分光光度法测定镍基体料炉渣中的全铁量.pdf

收稿日期:2015-01-23∗基金项目:粤科财字[2014]208号作者简介:王彩华(1972-),女,广东广州人,工程师,大专.第9卷第2期材料研究与应用Vo1.9,No.22015年6月MATERIALSRESEARCHANDAPPLICATIONJun.2015文章编号:1673-9981(2015)02-0001-04分光光度法测定镍基体料炉渣中的全铁量∗王彩华,赖心,谢辉,孙红英,周志平,李沁广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院)分析测试中心,广东广州510650摘要:镍基体料炉渣的含铁量在1.0%~10.0%之间,采用磺基水杨酸分光光度法对其全铁含量进行测定.实验结果显示,该法的相对标准偏差为0.27%~1.23%(n=11),加标回收率为96.40%~102.13%.该法重复性较好、精密度较高、测得结果准确度可靠,能满足分析的要求.关键词:镍基体料炉渣;全铁;磺基水杨酸;分光光度法中图分类号:O657.15文献标识码:A镍基体料炉渣是镍矿火法冶炼镍基体料的渣料,其含铁量在1.0%~10.0%之间.镍基体料炉渣中铁量测定通常采用三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法、磺基水杨酸分光光度法及邻菲啰啉光度法.邻菲啰啉光度法灵敏度高,但仅适应于含铁量为0.01%~2%的试样;三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法分析结果准确,但存在流程冗长的缺点.经比较,本研究采用磺基水杨酸分光光度法测定镍基体料炉渣中全铁量,该法稳定可靠且快速,实用性强,能够很好地满足分析的需求.1实验部分1.1试剂制备实验所用试剂为氢氧化钠、过氧化钠、氯化铵、磺基水杨酸、盐酸(ρ=1.19g/mL)、氨水(ρ=0.88g/mL),所使用的试剂均为分析纯,所使用的水均为二级水.氨水-氯化铵洗液:称取27g氯化铵于1L烧杯中,加入175mL氨水,稀释至500mL,搅拌使其溶解.硫氰酸钾溶液(200g/L):称取20g硫氰酸钾于200mL烧杯中,加入100mL水,搅拌使其溶解.盐酸羟胺溶液(100g/L):称取25g盐酸羟胺于300mL的烧杯中,加入250mL水,混匀,保存于棕色瓶中.磺基水杨酸溶液(250g/L):移取125g磺基水杨酸于300mL烧杯中,稀释至500mL,混匀,保存于棕色瓶中.铁标准溶液:移取市售铁标准溶液(1g/L)5.00mL于200mL的容量瓶中,加入20mL盐酸,稀释至刻度,此溶液中含铁量为25.00mg/L.1.2试样首先按GB/T2007.2中规定的方法制备试样,其编号分别为SZ-1,LZ-2,ZZ-10和ZZ-0.试样应全部通过0.08mm的筛孔,并在温度105~110℃下干燥至恒重,然后置于干燥器中冷却至室温.1.3实验方法称取试样0.15g(准确至0.0001g,独立地进行两次测定,取其平均值)于50mL镍坩锅中,加入1g氢氧化钠,混匀,于电炉板上低温加热至流动后取下,稍冷后加入3g过氧化钠,于电炉板上逐渐升温加热至过氧化钠显棕色,再将其置于750℃马弗炉中熔融至流体呈桔色后取出冷却.将坩埚及熔块置于300mL烧杯中,少量多次加入约50mL的温水浸取熔块,待浸取完全后,加入40mL的盐酸(1+1)以溶解盐类,用水洗涤坩埚,然后将试液冷却至室温.在用玻棒不停搅拌试液的同时缓慢加入氨水,直至形成的蓝色的镍氨络离子试液颜色不再加深,再过量加入3mL氨水,继续搅拌试液1min,放置5min,用慢速定量滤纸过滤.用氨水-氯化铵洗液洗涤烧杯2次、沉淀3次直至滤纸及滤液无蓝色.用热盐酸(1+1)溶解氢氧化铁沉淀于原烧杯中,热盐酸(1+9)洗涤滤纸及沉淀物至无黄色,再用煮沸的水继续洗涤至滤液滴入硫氰酸钾溶液中不显红色为止,表明滤液中已无Fe3+.将滤液移入200mL容量瓶中,冷却,用水定容.移取10.00mL试液于100mL容量瓶中,用水稀释至50mL,加入5mL盐酸羟胺溶液和5mL磺基水杨酸溶液,然后用氨水调至溶液的黄色不再加深并过量1mL,用水定容.放置15min,于波长420nm处测定该溶液的吸光度.分别移取0,2,5,10,20,25和30mL的铁标准溶液于100mL容量瓶中,用水稀释至50mL,加入5mL盐酸羟胺溶液和5mL磺基水杨酸溶液,再用氨水调至溶液的黄色不再加深并过量1mL,用水定容.放置15min,于波长420nm处测定溶液的吸光度.铁量以铁的质量分数w表示,按w=m1×10-3m0×(V1/V0)公式计算.m1为从标准曲线上查得的试样溶液中的铁含量,mg;m0为试样质量,g;V0和V1分别为试液的总体积和移取试液的体积,mL.2结果及讨论碱熔融浸取法和酸溶法都可较好地分解镍基体料炉渣.但实验证明,碱熔融浸取法分解效果更加彻底,并且快速.因此,选择碱熔融浸取法分解试料.由于炉渣中可能存在少量金属铁和金属镍,过氧化钠的熔融效果要优于氢氧化钠和硼酸-碳酸钠混合熔剂等碱熔剂.经过反复实验,熔融分解试样时选择镍坩埚作为熔样器皿,过氧化钠的加入量为3g.2.1熔融温度及时间的影响试料进行熔融时,需要在足够的温度和时间条件下进行.为了确定合适的熔融温度和熔融时间,分别在马弗炉中于650,700,750和800℃下进行熔融实验,结果列于表1.由表1可知,不同温度下的最终熔融状态基本一致,为了在保证熔融温度的前提下尽量缩短熔融时间,故选择熔融温度为750℃,熔融时间为4min.表1试料熔融温度及时间Table1Dissolvedtemperatureandtime熔融温度/℃熔融时间/min实验现象6508流体呈桔色7007流体呈桔色7504流体呈桔色8004流体呈桔色2.2酸用量的影响熔块浸出后需用酸进一步溶解.由于盐酸能够彻底溶解盐类,因此进行盐酸不同加入量的溶解实验,结果列于表2.由表2可知,当盐酸(1+1)加入量为30mL以上时,盐酸可溶解浸取的盐类及镍皮.故选择盐酸的用量为40mL.2.3酸度及显色时间的影响在不同的pH值溶液中,Fe3+与磺基水杨酸能形成不同的络合物.当溶液pH值为1.8~2.5时,生成褐红色的络合物;当溶液pH值为4.00~8.00时,表2盐酸用量Table2Hydrochloricacidquantity盐酸用量/mL浸取状态实验现象10不能浸取完全20不能浸取完全,余少量盐类30浸取完全,溶液中有大量镍皮,微热可溶解40浸取完全,溶液中有少量镍皮,微热可溶解,且时间大大缩短50浸取完全,溶液中有少量镍皮,微热可溶解,且时间与加入40mL盐酸差不多盐酸量越多,熔块溶解越快041材料研究与应用2015生成褐色的络合物;当溶液pH值为8.00~11.5时,生成稳定的黄色络合物[1];当溶液pH>12时,磺基水杨酸铁被破坏而生成沉淀[2].用氨水调节试液的pH值,当用氨水调节至试液黄色不在加深时,再分别加入0.5,1,1.5和2mL的过量氨水,测得溶液的pH值均在8~10之间,且不影响实验结果,故选择过量氨水的加入量为1mL.选取ZZ-0号样品进行显色时间的测定.待试液显色后,分别在5,10,15和20min后测量试液吸光度[3],实验结果列于表3.由表3可知,当显色时间超过10min时,溶液的吸光度达到稳定.故选择显色时间为15min.表3显色时间实验结果Table3Developingtime显色时间/min吸光度50.673100.675150.675200.6752.4干扰元素及消除在实验过程中,如发现氨水调节溶液酸度并过量后出现沉淀,则表明开始时加入的磺基水杨酸量不够,需补加足够量的磺基水杨酸.由于铝、镁、钙离子能与磺基水杨酸生成无色络合物,故加入足够量的磺基水杨酸对测定结果没有影响.镍离子与氨水形成镍氨络离子可过滤分离,不干扰测定.氯离子、氟离子及硝酸根、硫酸根、磷酸根和硼酸根,对测定结果均无影响[4].Mn2+在氨性溶液中能被空气中的氧氧化为棕红色沉淀,而影响测定结果[5].经实验得知,当比色溶液中锰量少于1mg时,加入5mL盐酸羟胺可以完全消除其影响.镍基体料炉渣中w(Mn)最高为0.3%,称取0.15g试样,溶解后定容到200mL,分取10mL,此时显色溶液中锰量少于1mg,故加入5mL盐酸羟胺溶液可完全消除其对测定结果的影响.移取铁标准溶液200mL,在定容前加入5%三氧化二铬当量的铬标准溶液,然后与没加入铬标准溶液的铁标准溶液进行显色比对,发现二者吸光度无差别,故此含量的三氧化二铬对测定结果没有影响.2.5精密度实验分别对不同全铁含量的镍基体料炉渣样品进行11次平行测定,测定结果列于表4.表4不同全铁含量样品的分析结果Table4Theanalyticalresultsofironcontents样品编号测得值Xn/%■X/%SZ-11.628,1.610,1.590,1.604,1.614,1.611,1.592,1.598,1.622,1.605,1.5961.606LZ-23.991,3.884,3.908,3.978,4.028,3.986,4.012,3.977,3.996,3.977,3.8913.966ZZ-106.357,6.315,6.329,6.324,6.332,6.340,6.337,6.346,6.328,6.298,6.3926.336ZZ-08.981,9.006,8.948,8.991,8.953,9.008,8.941,8.984,8.955,8.968,9.0018.976采用格拉布斯检验方法,对表4数据进行异常值情况分析,结果列于表5.其中G1=■X-X1S,Gm=Xm-■XS,式中X1为最小值,Xm为最大值,S为标准偏差.表5不同全铁含量样品异常值分析结果Table5Outliersofironcontents编号■X/%标准偏差相对标准偏差/%G1/%Gm/%舍弃界限值(n=11,a=0.05)结论SZ-11.6060.012100.751.3221.8182.355无异常值LZ-23.9660.048971.231.6741.2662.355无异常值ZZ-106.3360.024190.381.5712.3152.355无异常值ZZ-08.9760.024300.271.4401.3172.355无异常值141第9卷第2期王彩华,等:分光光度法测定镍基体料炉渣中的全铁量根据格拉布斯检验方法,当n=11,a=0.05时,查表得舍弃界限为2.355.由表5可知,不同全铁含量样品的11次检测数据均无异常值,表明该方法重复性较好,精密度较高.为验证磺基水杨酸分光光度法的准确度,进行了不同方法的对比实验.表6为磺基水杨酸分光光度法测定结果与三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法测得值对照结果.由表6可知,本法的分析结果与滴定法测得的结果相符,表明该方法准确度可靠.表6准确度试验结果Table6Testforaccuracy样品编号分光光度法测得值滴定法测得值SZ-11.6061.631LZ-23.9664.006ZZ-106.3366.360ZZ-08.9769.0462.6加标回收试验称取0.15000g试样,加入不同量的铁标准溶液进行加标回收试验,结果列于表7.由表7可知,试样全铁回收率在96.40%~102.13%之间,表明采用磺基水杨酸分光光度法回收全铁,效果较好.4结论采用磺基水杨酸分光光度法测定镍基体料炉渣中的全铁量(铁含量为1.00%~10.00%).结果表表7加标回收试验结果Table7Testforrecovery样品编号本底值/μg加标量/μg测得值/μg回收率/%SZ-1240910003422101.3020004421100.60LZ-259944000998599.78600012122102.13ZZ-10950440001344698.5550001446499.20ZZ-01346410001442896.4015001493297.87明,该法的精密度符合要求,全铁的加标回收率在96.40%~102.13%之间,测定结果准确、可靠,方法操作简便,能够满足分析要求.参考文献:[1]李连仲.岩石矿物分析第一分册[M].第3版.北京:地质出版社,1991:250.[2]方林霞,吴志伟,刘欢欢.磺基水杨酸光度法测定珍珠岩中的铁[J].信阳师范学院学报:自然科学版,2010,23(2):281-283.[3]陈宙文.磺基水杨酸分光光度法测定钾长石中铁[J].湖南冶金,1995(5):52-53.[4]孙淑媛,孙龄高,殷齐西,等.矿石及有色金属分析手册[M].北京:冶金工业出版社,1990:95.[5]陈秀花,吴胜杰.磺基水杨酸光度法快速测定锰矿石中铁[J].冶金分析,2014,34(2):74-78.SpectrophotometricdeterminationoftotalferroinnickelslagWANGCaihua,LAIXin,XIEHui,SUNHongying,ZHOUZhiping,LIQinAnalyticalTestingResearchCenterunderGuangzhouResearchInstitudeofNon-ferrousMetalsGuangzhou,Guangzhou510650,ChinaAbstract:Thispaperinvestigatesdecompositionofnickelslag,andfindtheoptimumconditionsofinvestigation.Theinterferencesareremovedbyaqueousammonia.Thus,atpH8-11.5,theamountofiron(Ⅲ)andsulfosalicylicacidcanbedeterminedbytheabsorbanceofitscomplexesat420nm.Therelativestandarddeviationsis0.27%-1.23%(n=11),andthetestforrecoveryratesisrangingfrom98.4%-101.2%.Keywords:nickelslag;totalferro;sulfosalicylicacid;spectrophotometry241材料研究与应用2015