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、有機物及硫化物中硫等，灼燒后的稱量，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、及其它低價氧化物被氧化等。二、 分析操作稱取經(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)按下式計算W（灼燒減量）/%二罟X100式中：m—灼燒后試樣的減少量，g；m—稱取試樣的質(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;灼燒的溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，否則堿金屬、氟和氯等也會部分揮發(fā)，三氧化二鐵也會發(fā)生變化而生成四氧化三鐵。、吸附水的測定一、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)、試樣的研細程度及空氣中的濕度、放量時間長短及試樣放置的周圍環(huán)境等有關(guān)。吸附水并非礦物內(nèi)在固有組成。因此，在計算試樣百分總量時，該組分不列入計二、分析操作稱取未經(jīng)烘干過的試樣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，稱量。吸附水的百分含量按下式計算W（HO）/%=晉X100式中：m—烘干后試樣的減少量，g；m一稱取試樣的質(zhì)量，g。四、附注當(dāng)精確分析時，應(yīng)使用帶蓋的稱量瓶稱樣，并烘至恒量 （連稱量瓶一起稱量）；在烘試樣的同時，烘箱內(nèi)不得烘其它試樣或含水較多的物品；對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，應(yīng)在65C以下，通常在45。。因此，烘干溫度應(yīng)在實驗報告中說明；對吸濕性較強的試樣，例如錳礦、粘土等應(yīng)在相同風(fēng)干的條件下，將測定吸附水和其它項目的試樣同時稱取，然后以吸附水的含量對其它組分的結(jié)果進行校正（參見鐵礦石國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法）；試樣中含油或其它易揮發(fā)的有機物時，嚴(yán)重干擾測定，不適宜用此方法。三、化合水的測定一、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，冷后稱量，烘去水分再稱量。兩次質(zhì)量之差即為化合水的含量?；纤ā?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時才開始分解并放出水。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；雙球玻璃管及長頸小漏斗（如圖所示）。雙球玻璃管及長頸小漏斗圖三、 分析操作稱取1.0g試樣（不含吸附水）于預(yù)先插入雙球管中的小長頸漏斗中，輕輕振動使樣品全部落到球底。取出漏斗，塞上有一端拉成毛細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，稱量?；纤馁|(zhì)量百分?jǐn)?shù)按下式計算：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一稱取試樣質(zhì)量，g。四、 附注對含二氧化碳和亞鐵低的試樣，也可采用濾紙吸收法測定：取一巾為15mmL為180m的硬質(zhì)玻璃試管，將稱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熱10min，吸收水后將濾紙稱量。然后將濾紙烘干后再稱量，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;對于象越基性巖一類的礦石由于含水較高，采用雙球管法或濾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。對于一般礦石在1000C左右灼燒即可，對于難熱解的礦石，，則應(yīng)在1200C熱解；如作精確分析可采用卡爾一費休滴定法。四、金屬鐵的測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）,過濾分離不溶殘渣，濾液中的鐵（u）用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而計算金屬鐵的含量。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，靜置過夜，用砂芯過濾活動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，用水稀全無酸性，浸泡在水中備用；硫酸亞鐵銨溶液（2%）:稱取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；玻璃砂芯過濾舌動裝置加混合纖維素酯微孔濾膜（巾50mm0.45Pn）三、分析操作稱取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。用過濾器抽濾，濾液收集在吸濾瓶中，水稀過濾器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。或用酸洗石棉填充的玻璃漏斗過濾，將殘渣洗入漏斗中，洗滌8—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?？瞻自囼灒河孟嗤脑噭?，按與試樣相同的操作測量空白值，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，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。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、氟含量的測定

離子選擇性電極法、方法提要試樣用過氧化鈉或氫氧化鈉焰解，用水浸取，過濾后分取部分溶液，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定。二、 主要試劑及器具氫氧化鈉（片狀干燥的）；過氧化鈉；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，貯于塑料瓶中；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（或PH值計）；讀數(shù)至1/10mv氟離子選擇電極；甘汞電極。三、 分析操作稱取0.5g試樣置于盛有3g氫氧化鈉的鎳坩堝中，加入1g過氧化鈉。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，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，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溶液中，以恒速攪拌溶液。同時應(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一遍，并測取讀數(shù)。 接著進行精測，從最低濃度的溶液開始，按濃度增加的順序，將標(biāo)準(zhǔn)溶液和試液穿插進行測量。在統(tǒng)一固定的時間，讀取每個溶液的平衡電位值。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。將所測得的標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位值與所對應(yīng)的氟離子濃度，在半對數(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一稱取試樣的質(zhì)量，g；f 一分液率。六、全鐵含量的測定氯化亞錫-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；過氧化鈉；無水碳酸鈉；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：過氧化鈉+碳酸鈉=2+1。三、分析操作稱取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（加熱時避免沸騰），取下，用水吹洗表面皿和燒杯壁。用中速濾紙過濾于300ml燒杯中，用擦棒擦凈燒杯壁。用熱水洗燒杯3次，洗殘渣約5次，濾液和洗液保留為主液。將濾紙和殘渣置于剛玉坩堝中，灰化。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，加熱時避免沸騰。（加鹽酸分解后，如有少量白渣，可以不焰融殘渣，對結(jié)果無顯著影響。）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過氧化氫，煮沸5min，加氨水中和全氫氧化鐵沉淀出現(xiàn)，過量 10ml，煮沸取下。待沉淀下沉后，用快速濾紙過濾，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?？瞻自囼灒翰患釉嚇?，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。 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