冶金分析概論第三章礦石原料

第三章礦石原料分析第一節(jié)鐵礦石與燒結(jié)礦一、灼燒減量的測(cè)定一、 方法提要灼燒減量為試樣在950-1000C灼燒后所失去的量，它包括：化合水（或結(jié)晶水）、二氧化碳、有機(jī)物及硫化物中硫等，灼燒后的稱(chēng)量，系試樣經(jīng)灼燒后各組分復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)所引起量的減少和增加的代數(shù)和。增加的量包括：氧化亞鐵、金屬鐵、及其它低價(jià)氧化物被氧化等。二、 分析操作稱(chēng)取經(jīng)105C烘干后的試樣0.1-1.0g平鋪于有一層定量濾紙的灰皿或瓷坩堝中，置于高溫爐內(nèi)灼燒，由低溫逐漸升高至950E灼燒1h,然后取出，在空氣中稍冷后，置于干燥器中，）令全室溫，稱(chēng)量。如此反復(fù)操作（每次灼燒 15min）直至恒量。灼燒減量百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算W（灼燒減量）/%二罟X100式中：m—灼燒后試樣的減少量，g；m—稱(chēng)取試樣的質(zhì)量，g。三、 附注若試樣中含鐵量較高，灼燒后有增量現(xiàn)象，應(yīng)由下式計(jì)算：W（灼燒減量）/%=晉X100+w（FeO/%X0.111+W（Mfe）/%X0.43式中：m—灼燒后試樣的減少量，g；m—稱(chēng)取試樣的質(zhì)量，g；0.111—FeO被氧化成FqQ的增量系數(shù)，即磐3-1;2FeO0.43 —金屬鐵被氧化成Fe2O的增量系數(shù)，即!髻M(fèi);灼燒的溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，否則堿金屬、氟和氯等也會(huì)部分揮發(fā)，三氧化二鐵也會(huì)發(fā)生變化而生成四氧化三鐵。、吸附水的測(cè)定一、方法提要試樣經(jīng)105-110C烘干前后的質(zhì)量差，即為吸附水含量。吸附水（”0通常存在于礦物或巖石的表面或孔隙之中，形成很薄的膜，吸附的程度與礦石的性質(zhì)、試樣的研細(xì)程度及空氣中的濕度、放量時(shí)間長(zhǎng)短及試樣放置的周?chē)h(huán)境等有關(guān)。吸附水并非礦物內(nèi)在固有組成。因此，在計(jì)算試樣百分總量時(shí)，該組分不列入計(jì)二、分析操作稱(chēng)取未經(jīng)烘干過(guò)的試樣1.0-5.0g置于表皿或灰皿中，于烘箱中在105-110C烘干2h,取出稍冷，置于干燥器中）令全室溫后，稱(chēng)量。吸附水的百分含量按下式計(jì)算W（HO）/%=晉X100式中：m—烘干后試樣的減少量，g；m一稱(chēng)取試樣的質(zhì)量，g。四、附注當(dāng)精確分析時(shí)，應(yīng)使用帶蓋的稱(chēng)量瓶稱(chēng)樣，并烘至恒量 （連稱(chēng)量瓶一起稱(chēng)量）；在烘試樣的同時(shí)，烘箱內(nèi)不得烘其它試樣或含水較多的物品；對(duì)含化合水較多的礦物或含硫較多的礦物，烘干溫度一般應(yīng)為60-80C,如石膏烘樣時(shí)，應(yīng)在65C以下，通常在45。。因此，烘干溫度應(yīng)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明；對(duì)吸濕性較強(qiáng)的試樣，例如錳礦、粘土等應(yīng)在相同風(fēng)干的條件下，將測(cè)定吸附水和其它項(xiàng)目的試樣同時(shí)稱(chēng)取，然后以吸附水的含量對(duì)其它組分的結(jié)果進(jìn)行校正（參見(jiàn)鐵礦石國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法）；試樣中含油或其它易揮發(fā)的有機(jī)物時(shí)，嚴(yán)重干擾測(cè)定，不適宜用此方法。三、化合水的測(cè)定一、方法提要試樣于雙球玻璃管中，在約750-800C的煤氣燈上灼燒，使釋放出的水分集于第二球內(nèi)凝聚，然后，燒斷有樣品的第一球和第二球的連接處。將有水分的球擦凈表面，冷后稱(chēng)量，烘去水分再稱(chēng)量。兩次質(zhì)量之差即為化合水的含量。化合水（”0包括結(jié)構(gòu)水和結(jié)晶水。結(jié)構(gòu)水是以化合狀態(tài)的氫氧基存在于礦石的晶格中，并結(jié)合得非常牢固，當(dāng)加熱到 300-1300°C時(shí)才開(kāi)始分解并放出水。例如：2KHSOKSO+HOCa（OfCaO+HO因此，礦石中的結(jié)構(gòu)水只能在一定溫度范圍內(nèi)才能損失。結(jié)合水以分子狀態(tài)存在于物質(zhì)的結(jié)晶中，穩(wěn)定性較差，一般在低于300C的溫度下便可除去，但在某些情況下，礦物的化合水需在較高溫度下才能除去，如云母、電氣石、黃玉、滑石和綠簾石等。二、主要器具煤氣燈；雙球玻璃管及長(zhǎng)頸小漏斗（如圖所示）。雙球玻璃管及長(zhǎng)頸小漏斗圖三、 分析操作稱(chēng)取1.0g試樣（不含吸附水）于預(yù)先插入雙球管中的小長(zhǎng)頸漏斗中，輕輕振動(dòng)使樣品全部落到球底。取出漏斗，塞上有一端拉成毛細(xì)管的玻璃管的橡皮塞。置雙球管于分焰煤氣燈上灼燒裝有試樣的球，在 30°角的傾斜下邊燒邊旋轉(zhuǎn)，直全球部全紅，并有試樣粘在球壁上為止。而中間的玻璃球以浸過(guò)冷水的布條纏住。然后趁紅熱將有樣品的球用鉗子拉斷棄去。 取下有毛細(xì)管的橡皮管，將余下帶有水分的球擦凈表面放冷全室溫（不得放在干燥器中）后稱(chēng)量，然后于煤氣燈上（或烘箱內(nèi)）加熱趕盡水分，冷全室溫后，稱(chēng)量?；纤馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算：W（HO+）/%=罟X100式中：m一玻璃球烘去水分后質(zhì)量的減少量，g；m一稱(chēng)取試樣質(zhì)量，g。四、 附注對(duì)含二氧化碳和亞鐵低的試樣，也可采用濾紙吸收法測(cè)定：取一巾為15mmL為180m的硬質(zhì)玻璃試管，將稱(chēng)取的試樣置于試管底部。在距管20m處放一張約3.0cm2的濾紙（卷成管狀），用以吸收釋放出的水蒸氣，其外部用濕濾紙或布條纏上冷卻，管□安上一大小適宜的單空膠塞。將有試樣的一端于煤氣燈上強(qiáng)熱10min，吸收水后將濾紙稱(chēng)量。然后將濾紙烘干后再稱(chēng)量，前后之差即為化合水量（濾紙塊應(yīng)加校正值，20mgA下加水重百分之十，以上加2mg;對(duì)于象越基性巖一類(lèi)的礦石由于含水較高，采用雙球管法或?yàn)V紙吸收法只能逸出全部化合水的76-78%。應(yīng)采用吸收管直接法測(cè)定，本法是將試樣于管式電爐中灼燒，釋出的化合水冷）疑吸收于U型雙球管中（巾6mm在U形管的底部有兩個(gè)15mr的球）。巖石中若有揮發(fā)性氯、氟和硫化物存在和大量亞鐵的影響（2Fe0+20=Fe03+H）,可在管式電爐出口一端填充一段氧化鉛、鉻酸鉛作吸收劑加以除去。也有人主張加入“焰劑”，既能降低礦物的釋水溫度，又能與揮發(fā)物起化合作用。還可抑制FeO還原水的作用，常用“焰劑”有NqWO&CrQ、PbCrO、PbO、LizCO或它們的混合物等。對(duì)于一般礦石在1000C左右灼燒即可，對(duì)于難熱解的礦石，，則應(yīng)在1200C熱解；如作精確分析可采用卡爾一費(fèi)休滴定法。四、金屬鐵的測(cè)定二氯化鐵分解滴定法「、方法提要試樣中金屬鐵經(jīng)三氯化鐵溶解成鐵（U）,過(guò)濾分離不溶殘?jiān)?，濾液中的鐵（u）用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而計(jì)算金屬鐵的含量。二、主要試劑及器具硫酸：p為1.84g/ml;磷酸：p為1.70g/ml;硫磷混酸：700ml水中邊攪拌邊徐徐加入150ml濃硫酸，再加入150ml磷酸；三氯化鐵溶液（10%）:取100g三氯化鐵溶于1000ml水中，靜置過(guò)夜，用砂芯過(guò)濾活動(dòng)裝置加混合纖維素酯微孔濾膜抽濾或酸洗石棉填充的玻璃漏斗過(guò)濾；酸洗石棉（化學(xué)純）：將酸洗石棉放于500ml平底蒸發(fā)皿中，于1000C灼燒4h以上，稍）令，移入燒杯中，加鹽酸（1+1）浸泡，并煮沸10min，用水稀全無(wú)酸性，浸泡在水中備用；硫酸亞鐵銨溶液（2%）:稱(chēng)取20g硫酸亞鐵銨溶于500ml水中，加3ml硫酸，稀釋至1000ml;重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：c（1/6K2C「2Q）=0.1200mol/L;二苯胺磺酸鈉指示劑：0.2%;磁攪拌器：涂有聚四氟乙烯的磁攪拌子；玻璃砂芯過(guò)濾舌動(dòng)裝置加混合纖維素酯微孔濾膜（巾50mm0.45Pn）三、分析操作稱(chēng)取0.1—0.5g試樣于干燥的250ml錐形瓶中，放入磁攪拌子，加入40ml三氯化鐵溶液（10%），塞上瓶塞，用電磁攪拌器攪拌 40min，避免濺起溶液。期間用少量水吹洗瓶壁1一2次。用過(guò)濾器抽濾，濾液收集在吸濾瓶中，水稀過(guò)濾器3—4次，每次5—10ml至白色狀或淡黃色狀后，移至300ml燒杯中，用水洗吸濾瓶2—3次，用水稀釋至150—200ml?；蛴盟嵯词尢畛涞牟Ａ┒愤^(guò)濾，將殘?jiān)慈肼┒分?，洗?—10次，濾液收集在300ml錐形瓶中，用水稀釋至150—200ml。于燒杯或錐形瓶中加入20ml硫磷混酸（鐵高時(shí)可再加10ml磷酸），加6滴二苯胺磺酸鈉指示劑，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至穩(wěn)定的紫色為終點(diǎn)?？瞻自囼?yàn)：用相同的試劑，按與試樣相同的操作測(cè)量空白值，但在滴定前加入10.00硫酸亞鐵銨溶液（2%），用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，再加入10.00ml硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。前后兩次所用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積之差即為空白值。金屬鐵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算：W（MFe/%=c（V862X100TXtr式中：C一重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；-滴定試樣消耗重鉻酸鉀的體積，ml；0一空白消耗重鉻酸鉀的體積，ml;m一稱(chēng)取試樣的質(zhì)量，g；18.62 —Fe/3的摩爾質(zhì)量，g/mol。五、氟含量的測(cè)定

離子選擇性電極法、方法提要試樣用過(guò)氧化鈉或氫氧化鈉焰解，用水浸取，過(guò)濾后分取部分溶液，加入檸檬酸鈉-硝酸鉀緩沖溶液，用氟離子選擇電極電位法直接測(cè)定。二、 主要試劑及器具氫氧化鈉（片狀干燥的）；過(guò)氧化鈉；氨水：p為0.98g/ml;鹽酸：p為1.19g/ml；鹽酸：1+1，1+9；乙醇；氫氧化鈉溶液：20%；檸檬酸鈉一硝酸鉀緩沖溶液（PHh6.5）:稱(chēng)取147.05g檸檬酸鈉和50.5g硝酸鉀，分別溶于400ml水中，合并后，用鹽酸（1+9）和氫氧化鈉溶液（2%）調(diào)節(jié)PH值為6.5±0.1,然后，移入1000ml容量瓶中，用水稀全刻度，搖勻；檸檬酸鈉緩沖溶液（PH=5.0）:溶解294.1g檸檬酸三鈉于800ml水中，用鹽酸（1+1）調(diào)整PH值為5.0±0.1,然后移于1000ml容量瓶中，用水稀全刻度，搖勻；磺基水楊酸一EDTA緩沖溶液（PH=9.0）:稱(chēng)取100g磺基水楊酸溶于500ml水中，加入氨水調(diào)至堿性，加入40gEDTA容解后，調(diào)節(jié)PH值為9.0,移入1000ml容量瓶中，混勻；氟標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.00mg/ml）:稱(chēng)取2.2101g預(yù)先于120C干燥1h并置于干燥器中冷卻全室溫的氟化鈉（優(yōu)級(jí)純），溶于水中，移入1000ml容量瓶中，用水稀全刻度，搖勻，貯于塑料瓶中；氟標(biāo)準(zhǔn)溶液（100.0Pg/ml,10.00Pg/ml,1.00Pg/ml,0.10Pg/ml）:用1.00mg/ml的氟標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋?zhuān)A于塑料瓶中；聚乙烯燒杯：50ml,200ml；聚乙烯容量瓶：50ml,100ml；磁力攪拌器：附包有聚乙烯的攪拌棒；塑料漏斗；塑料移液管；離子計(jì)（或PH值計(jì)）；讀數(shù)至1/10mv氟離子選擇電極；甘汞電極。三、 分析操作稱(chēng)取0.5g試樣置于盛有3g氫氧化鈉的鎳坩堝中，加入1g過(guò)氧化鈉。將坩堝置于高溫爐中，于650E焰融8min，取出冷卻。將坩堝放入200ml聚乙烯燒杯中，加約60ml熱水和1ml乙醇，待反應(yīng)停止后，洗出坩堝，坩堝中加入少量鹽酸，用擦棒擦凈坩堝壁，并洗入聚乙烯燒杯中，溶液冷卻全室溫，移入 100ml聚乙烯容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，用慢速濾紙，塑料漏斗干過(guò)濾，濾液收集于50ml干燥的塑料燒杯中。分取10.00ml濾液于另一50ml塑料燒杯中。加入10mlPH值為6.5的檸檬酸鈉一硝酸鉀緩沖溶液，在酸度計(jì)上調(diào)節(jié) PH值為6.5±0.1后，將溶液移入50ml聚乙烯容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻。注入50ml聚乙烯燒杯中。此為待測(cè)溶液（適合于含氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.01%—1.0%的試樣）。當(dāng)試樣中含氟較低時(shí)，改加入20mlPH值5.0的檸檬酸鈉緩沖溶液，調(diào)節(jié)PH值為5.0±0.1,其它操作同上（適用于含氟質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05%—1%的試樣）。當(dāng)試樣中含氟較高時(shí)，改加入10ml磺基水楊酸一EDTA緩沖溶液，調(diào)節(jié)PH值為9.0±0.1,其它操作同上（適用于含氟質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.05%—5%的試樣）。將氟離子選擇電極和參比電極連接在離子計(jì)相應(yīng)的位置上，并將氟離子選擇電極和參比電極置于待測(cè)溶液中，以恒速攪拌溶液。同時(shí)應(yīng)檢查氟化鑭晶體表面不應(yīng)有氣泡。試液先按濃度增加的順序快速初測(cè)一遍，并測(cè)取讀數(shù)。 接著進(jìn)行精測(cè)，從最低濃度的溶液開(kāi)始，按濃度增加的順序，將標(biāo)準(zhǔn)溶液和試液穿插進(jìn)行測(cè)量。在統(tǒng)一固定的時(shí)間，讀取每個(gè)溶液的平衡電位值。從工作曲線上查出相應(yīng)的氟的濃度。（注：氟離子選擇電極使用前使之處于最低氟離子濃度的溶液中，直至電位穩(wěn)定。）工作曲線的繪制：于一組50ml聚乙烯燒杯中，各移入10.00ml底液，按下表，準(zhǔn)確加入不同體積標(biāo)準(zhǔn)溶液，按上述操作。將所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位值與所對(duì)應(yīng)的氟離子濃度，在半對(duì)數(shù)紙上，以電位值為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。繪制工作曲線所分取標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積表氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％氟標(biāo)準(zhǔn)溶液，Pg/ml氟標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，ml0.200—2.000100.001.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.000.020—0.20010.001.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.000.002—0.0201.001.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00氟的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算：W（F）/%二上務(wù)X100mf106式中：c一自工作曲線上查得試樣溶液中氟的濃度，口g/ml；m一稱(chēng)取試樣的質(zhì)量，g；f 一分液率。六、全鐵含量的測(cè)定氯化亞錫-重鉻酸鉀滴定法一、 方法提要試樣用酸溶解或堿焰融分解，試液用氯化亞錫將鐵還原，加氯化汞氧化過(guò)量的氯化亞錫，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。二、 主要試劑鹽酸：P為1.19g/ml;鹽酸：1+1,1+2；氟化銨；過(guò)氧化鈉；無(wú)水碳酸鈉；氨水：P為0.90g/ml;氨水：5+95;高錳酸鉀溶液:4%;氫氧化鈉溶液：2%;硫酸：P為1.84g/ml;磷酸：P為1.7g/ml;硫磷混酸：邊攪邊將150ml硫酸注入700ml水中，加入150ml磷酸；氯化亞錫溶液（6%）:稱(chēng)取6g氯化亞錫溶于20ml熱鹽酸中，以水稀全100ml，加一粒錫粒；氯化汞飽和溶液；硫酸亞鐵銨溶液：c[（NH）2Fe（SQ）26HO]=0.05mol/L,稱(chēng)取19.7g硫酸亞鐵銨溶于100ml硫酸溶液（9+95）中；重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：c（1/6K262O）=0.05000mol/L;二苯胺磺酸鈉指示劑：0.2%;混合焰劑：過(guò)氧化鈉+碳酸鈉=2+1。三、分析操作稱(chēng)取0.15—0.50g試樣于250ml燒杯中，加少許氟化銨，30ml鹽酸（1+1）,蓋上表面皿，低溫加熱至溶解（加熱時(shí)避免沸騰），取下，用水吹洗表面皿和燒杯壁。用中速濾紙過(guò)濾于300ml燒杯中，用擦棒擦凈燒杯壁。用熱水洗燒杯3次，洗殘?jiān)s5次，濾液和洗液保留為主液。將濾紙和殘?jiān)糜趧傆褊釄逯校一?。在約900E灼燒15min,冷卻，加3g混合焰劑，充分混勻。于800E焰融約10min,冷卻，用熱鹽酸（1+2）洗入主液中，加熱蒸發(fā)試液全體積約30ml，加熱時(shí)避免沸騰。（加鹽酸分解后，如有少量白渣，可以不焰融殘?jiān)?，?duì)結(jié)果無(wú)顯著影響。）若試樣中釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.08%—1%,將試液近沸蒸發(fā)至約10ml，加氯化亞錫（6%）至黃色消失。滴加高錳酸鉀溶液（4%）使試液呈黃色并過(guò)量10滴，加40ml水，2ml硫酸（1+1），加熱煮沸2min。若試樣中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.08%，往試液中加10ml鹽酸，5ml過(guò)氧化氫，煮沸5min，加氨水中和全氫氧化鐵沉淀出現(xiàn)，過(guò)量 10ml，煮沸取下。待沉淀下沉后，用快速濾紙過(guò)濾，用熱氨水（5+95）洗8—10次，用30ml熱鹽酸（1+1）及熱水將沉淀洗入原燒杯中，低溫加熱濃縮全體積約 30ml。將試液加熱近沸，邊攪邊滴加氯化亞錫溶液（6%）至黃色消失，再過(guò)量1—2滴，流水冷全室溫，立即加入5ml飽和氯化汞溶液，混勻，放置3min，以水稀釋全約150ml，加15ml硫磷混酸，加6滴二苯胺磺酸鈉指示劑，立即用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至穩(wěn)定的紫色。空白試驗(yàn)：不加試樣，按上述步驟操作，但在加硫磷混酸前，加入 5.00ml硫酸亞鐵銨溶液，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)后，再加 5.00ml硫酸亞鐵銨溶液，繼續(xù)用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。 前后滴定所用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積之差即為空白值。全鐵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算：W（Fe）/%=夬第①葉"X100式中：C一重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度]c（1/6&Cr2O）],mol/L；V -滴定試液消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積， ml;V 0-滴定空白消耗重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml;m-稱(chēng)取試樣質(zhì)量，g;55.85一Fe的摩爾質(zhì)量，g/mol。四、附注試樣也可用堿焰融法分解，試樣置于剛玉坩堝中，加3g過(guò)氧化鈉，充分混勻，再覆蓋1g,于650—700C焰融，取出冷卻，放入100ml熱水中浸取后，用中速濾紙過(guò)濾，用氫氧化鈉溶液（2%）洗滌，用30ml熱鹽酸（1+1）和熱水將沉淀洗入原燒杯中，低溫加熱溶解并蒸發(fā)全體積約 30ml。三