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[摘 要]通过试验对比酸溶法与碱熔法测红土镍矿中的铁含量，从检测时效、准确度、经济三个方面考虑，笔者认为酸溶法在实际检测中更具应用性。
[关键词]红土镍矿 铁含量 冷却时间 溶解温度 加热程度
中图分类号：0652 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0250-01
1 前言
2006年开始，我国进口红土镍矿数量剧增，其中90 %以上为红土镍矿。红土镍矿可分为两种类型，一种是褐铁矿型，位于矿床的上部，铁高、镍低，硅、镁较低，但钴含量较高，另一种为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅、镁含量较高，铁、钴含量较低，但镍含量较高[1]。无论是褐铁矿型还是硅镁镍矿型红土镍矿，红土镍矿中的铁元素作为主量元素，其含量的高低间接影响红土镍矿的品质[2]。本文通过不同方法及测定条件的选择，来探究铁含量的影响因素。
2 实验条件和方法
2.1 试剂
除另有规定，所有试剂均为分析纯，所用水为去离子水；
盐酸（ρ1.19g/L）；磷酸（ρ1.658g/L）；硫酸（ρ1.84g/L）；过氧化钠；氟化钠；
硫磷混酸（3+2+5）；氯化亚锡溶液（100g/L）；0.5%二苯胺磺酸钠指示剂；
三氯化钛溶液（15g/L）：用盐酸稀释三氯化钛溶液（约15%的三氯化钛溶液）（9+1），现用现配；
钨酸钠溶液：称取25g钨酸钠溶于适量的水中（若混浊需过滤），加5mL磷酸，用水稀释至100mL；
铁标准溶液：称取2.7900g金属铁（99.95%）至500mL的锥形烧杯中，在颈口放一漏斗，缓缓加入35mL盐酸，加热至溶解冷却，逐次少量加入5mL过氧化氢加热至沸，分解过剩的过氧化氢，移至1000mL的容量瓶中，稀释至刻度，此时1.00mL溶液相当于1.00mL的重铬酸钾标准溶液；
重铬酸钾标准溶液，0.008335mol/L：重铬酸钾（基准试剂）预先在150℃下干燥2h，并在干燥器中冷却至室温。称取4.9040～4.9044g于200mL烧杯中，以少量水溶解后移入2000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
2.2 实验方法
2.2.1 酸溶法
试样105～110℃烘干2～3h，置于干燥器中冷至室温，称取0.2g（精确到0.0001g）试样于300mL锥形瓶中，加入0.5g氟化钠，用少许水润湿样品，加入10mL硫磷混酸，摇匀。在高温电热板上加热溶解完全（加热过程中须不时的摇动锥形瓶，使试样溶解完全），直至冒出三氧化硫浓白烟，取下冷却。加入20mL盐酸，低温加热至近沸，并维持3-5min，溶液变澄清。趁热边滴加氯化亚锡溶液边摇动锥形瓶，到溶液保持淡黄色，用少量水清洗烧杯内壁，流水冷却溶液至室温，加15滴钨酸钠溶液作指示剂，用三氯化钛溶液还原剩余的铁，并不断摇动，直至溶液变成蓝色，再滴加稀重铬酸钾溶液至无色，用5滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定，当溶液由绿色变为蓝绿到最后一滴变为紫色时为终点[3]。
2.2.2 碱熔法
称取0.2g烘干样（精确至0.0001g）试料于刚玉坩埚中，加入2～3g过氧化钠，混匀，再加1g过氧化钠覆盖，在马弗炉中于800℃熔融8～10min，取出稍冷，放入盛有40mL水的300mL烧杯中浸取加25mL盐酸，样品完全溶解后，用去离子水洗出坩埚，于电炉上加热至近沸立刻滴加氯化亚锡溶液，边搅拌边慢慢滴加，到溶液呈淡黄色，用少量水清洗烧杯内壁，流水冷却溶液至室温，加15滴钨酸钠溶液作指示剂，用三氯化钛溶液还原剩余的铁，并不断搅拌，直至溶液变成蓝色，再滴加稀重铬酸钾溶液至无色，加30mL硫磷混酸，用5滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定，当溶液由绿色变为蓝绿到最后一滴变为紫色时为终点[4]。
按下式计算铁的百分含量：
WFe%=0.0027925×（V1-V0）×100/m
3 结果与讨论
3.1 方法的选择
通过两种不同的方法进行测定，探究方法的差异对实验结果的影响。结果见表1。实验结果表明，用两种方法测定红土镍矿中的铁含量，测定值无明显差异，均在允许误差范围内。但较之碱熔法，但酸溶法操作更简单便捷，经济实惠，更适用于样品量大的实验室。故对酸溶法的试验条件进行进一步的探究。
3.2 酸溶法各实验步骤对结果的影响
3.2.1 冷却时间对检测结果的影响
试样烘干后放置于干燥器内，在冷却后的不同时间段进行称样，来探究冷却时间对测定结果的影响。实验采用两种典型的红土镍矿样品来进行，测定结果见图1、图2。
图1、图2表明，试样烘干后称样时间对测定结果有一定的影响，随着称样时间的不断推移，测定结果总体上呈降低趋势，尤其是对褐铁矿型的红土镍矿，影响更大。在3.5h后称取试样，测定值有明显的下降，越往后降幅越大，在6h后的降幅接近于2%，远远超过了重复性限。因此，测定红土镍矿时要最好在试样烘干冷却后第一时间称量。
3.2.2 溶解温度对检测结果的影响
通过试样在不同温度下溶样，来研究溶解温度对实验结果的影响。实验采用三种镍矿标准物质来进行，测定结果见表2。
表2表明，溶解温度对测定结果有很大的影响。溶解温度太低，溶样时间长，易形成焦磷酸盐沉淀，使结果偏低；溶解温度太高，三氧化硫冒烟太快，易使试样溶解不完全，也导致测定结果偏低。由表2可以看出，溶解温度为400℃时，测定结果最接近标准值，测定结果较为准确。因此，溶样时溶解温度设定400℃最为适宜。
3.2.3 加入盐酸后反应程度对检测结果的影响
通过试样加入盐酸后反应程度，来研究加入盐酸后反应程度对实验结果的影响。实验采用三种镍矿标准物质来进行，测定结果见表3。
表3表明，加入盐酸后反应程度对实验结果有一定的影响。加酸后溶液未加热至澄清，反应不充分，导致测定结果偏低；加酸后溶液暴沸，导致FeCl3挥发而减少，同样使测定结果偏小。因此，加酸后溶液变澄清后近沸2-3分钟，测定结果最接近标准值，最为准确。
4 结论
实验表明，采用酸溶法和碱熔法测定红土镍矿中的铁含量，测定结果无明显差异，酸溶法因操作简单便捷，大批量实验时成本低而更具实际应用意义。通过研究酸溶法的实验条件：冷却时间、溶解温度、加酸后加热程度对实验结果的影响，笔者发现确保实验准确精确的条件是必须保证烘干样冷却后第一时间进行称样，溶解时温度控制在400度，加酸后控制温度使溶液澄清后保持微沸状态。
参考文献
[1] 峰姜涛，李海印等. 红土镍矿品质特点及检验方法探讨[J]. 中国矿业，2008，17（ 10） ： 82-85，89.
[2] 徐强，薛卫冲，徐素云等.印度尼西亚红土鎳矿的生成及找矿勘探[J].矿业与地质，2009，23（1）：73-75.
[3] 苏征，扬立明，张岳胜等.进口红土镍矿的检验现状及误差原因分析[J].有色金属，2010，62（4）：139-142.
[4] 阮桂色.重铬酸钾滴定法测定红土镍矿中全铁含量[J].矿冶，2011，20（4）：113-115.
[关键词]红土镍矿 铁含量 冷却时间 溶解温度 加热程度
中图分类号：0652 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0250-01
1 前言
2006年开始，我国进口红土镍矿数量剧增，其中90 %以上为红土镍矿。红土镍矿可分为两种类型，一种是褐铁矿型，位于矿床的上部，铁高、镍低，硅、镁较低，但钴含量较高，另一种为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅、镁含量较高，铁、钴含量较低，但镍含量较高[1]。无论是褐铁矿型还是硅镁镍矿型红土镍矿，红土镍矿中的铁元素作为主量元素，其含量的高低间接影响红土镍矿的品质[2]。本文通过不同方法及测定条件的选择，来探究铁含量的影响因素。
2 实验条件和方法
2.1 试剂
除另有规定，所有试剂均为分析纯，所用水为去离子水；
盐酸（ρ1.19g/L）；磷酸（ρ1.658g/L）；硫酸（ρ1.84g/L）；过氧化钠；氟化钠；
硫磷混酸（3+2+5）；氯化亚锡溶液（100g/L）；0.5%二苯胺磺酸钠指示剂；
三氯化钛溶液（15g/L）：用盐酸稀释三氯化钛溶液（约15%的三氯化钛溶液）（9+1），现用现配；
钨酸钠溶液：称取25g钨酸钠溶于适量的水中（若混浊需过滤），加5mL磷酸，用水稀释至100mL；
铁标准溶液：称取2.7900g金属铁（99.95%）至500mL的锥形烧杯中，在颈口放一漏斗，缓缓加入35mL盐酸，加热至溶解冷却，逐次少量加入5mL过氧化氢加热至沸，分解过剩的过氧化氢，移至1000mL的容量瓶中，稀释至刻度，此时1.00mL溶液相当于1.00mL的重铬酸钾标准溶液；
重铬酸钾标准溶液，0.008335mol/L：重铬酸钾（基准试剂）预先在150℃下干燥2h，并在干燥器中冷却至室温。称取4.9040～4.9044g于200mL烧杯中，以少量水溶解后移入2000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
2.2 实验方法
2.2.1 酸溶法
试样105～110℃烘干2～3h，置于干燥器中冷至室温，称取0.2g（精确到0.0001g）试样于300mL锥形瓶中，加入0.5g氟化钠，用少许水润湿样品，加入10mL硫磷混酸，摇匀。在高温电热板上加热溶解完全（加热过程中须不时的摇动锥形瓶，使试样溶解完全），直至冒出三氧化硫浓白烟，取下冷却。加入20mL盐酸，低温加热至近沸，并维持3-5min，溶液变澄清。趁热边滴加氯化亚锡溶液边摇动锥形瓶，到溶液保持淡黄色，用少量水清洗烧杯内壁，流水冷却溶液至室温，加15滴钨酸钠溶液作指示剂，用三氯化钛溶液还原剩余的铁，并不断摇动，直至溶液变成蓝色，再滴加稀重铬酸钾溶液至无色，用5滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定，当溶液由绿色变为蓝绿到最后一滴变为紫色时为终点[3]。
2.2.2 碱熔法
称取0.2g烘干样（精确至0.0001g）试料于刚玉坩埚中，加入2～3g过氧化钠，混匀，再加1g过氧化钠覆盖，在马弗炉中于800℃熔融8～10min，取出稍冷，放入盛有40mL水的300mL烧杯中浸取加25mL盐酸，样品完全溶解后，用去离子水洗出坩埚，于电炉上加热至近沸立刻滴加氯化亚锡溶液，边搅拌边慢慢滴加，到溶液呈淡黄色，用少量水清洗烧杯内壁，流水冷却溶液至室温，加15滴钨酸钠溶液作指示剂，用三氯化钛溶液还原剩余的铁，并不断搅拌，直至溶液变成蓝色，再滴加稀重铬酸钾溶液至无色，加30mL硫磷混酸，用5滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定，当溶液由绿色变为蓝绿到最后一滴变为紫色时为终点[4]。
按下式计算铁的百分含量：
WFe%=0.0027925×（V1-V0）×100/m
3 结果与讨论
3.1 方法的选择
通过两种不同的方法进行测定，探究方法的差异对实验结果的影响。结果见表1。实验结果表明，用两种方法测定红土镍矿中的铁含量，测定值无明显差异，均在允许误差范围内。但较之碱熔法，但酸溶法操作更简单便捷，经济实惠，更适用于样品量大的实验室。故对酸溶法的试验条件进行进一步的探究。
3.2 酸溶法各实验步骤对结果的影响
3.2.1 冷却时间对检测结果的影响
试样烘干后放置于干燥器内，在冷却后的不同时间段进行称样，来探究冷却时间对测定结果的影响。实验采用两种典型的红土镍矿样品来进行，测定结果见图1、图2。
图1、图2表明，试样烘干后称样时间对测定结果有一定的影响，随着称样时间的不断推移，测定结果总体上呈降低趋势，尤其是对褐铁矿型的红土镍矿，影响更大。在3.5h后称取试样，测定值有明显的下降，越往后降幅越大，在6h后的降幅接近于2%，远远超过了重复性限。因此，测定红土镍矿时要最好在试样烘干冷却后第一时间称量。
3.2.2 溶解温度对检测结果的影响
通过试样在不同温度下溶样，来研究溶解温度对实验结果的影响。实验采用三种镍矿标准物质来进行，测定结果见表2。
表2表明，溶解温度对测定结果有很大的影响。溶解温度太低，溶样时间长，易形成焦磷酸盐沉淀，使结果偏低；溶解温度太高，三氧化硫冒烟太快，易使试样溶解不完全，也导致测定结果偏低。由表2可以看出，溶解温度为400℃时，测定结果最接近标准值，测定结果较为准确。因此，溶样时溶解温度设定400℃最为适宜。
3.2.3 加入盐酸后反应程度对检测结果的影响
通过试样加入盐酸后反应程度，来研究加入盐酸后反应程度对实验结果的影响。实验采用三种镍矿标准物质来进行，测定结果见表3。
表3表明，加入盐酸后反应程度对实验结果有一定的影响。加酸后溶液未加热至澄清，反应不充分，导致测定结果偏低；加酸后溶液暴沸，导致FeCl3挥发而减少，同样使测定结果偏小。因此，加酸后溶液变澄清后近沸2-3分钟，测定结果最接近标准值，最为准确。
4 结论
实验表明，采用酸溶法和碱熔法测定红土镍矿中的铁含量，测定结果无明显差异，酸溶法因操作简单便捷，大批量实验时成本低而更具实际应用意义。通过研究酸溶法的实验条件：冷却时间、溶解温度、加酸后加热程度对实验结果的影响，笔者发现确保实验准确精确的条件是必须保证烘干样冷却后第一时间进行称样，溶解时温度控制在400度，加酸后控制温度使溶液澄清后保持微沸状态。
参考文献
[1] 峰姜涛，李海印等. 红土镍矿品质特点及检验方法探讨[J]. 中国矿业，2008，17（ 10） ： 82-85，89.
[2] 徐强，薛卫冲，徐素云等.印度尼西亚红土鎳矿的生成及找矿勘探[J].矿业与地质，2009，23（1）：73-75.
[3] 苏征，扬立明，张岳胜等.进口红土镍矿的检验现状及误差原因分析[J].有色金属，2010，62（4）：139-142.
[4] 阮桂色.重铬酸钾滴定法测定红土镍矿中全铁含量[J].矿冶，2011，20（4）：113-115.