第四章矿石分析解析 .ppt

第四章矿石分析 4.1 概述 4.2 铁矿石中铁的测定 4.3 锰矿石中锰的测定 4.4 铬铁矿中铬的测定 4.5 铜矿石中铜的测定 4.6 铅矿石中铅的测定 4.7 锌矿石中锌的测定 4.8 钛矿石中钛的测定 4.1 概述 矿石的组成相当复杂，除被研究的矿物组分外，往往那个同时伴生多种矿物。当伴生矿物的品位达到一定要求时，可作为有用的伴生组分进行回收利用。 矿石是冶金工业的基础原料。矿石分析是保证产品质量、控制冶炼过程和研究新工艺必不可少的手段，也是进行地质勘探和综合利用矿资源的主要依据。 矿石分析往往需要进行多种项目的分析，根据不同需要，可进行简单分析、组合分析或全分析。本章主要介绍一些矿石主要成分分析的有关原理和方法，其他项目的分析参见本书有关章节。 5.2 铁矿石中铁的测定 铁是地球上分布最广的元素之一，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。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、镜铁矿、褐铁矿、和菱铁矿等。 铁矿石中常伴生的金属元素有锰、铬、镍、钴、钒、铜、铅、锌、钼、钨、锡等。其中锰、铬、镍、钴、钒、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。而且铜、铅、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金属，其工业价值甚至超过铁矿石。 工业上对铁矿石中铁的要求是：菱铁矿大于30%~35%；褐铁矿大于45%~50%；赤铁矿大于 54%~58%；磁铁矿大于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。 一 试样的分解 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。若残渣有黑色或其他颜色，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溶法分解试样，常用的溶剂有碳酸钠、过氧化钠、氢氧化钠和过氧钠-碳酸钠(1:2)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。 铜、钛、砷、锑、钨、钼、铀、铂、钒、硝酸根及大量的钴、镍、铬、硅酸等存在，均可能产生干扰。铜、钛、砷、锑、钨、钼、铀、铂、在测定铁的条件下，既可被SnCl2还原至低价，而后低价的离子又可被K2Cr2O7滴定，所以产生正干扰。凡因本身变价较多，若被SnCl2还原完全，则是结果偏高；若部分还原，剩余部分可能导致Fe2+被氧化，使结果偏低。NO3-对Fe3+的还原和Fe2+的滴定都有影响。大量钴、镍、铬存在，离子本身颜色影响终点观察。较大量的硅酸呈胶体存在时，由于吸附或包裹Fe3+，使其还原不完全，导致结果偏低。 Ti(IV)的干扰可在用SnCl2还原之前加入适量的氟化物消除。若试样中钛含量较高，最好采用钛-铁连续滴定的方法，消除钛对测定的干扰。 硝酸的存在影响还原和滴定，可用硫酸冒烟或盐酸低温反复蒸干除去。 二 全铁的测定——重铬酸钾滴定法 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。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.方法原理 在盐酸或硫酸介质中，用SnCl2作还原剂，将试样中的Fe3+还愿为Fe2+，过量的SnCl2用HgCl2除去。在硫磷混合酸存在下，以二苯胺磺酸钠位指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定，其反应式为 2Fe3+ + Sn2+ + 6Cl- = Fe2+ + SnCl62-， Sn2++ 4Cl- + 2HgCl2 = SnCl62++ Hg2Cl2↓ 6 Fe2++ Cr2O72- +14H+ = 6 Fe3+ + 2 Cr3++ 7H2O 三 亚铁和可溶铁的测定 1.亚铁的测定 铁矿中的亚铁是指磁铁矿、菱铁矿及一些硅酸盐中的亚铁，不包括硫化物矿物中的亚铁。当分析含有硫铁矿试样中的亚铁时 ，试样的分解比较复杂，最好能控制一定的酸量和时间，以免部分铁矿分解而引起误差。 原理 亚铁的测定一般是在二氧化碳保护气氛下，用盐酸或氟化钠在高温电炉上分解试样。试样溶解完全后，加硼酸除去氟的干扰，加入硫-磷混合酸和指示剂