鐵礦石中鋁含量的測定EDTA滴定法報告

1、學號：13011010姓名：孫叢林班級：130111班對國家標準的分析鐵礦石中鋁含量的測定（EDTA滴定法）GB/T6730.11-20071目錄一、序言1二、國家標準介紹12.1適用范圍12.2實驗原理12.3試劑22.4儀器32.5取樣制樣32.6分析步驟42.6.1測定次數(shù)42.6.2試樣量42.6.3空白試驗和驗證試驗42.7測定42.7.1試料的分解42.7.2分離干擾元素52.7.3滴定62.8結(jié)果計算72.8.1鋁含量的計算72.8.2分析結(jié)果的一般處理72.8.3氧化物系數(shù)7三、實驗步驟分析73.1試料的分解73.2分離干擾元素83.2.1氨水分離83.2.2銅鐵試劑萃取分離8

2、3.2.3.強堿分離93.3滴定9四、對該標準的思考10一、序言在本次國家標準的分析中，我選擇了鐵礦石中鋁含量的測定（EDTA滴定法），國標號為GB/T6730.11-2007。此標準可用于檢測鐵礦石中的鋁含量。除此方法之外還有火焰原子吸收光譜法也可用于鐵礦石中鋁含量的測定，這里不做贅述。欲測定鐵礦石中的鋁元素含量，最重要的是將干擾元素分離。在鐵礦石中，對鋁含量測定可能產(chǎn)生干擾的元素有鐵、鈦、錳、硅以及稀土元素等。因此，在國家標準中先用強酸將試樣溶解，采用氨水、有機溶劑、強堿等將干擾元素進行分離，最后進行滴定。如若不進行所有的分離步驟，最終的測定結(jié)果會出現(xiàn)1%左右的誤差，影響準確性。從分離步驟

3、可見國家標準的嚴謹性。本文將詳細闡述國家標準測定鐵礦石中鋁含量的方法，并對相應步驟做出解釋。二、國家標準介紹2.1適用范圍適用于天然鐵礦石、鐵精礦、燒結(jié)礦和球團礦中鋁含量的測定；測定范圍（質(zhì)量分數(shù)）為0.25%5.0%。2.2實驗原理試樣用鹽酸、硝酸、高氯酸分解，過濾。殘渣用氫氟酸蒸發(fā)除去硅后，用焦硫酸鉀熔融，鹽酸提取，與濾液合并。然后用氨水沉淀鐵鋁氧化物。將鋁、鐵、鈦等與其他元素分離，用鹽酸溶解氫氧化物，再用銅鐵試劑和三氯甲烷萃取鐵鈦等元素，鋁保留在水相。水相經(jīng)硝酸和高氯酸處理并蒸干，用鹽酸溶解，加水稀釋。在溶液中加入過量的EDTA絡合鋁，再以二甲酚橙作指示劑用鋅標準滴定溶液回滴過量的EDT

4、A。然后用氟化鈉置換同鋁絡合的EDTA，再用鋅標準滴定溶液滴定置換出來的EDTA。2.3試劑試劑名稱濃度試劑名稱濃度焦硫酸鉀三氯甲烷鹽酸19g/mL,1+1，5+95氫氧化鈉溶液200g/L，500g/L硝酸42g/mLEDTA溶液0.04mol/L高氯酸67g/mL氟化鈉溶液40g/L氫氟酸15g/mL甲基橙指示劑1g/L硫酸1+1二甲酚橙指示劑1g/L氨水1+1醋酸鹽緩沖溶液氯化銨溶液10g/L鋅標準滴定溶液0.02mol/L或0.01mol/L銅鐵試劑溶液60g/L2.4儀器儀器名稱規(guī)格鉑坩堝25mL50mL聚四氟乙烯燒杯200mL分液漏斗250mL高溫爐其他實驗常用儀器2.5取樣制樣分

5、析用實驗室樣品應按GB/T 10322.1進行取樣和制備，粒度應小于100m；礦石中化合水或易氧化物含量高時，粒度應小于160m。將實驗室樣品充分混合，采用份樣縮分法取樣。按照GB/T6730.1中的規(guī)定將試樣在1052的溫度下進行干燥。2.6分析步驟2.6.1測定次數(shù)對同一預干燥試樣，至少獨立測定兩次。2.6.2試樣量鋁含量范圍0.25%2.0%，稱取0.3g預干燥試樣；鋁含量范圍2.0%5.0%，稱取0.2g預干燥試樣，精確至0.0001g。2.6.3空白試驗和驗證試驗隨同試料做空白試驗；隨同試料分析同類型標準樣品做驗證試驗。2.7測定2.7.1試料的分解將試料置于300mL玻璃燒瓶中，加

6、入20mL鹽酸，蓋上玻璃表皿（如果試樣含氟超過2mg，改用200mL聚四氟乙烯燒杯，溶樣時不加玻璃表皿），低溫加熱分解約300min，取下稍冷，加10mL硝酸和3mL高氯酸，繼續(xù)加熱至冒高氯酸白煙蒸干。加20mL鹽酸加熱溶解，加熱水20mL，攪拌，用慢速濾紙過濾。將燒杯中所有殘渣轉(zhuǎn)移到濾紙上，用鹽酸洗滌燒杯和濾紙4次，再用熱水洗滌2次。濾液和洗滌液保存。殘渣于700鉑坩堝中灰化灼燒，取下冷卻。加35滴硫酸，5mL氫氟酸，低溫加熱至冒白煙蒸干，取下。加3g焦硫酸鉀于650700熔融10min，取下冷卻，放入濾液中加熱浸取。洗出坩堝，將溶液加熱至熔融物全部溶解。2.7.2分離干擾元素2.7.2.1

7、 氨水分離將溶液用水調(diào)整至約100mL，加熱煮沸，滴加氨水至pH6.57.0，使氫氧化物完全沉淀。煮沸1min，立即用快速濾紙過濾，用熱氯化銨溶液洗滌燒杯及濾紙78次。棄去溶液。將展開的濾紙和氫氧化物沉淀置于原燒杯內(nèi)壁上，先用洗瓶中的熱水沖下氫氧化物沉淀，然后用25mL熱鹽酸洗濾紙，再用熱水洗滌濾紙至無色，并棄去濾紙。將溶液煮沸，冷卻至20以下，并控制在50mL左右。2.7.2.2銅鐵試劑萃取分離將溶液轉(zhuǎn)移到250mL分液漏斗并用水稀釋至約75mL，加入20mL銅鐵試劑，輕輕搖動，加20mL三氯甲烷，激烈震蕩1min，靜置分層，棄去有機相，為了除去水相表面的銅鐵試劑，再加5mL三氯甲烷于分液漏

8、斗中，棄去有機相。如果試料含鐵量小于或等于150mg，重復以上操作一次。如果試料含鐵量大于159mg，重復以上操作兩次。加入20mL三氯甲烷于分液漏斗，激烈震蕩1min，靜置分層，棄去有機相。將水相放入300mL玻璃燒杯或300mL錐形瓶中，用少量水洗滌分液漏斗，并入水相。將溶液加熱蒸發(fā)約20mL，加10mL硝酸和3mL高氯酸，繼續(xù)加熱至冒高氯酸白煙蒸干，取下冷卻。將10mL鹽酸加熱分解，并蒸發(fā)至35mL，加水40mL，煮沸。2.7.2.3強堿分離如果試料含稀土元素（大于0.6mg），在加水40mL后加入20mLEDTA溶液和1滴甲基橙指示劑，滴加氫氧化鈉溶液至溶液變黃色，再滴加鹽酸至溶液變紅

9、色，并過量5滴，煮沸，攪拌下趁熱加12mL氫氧化鈉溶液，放置20min，流水冷卻。移入100mL容量瓶，稀釋至刻度，搖勻；干過濾，用移液管分取50mL濾液于300mL玻璃燒杯或300mL錐形瓶中，滴加鹽酸溶液變紅色，用水稀釋體積至約100mL。2.7.3滴定將溶液加入過量的EDTA溶液和1滴甲基橙指示劑，滴加氫氧化鈉溶液至溶液變黃色，再滴加鹽酸溶液變紅色，用水稀釋至體積約100mL。（注：如果試料經(jīng)過強堿分離，以上步驟省略，直接將溶液轉(zhuǎn)入下面操作。）加熱至沸，趁熱加15mL醋酸鹽緩沖溶液，微沸3min，流水冷卻至室溫。加57滴二甲酚橙指示劑，用鋅標準滴定溶液滴至紅色（不記讀數(shù)）。加20mL氟化

10、鈉溶液，微沸3min，流水冷卻至室溫。補加1滴二甲酚橙指示劑，用鋅標準滴定溶液滴至紅色，記下讀數(shù)。2.8結(jié)果計算2.8.1鋁含量的計算按下式計算試樣中鋁含量質(zhì)量分數(shù)，數(shù)值以%表示：Al=k（V-V0）m100。式中：k：鋅標準溶液對鋁滴定系數(shù)。當CZn=0.02mol/L時k=0.05396，當CZn=0.01mol/L時k=0.02698（g/mL）V：滴定試樣消耗鋅標準溶液體積（ mL）V0：空白試驗消耗鋅標準溶液體積（ mL）m：試料量或分取試料量（ g）2.8.2分析結(jié)果的一般處理包括計算結(jié)果的重復性和允許差、分析結(jié)果的確定、實驗室間精密度、分析值的驗收、最終結(jié)果的計算等等。2.8.3

11、氧化物系數(shù)Al2O3%=1.8895A（%）三、實驗步驟分析3.1試料的分解1.如果試料含氟超過2mg，改用200mL聚四氟乙烯燒杯，溶樣時不加玻璃表皿：若試料含有氟元素，在酸性環(huán)境下會有氫氟酸的生成從而溶解普通玻璃儀器中的二氧化硅成分。2.加入硝酸和高氯酸分解試樣：硝酸與高氯酸都是強氧化性的酸，并且有較強的酸性，可以將絕大多數(shù)的金屬成分溶解。若只有硝酸，鋁等成分可能會發(fā)生鈍化而溶解不完全。高氯酸冒白煙的時候說明硝酸以及高氯酸已經(jīng)分解完全（硝酸的沸點低于高氯酸的沸點）。3.選用慢速濾紙過濾：慢速濾紙的孔隙最小，斑點不易擴散?？赡苡捎谌芤旱恼扯炔淮蟮仍蜻x用慢速濾紙。4.殘渣溶解后加入氫氟酸，加

12、熱蒸干：除去試樣殘渣中的硅，使其生成四氟化硅（氣體）。5.加入3g焦硫酸鉀熔融：焦硫酸鉀作為熔劑。3.2分離干擾元素3.2.1氨水分離1.加入氨水至pH6.57.0使得氫氧化物完全沉淀：此時沉淀的元素有鐵、鋁、鈦等。由于pH值不是很高，鋁元素的存在形式為氫氧化鋁。2.用熱氯化銨溶液洗滌：防止濾渣中的成分過多溶解在洗滌液中。3.2.2銅鐵試劑萃取分離1.銅鐵試劑：別名N-亞硝基苯胲銨等，溶于水和乙醇。能與銅、鐵、鈦等形成不溶于水，能被三氯甲烷，乙酸乙酯等有機溶劑萃取的配合物，故可用作將鋁與鐵、鈦等元素分離的萃取劑。2.多次加入三氯甲烷：進行多次萃取，使得萃取更加充分。3.2.3.強堿分離1.進行

13、強堿分離的目的：稀土元素的溶度積一般較低。若試料中含有稀土元素，用氨水所營造的堿性環(huán)境不足以使之沉淀，故需采用強堿進行沉淀。2.加入EDTA溶液和甲基橙指示劑，滴加氫氧化鈉溶液至溶液變黃色，再滴加鹽酸至溶液變紅色，并過量5滴；煮沸，攪拌下趁熱加12mL氫氧化鈉溶液：這一步的原理沒有搞很清楚，主要是不明白為什么要加入甲基橙。加入過量的EDTA是為了使鋁離子全部進行絡合防止生成偏鋁酸根。而加入甲基橙之后，先滴加氫氧化鈉使溶液顯堿性，再滴加鹽酸使溶液顯酸性，最終pH達到3.1以下。然后再加入過量的氫氧化鈉。關于中間為什么要先后滴加堿和酸，原理不是很清楚；另外，加入的甲基橙變色范圍是3.1-4.4，之

14、后進行的滴定部分使用的二甲酚橙則是需要在酸性環(huán)境下進行滴定。猜想此步加入甲基橙的操作是確保溶液的酸堿性，通過顏色辨別；但是通過加入緩沖溶液、測量pH值也可以達到相同的效果。故對于此步驟的原理也不是很清晰。3.在此過程的最后一步，滴加鹽酸使溶液變紅色：除去加入的過量的氫氧化鈉。3.3滴定1.加入15mL的醋酸鹽緩沖溶液：對溶液酸度進行調(diào)節(jié)。二甲酚橙在酸性環(huán)境下有指示劑的作用，與金屬離子絡合顯紫紅色，pH在6.5以下時顯亮黃色。2.先加入鋅標準滴定溶液，再加入氟化鈉，最后進行滴定：滴定鋁離子不可以用簡單的返滴定，因為可能存在一些雜質(zhì)離子對其產(chǎn)生干擾，返滴定的話測得結(jié)果是鋁離子以及雜質(zhì)離子的總量。先

15、前已加入過量的EDTA與其絡合，現(xiàn)用鋅標準溶液進行滴定除去溶液中剩余的EDTA。加入氟化鈉置換出AlY中的EDTA，這樣鋁元素的量與置換出來的EDTA量相等。接下來用鋅標準溶液進行滴定，根據(jù)最終消耗的鋅標準溶液的量即可求得鋁元素的量。四、對該標準的思考此標準雖嚴謹有效，結(jié)果準確，但在工業(yè)生產(chǎn)中由于步驟繁雜多有不便。查閱文獻得知，若將有機試劑萃取步驟省去（即不用銅鐵試劑進行萃?。?，只采用氨水分離以及強堿分離兩個步驟分離干擾元素，可大大縮短工作流程，另外對于結(jié)果的有效性、準確性也有相當?shù)谋ＷC，可實現(xiàn)鐵礦石中鋁含量的快速測定。左平，胡鄭毛.用EDTA容量法快速測定鐵礦石中的鋁含量J.金屬礦山，2008,382(4):77-78.略去有機試劑萃取的步驟之后，分離干擾元素的主要方法為：1.進行氨水分離。在酸溶之后的試樣中加入足量的氨水，可使鋁、鐵、鈦等元素生成氫氧化物沉淀而分離。pH為5.5-8.0時鋁可以沉淀完全，選擇pH=6.5。且氨水中和鹽酸的過程中生成一定量的氯化銨，在該酸度條件之下溶液具有一定的緩沖能力，亦方便pH的調(diào)控。2.