一种硫酸亚铁铵容量法测定铬矿石中铬含量的方法与流程

1.本发明属于化学检测技术领域，具体涉及一种硫酸亚铁铵容量法测定铬矿石中铬含量的方法。


背景技术：

2.铬矿石的基本分析至今仍以化学分析为主。仪器分析虽然已用于铬矿石的成分测定，但测定的组分有限，其准确度也不如化学法。铬矿分析有两个问题要予以充分的重视。一是铬矿极难分解，无论采用何种分解方法，必须认真检查试样是否完全分解，在分析前要充分考虑分解方法与其后的分析方法的衔接；二是大量铬的干扰，无论是高价铬或三价铬，本身都带颜色，铬(
ⅵ
)还具有氧化性，因此铬的分离常常是铬矿石分析的一个重要方面。铬矿石中铬含量的测定方法有容量法、光度法、原子吸收光谱法和极谱法等，其计算结果通常以三氧化二铬的质量分数来表示。用大型仪器方法也可以测定铬含量，例如x射线荧光光谱法，但应用不如化学法广泛。
3.铬矿石分析过程中，常见的试料分解方法有：过氧化钠分解法、过氧化钠
‑
氢氧化钠分解法、硼酸(硼砂)
‑
碳酸钾钠(碳酸钠)分解法、硫磷混酸分解法。前三种方法都属于碱熔法，后一种是酸溶分解法。碱熔法应用最为广泛，其突出的优点在于试样分解的同时，铬元素被定量氧化为高价，为铬的测定和分离提供了方便。这种检测方法虽然精确，然而碱熔需要在箱式高温炉中进行，升温时间较长，且过氧化钠、氢氧化钠等试剂对坩埚耗损严重，分析成本较高，效率较低。相对碱熔而言，酸溶法更快捷。目前有方法介绍用硫磷混酸分解铬矿试料，但是此种方法的反应温度不易控制，在反应过程中，磷酸因为脱水而产生焦磷酸盐沉淀或乳胶状物，粘在容器的底部，导致溶样失败，测定结果偏低，操作不易掌握；而且现有的硫磷混酸分解法中，多使用硝酸银作催化剂，硝酸银价格昂贵且不易保存。
4.并且，使用化学法测定铬矿石中的铬含量，首推硫酸亚铁铵容量法。和其他分析方法相比，该方法有良好的选择性，能够广泛地适用于高、中含量铬的准确测定，且铬矿石中其他常见组分均不干扰测定结果。
5.综上所述，有必要在现有技术的基础上研发一种准确度高但花费时间更短、成本更低的测定方法，以适应各级各类实验室对铬矿石及其选冶产品中铬含量的批量检测，提高效率。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有铬矿石分析技术存在的问题，提供一种硫酸亚铁铵容量法测定铬矿石中铬含量的方法。本方法将铬矿石用过硫酸铵、硫磷混酸溶解，再加入少量硝酸阻止磷酸在反应过程中由于温度原因产生的副反应，在酸性环境下用高锰酸钾将cr(ⅲ)氧化为cr(
ⅵ
)，过量的高锰酸钾用氯化铵还原；之后以n
‑
苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至亮绿色即为终点。本方法能够有效缩短反应时间，降低成本；且操作简单，易于掌握。
7.本发明的技术方案为，一种硫酸亚铁铵容量法测定铬矿石中铬含量的方法，按照以下步骤进行：
8.s1：精密称取铬矿石样品，置于缩口瓶中，加入硫磷混酸(浓硫酸 浓磷酸)和浓硝酸煮沸3～5min；取下缩口瓶，加入适量过硫酸铵固体，再次煮沸直至样品完全溶解、并且瓶底溶液澄清；
9.s2：取下缩口瓶，冷却后加水，随后加高锰酸钾溶液，煮沸50～60秒(煮沸期间如果红色褪去，则需要补加适量的高锰酸钾溶液，直至红色不再褪去为止)，再加入氯化铵溶液，加热至沸腾，待过量的氯化铵全部分解后，取下冷却至室温；有时候，由于温度过高会有少量的硅析出，对测定结果没有影响；
10.s3：将所得待测试样滴加n
‑
苯代邻氨基苯甲酸指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液为亮绿色即为终点；以所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积，按照现有的硫酸亚铁铵容量法计算铬含量。
11.进一步的，上述测定铬矿石中铬含量的方法，铬矿石样品为铬矿石及其选冶产品，铬的质量含量在0.5％以上，铬矿石粒度≤200目。
12.进一步的，上述测定铬矿石中铬含量的方法，本发明所述所有试剂，纯度均为分析纯。
13.进一步的，上述测定铬矿石中铬含量的方法，s1中，铬用过硫酸铵氧化时，出现高锰酸的颜色，标志着铬已经氧化完全；当试样中不含有锰时，加入数滴硫酸锰溶液作为氧化完全的标志，硫酸锰溶液的浓度为8～12g/l。
14.进一步的，上述测定铬矿石中铬含量的方法，s1中的过量过硫酸铵需去除完全，否则在滴定时会消耗硫酸亚铁铵溶液，影响测定结果。
15.进一步的，上述测定铬矿石中铬含量的方法，s2中，高锰酸钾溶液的质量浓度为3～5％。
16.进一步的，上述测定铬矿石中铬含量的方法，s2中，氯化铵溶液的质量浓度为16～20％。
17.进一步的，上述测定铬矿石中铬含量的方法，本方法随同样品做空白实验，步骤同s1～s3，记录所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积。
18.与现有技术相比，本发明具有的优势是：
19.1、测定周期显著缩短，整个流程在1h内全部完成，并且样品溶解充分、瓶底没有沉淀。
20.2、本发明提供的测定方法操作简单，适用性强，测定结果准确度高，值得推广应用。
具体实施方式
21.下面以铬矿石标准样品及菲律宾铬铁矿样的测定为例，对本发明进行清楚、完整地描述。下述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
22.实施例1
23.铬矿石标准样品dz cr
‑
2(cr2o3:48.97％)
24.检测用试剂：
25.硫磷混酸(浓硫酸 浓磷酸)：l l。
26.过硫酸铵：固体试剂。
27.硝酸：浓度为(ρ1.40g/ml)。
28.高锰酸钾溶液：5％。
29.氯化铵溶液：20％。
30.n
‑
苯代邻氨基苯甲酸指示剂：0.2％。
31.硫酸亚铁铵标准溶液：0.05mol/l；用重铬酸钾基准溶液标定，也可用标样标定。
32.测定步骤：
33.s1：精密称取0.2500g试样，置于400ml缩口瓶中，加入硫磷混酸20ml和硝酸2ml，于电炉上煮沸。试样稍溶后取下缩口瓶，加入5g过硫酸铵固体，再次加热溶解。待缩口瓶内的白烟逐渐浓厚，并向上浮于缩口瓶的上部，瓶中的试样完全溶解，瓶底部溶液澄清后，取下缩口瓶，冷却。
34.s2：向缩口瓶中加水100ml，随后加3ml高锰酸钾溶液，煮沸1min(中间过程中有红色褪去，则补加适量的高锰酸钾溶液，直至红色不再褪去为止)，再加入氯化铵溶液25ml，加热至沸腾，待过量的氯化铵全部分解后，取下冷却至室温。
35.s3：向缩口瓶中滴加4滴n
‑
苯代邻氨基苯甲酸指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液为亮绿色即为终点。再用重铬酸钾标准滴定溶液回滴，记下所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积v。
36.随同试样做空白试验，记录所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积v0。
37.结果计算：
38.按式(1)计算铬的质量分数：
[0039][0040]
其中，式中：
[0041]
c——硫酸亚铁铵标准滴定溶液浓度为0.0500(mol/l)；
[0042]
m——铬矿试样质量；
[0043]
v0——滴定空白试验溶液消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液体积，ml；
[0044]
v——滴定试样溶液消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液体积，ml；
[0045]
25.33——每摩尔质量的硫酸亚铁铵溶液相当于cr2o3的质量，单位为g/mol。
[0046]
实施例2
[0047]
铬矿石标准样品gsb d33001.2
‑
94(cr2o3:38.80％)
[0048]
试剂及标液同实施例1。
[0049]
测定步骤：
[0050]
s1：精密称取0.5000g试样，置于400ml缩口瓶中，其余同实施例1。
[0051]
计算方法同实施例1。
[0052]
实施例3
[0053]
菲律宾铬铁矿样，资料数据cr2o3:26.28％
[0054]
试剂及标液同实施例1。
[0055]
测定步骤：
[0056]
称取0.5000g标准样品，置于400ml缩口瓶中，其余同实施例1。
[0057]
计算方法同实施例1。
[0058]
三个实施例测定数据及方法准确度计算见表1：
[0059]
表1、本发明所述检测方法的准确度实验结果
[0060]