氧化钠-碳酸钠（2:1）混合溶剂。熔融通常在银坩埚、镍坩埚或石墨坩埚中进行。也可用过氧化钠在镍坩埚中烧结分解试样。9/24/[e-mail]二、氯化亚锡-氯化汞-重铬酸钾法测定全铁•铁矿石中铁的测定方法很多，常用的有EDTA滴定法、重铬酸钾滴定法、高锰酸钾滴定法、铈量法和碘量法等。由于重铬酸钾滴定法具有快速、准确和容易掌握等优点，被广泛采用。•1.测定原理Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O2Fe3++Sn2++6Cl-=2Fe2++SnCl62-Sn2++4Cl-+2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2↓6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O9/24/[e-mail]•使用的指示剂：二苯胺磺酸钠变色：氧化型为紫红色；还原型为无色滴定前:Fe2+呈浅绿色，强还原性，指示剂无色滴定后：假设过量一滴K2CrO7，强氧化性，指示剂显示紫红色。9/24/[e-mail]2.测定步骤（1）试样的分解（2）还原、滴定（3）空白试验（4）校正试验9/24/[e-mail]3.分析计算00()100-1000100100VVTTFeKmVmLVmLmgTmLmgmLKKA（41）—试样消耗重铬酸钾标准溶液的体积，—空白试样消耗重铬酸钾标准溶液的体积，—试样量，—1重铬酸钾标准溶液相当于铁量，—由公式所得的换算系数，A为吸湿水质量分数。9/24/[e-mail]4.注意事项为使Fe3+迅速还原，将制备溶液加热到小体积趁热滴加SnCl2在冷溶液中加入HgCl2，且放置2-3min后再滴定滴定前加入硫-磷混酸的作用做空白试验要加入一定量的硫酸亚铁铵溶液；指示剂也消耗重铬酸钾，应严格控制指示剂用量9/24/[e-mail]4.3铬铁矿中铬的测定•铬在地壳中的平均含量为0.035%，属于亲石元素。铬的工业矿物统称为铬铁矿，它包括外表彼此相似而化学性质互异的数种铬尖晶石矿物。•其中具有工业利用价值的矿物有镁铬铁矿、铝铬铁矿、富铬尖晶铬铁矿等矿物。9/24/[e-mail]在铬铁矿中，通常含Cr2O38~62%、FeO0~18%、MgO6~16%、Al2O30~30%和Fe2O32~30%。伴生的有害杂质有二氧化硅、磷和硫。铬能提高钢的机械性能和使钢具有特定的物理化学性质，是冶炼合金钢的重要合金元素。9/24/[e-mail]一、试样的分解用过氧化钠分解铬铁矿：分为熔融和半熔两种方式。1、熔融温度为650~700℃，半熔温度为520±10℃2、常用银、铁、镍坩埚3、在520±10℃熔融25~30min磷酸完全分解镁铬铁矿、铝铬铁矿和尖晶石等难溶矿物。磷酸在加热至100-300℃时，具有极强的溶解矿物能力。加入硫酸（硫酸与磷酸的比例一般为1:2或1:1）分解温度可提高至360~380℃，有利于试样分解，并可防止焦磷酸盐的出现。9/24/[e-mail]二、铬的测定-硫酸亚铁铵容量法1、方法原理试样用硫-磷混合酸分解后，以硝酸银为催化剂，用过硫酸铵将试样中的铬全部氧化至六价。其反应式如下3+2-+2-2-+2822742Cr+3SO+7HOAgCrO+6SO+14H试液中的锰（若试样中锰量很低，要在氧化前加入少量的硫酸锰溶液）被氧化至高锰酸根，标志氧化作用完全（紫红色出现）。过量的氧化剂过硫酸铵经煮沸除去。由于高锰酸根干扰测定，可在氧化完全后中入少量盐酸或氯化钠还原，其反应式为：--+2+4222MnO+10Cl+16H=2Mn+5Cl+8HO9/24/[e-mail]2.测定条件：①调节酸度（1~3）mol/L。②以N-苯基邻氨基苯甲酸为指示剂。③用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液由紫蓝色突变为亮绿色为终点。④过硫酸铵氧化Cr3+至Cr2O７2-时，硫酸的浓度不宜超过5%，否则氧化不完全。⑤锰、钒和铈对测定有干扰。它们均能被过硫酸氧化至高价态，又能被硫酸亚铁还原，使测定结果偏高。除锰用盐酸或氯化钠还原去除，钒和铈的干扰可用校正法消除。⑥本法适用于0.1%以上铬的测定。9/24/[e-mail]3、分析步骤•准确称取0.2g试样于500mL锥形瓶中，以少量水润湿。•加入10mL磷酸、10mL硫