王彩華，賴 心，謝 輝，孫紅英，周志平，李 沁

廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院)分析測(cè)試中心，廣東 廣州 510650

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分光光度法測(cè)定鎳基體料爐渣中的全鐵量*

王彩華，賴 心，謝 輝，孫紅英，周志平，李 沁

廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院)分析測(cè)試中心，廣東 廣州 510650

鎳基體料爐渣的含鐵量在1.0%～10.0%之間，采用磺基水楊酸分光光度法對(duì)其全鐵含量進(jìn)行測(cè)定．實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.27%～1.23%(n=11)，加標(biāo)回收率為96.40%～102.13%．該法重復(fù)性較好、精密度較高、測(cè)得結(jié)果準(zhǔn)確度可靠，能滿足分析的要求．

鎳基體料爐渣；全鐵；磺基水楊酸；分光光度法

鎳基體料爐渣是鎳礦火法冶煉鎳基體料的渣料，其含鐵量在1.0%～10.0%之間．鎳基體料爐渣中鐵量測(cè)定通常采用三氯化鈦還原-重鉻酸鉀滴定法、磺基水楊酸分光光度法及鄰菲啰啉光度法．鄰菲啰啉光度法靈敏度高，但僅適應(yīng)于含鐵量為0.01%～2%的試樣；三氯化鈦還原-重鉻酸鉀滴定法分析結(jié)果準(zhǔn)確，但存在流程冗長(zhǎng)的缺點(diǎn)．經(jīng)比較，本研究采用磺基水楊酸分光光度法測(cè)定鎳基體料爐渣中全鐵量，該法穩(wěn)定可靠且快速，實(shí)用性強(qiáng)，能夠很好地滿足分析的需求．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑制備

實(shí)驗(yàn)所用試劑為氫氧化鈉、過(guò)氧化鈉、氯化銨、磺基水楊酸、鹽酸(ρ=1.19 g/mL)、氨水(ρ=0.88 g/mL)，所使用的試劑均為分析純，所使用的水均為二級(jí)水．

氨水-氯化銨洗液：稱取27 g氯化銨于1 L燒杯中，加入175 mL氨水，稀釋至500 mL，攪拌使其溶解．

硫氰酸鉀溶液(200 g/L)：稱取20 g硫氰酸鉀于200 mL燒杯中，加入100 mL水，攪拌使其溶解．

鹽酸羥胺溶液(100 g/L)：稱取25 g鹽酸羥胺于300 mL的燒杯中，加入250 mL水，混勻，保存于棕色瓶中．

磺基水楊酸溶液(250 g/L)：移取125 g磺基水楊酸于300 mL燒杯中，稀釋至500 mL，混勻，保存于棕色瓶中．

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取市售鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 g/ L)5.00 mL于200 mL的容量瓶中，加入20 mL鹽酸，稀釋至刻度，此溶液中含鐵量為25.00 mg/L．

1.2 試 樣

首先按GB/T 2007.2中規(guī)定的方法制備試樣，其編號(hào)分別為SZ-1，LZ-2，ZZ-10和ZZ-0．試樣應(yīng)全部通過(guò)0.08 mm的篩孔，并在溫度105～110 ℃下干燥至恒重，然后置于干燥器中冷卻至室溫．

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取試樣0.15 g(準(zhǔn)確至0.0001 g，獨(dú)立地進(jìn)行兩次測(cè)定，取其平均值)于50 mL鎳坩鍋中，加入1 g氫氧化鈉，混勻，于電爐板上低溫加熱至流動(dòng)后取下，稍冷后加入3 g過(guò)氧化鈉，于電爐板上逐漸升溫加熱至過(guò)氧化鈉顯棕色，再將其置于750 ℃馬弗爐中熔融至流體呈桔色后取出冷卻．將坩堝及熔塊置于300 mL燒杯中，少量多次加入約50 mL的溫水浸取熔塊，待浸取完全后，加入40 mL的鹽酸(1+1)以溶解鹽類(lèi)，用水洗滌坩堝，然后將試液冷卻至室溫．

在用玻棒不停攪拌試液的同時(shí)緩慢加入氨水，直至形成的藍(lán)色的鎳氨絡(luò)離子試液顏色不再加深，再過(guò)量加入3 mL氨水，繼續(xù)攪拌試液1 min，放置5 min，用慢速定量濾紙過(guò)濾．用氨水-氯化銨洗液洗滌燒杯2次、沉淀3次直至濾紙及濾液無(wú)藍(lán)色．用熱鹽酸(1+1)溶解氫氧化鐵沉淀于原燒杯中，熱鹽酸(1+9)洗滌濾紙及沉淀物至無(wú)黃色，再用煮沸的水繼續(xù)洗滌至濾液滴入硫氰酸鉀溶液中不顯紅色為止，表明濾液中已無(wú)Fe3+．將濾液移入200 mL容量瓶中，冷卻，用水定容．

移取10.00 mL試液于100 mL容量瓶中，用水稀釋至50 mL，加入5 mL鹽酸羥胺溶液和5 mL磺基水楊酸溶液，然后用氨水調(diào)至溶液的黃色不再加深并過(guò)量1 mL，用水定容．放置15 min，于波長(zhǎng)420 nm處測(cè)定該溶液的吸光度．

分別移取0，2，5，10，20，25和30 mL的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL容量瓶中，用水稀釋至50 mL，加入5 mL鹽酸羥胺溶液和5 mL磺基水楊酸溶液，再用氨水調(diào)至溶液的黃色不再加深并過(guò)量1 mL，用水定容．放置15 min，于波長(zhǎng)420 nm處測(cè)定溶液的吸光度．

2 結(jié)果及討論

堿熔融浸取法和酸溶法都可較好地分解鎳基體料爐渣．但實(shí)驗(yàn)證明，堿熔融浸取法分解效果更加徹

底，并且快速．因此，選擇堿熔融浸取法分解試料．由于爐渣中可能存在少量金屬鐵和金屬鎳，過(guò)氧化鈉的熔融效果要優(yōu)于氫氧化鈉和硼酸-碳酸鈉混合熔劑等堿熔劑．經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，熔融分解試樣時(shí)選擇鎳坩堝作為熔樣器皿，過(guò)氧化鈉的加入量為3 g．

2.1 熔融溫度及時(shí)間的影響

試料進(jìn)行熔融時(shí)，需要在足夠的溫度和時(shí)間條件下進(jìn)行．為了確定合適的熔融溫度和熔融時(shí)間，分別在馬弗爐中于650，700，750 和800 ℃下進(jìn)行熔融實(shí)驗(yàn)，結(jié)果列于表1．由表1可知，不同溫度下的最終熔融狀態(tài)基本一致，為了在保證熔融溫度的前提下盡量縮短熔融時(shí)間，故選擇熔融溫度為750 ℃，熔融時(shí)間為4 min．

表1 試料熔融溫度及時(shí)間

2.2 酸用量的影響

熔塊浸出后需用酸進(jìn)一步溶解．由于鹽酸能夠徹底溶解鹽類(lèi)，因此進(jìn)行鹽酸不同加入量的溶解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果列于表2．由表2可知，當(dāng)鹽酸(1+1)加入量為30 mL以上時(shí)，鹽酸可溶解浸取的鹽類(lèi)及鎳皮．故選擇鹽酸的用量為40 mL．

2.3 酸度及顯色時(shí)間的影響

在不同的pH值溶液中，F(xiàn)e3+與磺基水楊酸能形成不同的絡(luò)合物．當(dāng)溶液pH值為1.8～2.5時(shí)，生成褐紅色的絡(luò)合物；當(dāng)溶液pH值為4.00～8.00時(shí)，

表2 鹽酸用量

生成褐色的絡(luò)合物；當(dāng)溶液pH值為8.00～11.5時(shí)，生成穩(wěn)定的黃色絡(luò)合物[1]；當(dāng)溶液pH>12時(shí)，磺基水楊酸鐵被破壞而生成沉淀[2]．用氨水調(diào)節(jié)試液的pH值，當(dāng)用氨水調(diào)節(jié)至試液黃色不在加深時(shí)，再分別加入0.5，1，1.5和2 mL的過(guò)量氨水，測(cè)得溶液的pH值均在8～10之間，且不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故選擇過(guò)量氨水的加入量為1 mL．

選取ZZ-0號(hào)樣品進(jìn)行顯色時(shí)間的測(cè)定．待試液顯色后，分別在5，10，15和20 min后測(cè)量試液吸光度[3]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表3．由表3可知，當(dāng)顯色時(shí)間超過(guò)10 min時(shí)，溶液的吸光度達(dá)到穩(wěn)定．故選擇顯色時(shí)間為15 min．

表3 顯色時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 干擾元素及消除

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)氨水調(diào)節(jié)溶液酸度并過(guò)

量后出現(xiàn)沉淀，則表明開(kāi)始時(shí)加入的磺基水楊酸量不夠，需補(bǔ)加足夠量的磺基水楊酸．由于鋁、鎂、鈣離子能與磺基水楊酸生成無(wú)色絡(luò)合物，故加入足夠量的磺基水楊酸對(duì)測(cè)定結(jié)果沒(méi)有影響．鎳離子與氨水形成鎳氨絡(luò)離子可過(guò)濾分離，不干擾測(cè)定．氯離子、氟離子及硝酸根、硫酸根、磷酸根和硼酸根，對(duì)測(cè)定結(jié)果均無(wú)影響[4]．

Mn2+在氨性溶液中能被空氣中的氧氧化為棕紅色沉淀，而影響測(cè)定結(jié)果[5]．經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知，當(dāng)比色溶液中錳量少于1 mg時(shí)，加入5 mL鹽酸羥胺可以完全消除其影響．鎳基體料爐渣中w(Mn)最高為0.3%，稱取0.15 g試樣，溶解后定容到200 mL，分取10 mL，此時(shí)顯色溶液中錳量少于1 mg，故加入5 mL 鹽酸羥胺溶液可完全消除其對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響．

移取鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液200 mL，在定容前加入5%三氧化二鉻當(dāng)量的鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后與沒(méi)加入鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行顯色比對(duì)，發(fā)現(xiàn)二者吸光度無(wú)差別，故此含量的三氧化二鉻對(duì)測(cè)定結(jié)果沒(méi)有影響．

2.5 精密度實(shí)驗(yàn)

分別對(duì)不同全鐵含量的鎳基體料爐渣樣品進(jìn)行11次平行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果列于表4．

表4 不同全鐵含量樣品的分析結(jié)果

表5 不同全鐵含量樣品異常值分析結(jié)果

根據(jù)格拉布斯檢驗(yàn)方法，當(dāng)n=11，a=0.05時(shí)，查表得舍棄界限為2.355．由表5可知，不同全鐵含量樣品的11次檢測(cè)數(shù)據(jù)均無(wú)異常值，表明該方法重復(fù)性較好，精密度較高．

為驗(yàn)證磺基水楊酸分光光度法的準(zhǔn)確度，進(jìn)行了不同方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)．表6為磺基水楊酸分光光度法測(cè)定結(jié)果與三氯化鈦還原-重鉻酸鉀滴定法測(cè)得值對(duì)照結(jié)果．由表6可知，本法的分析結(jié)果與滴定法測(cè)得的結(jié)果相符，表明該方法準(zhǔn)確度可靠．

表6 準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果

2.6 加標(biāo)回收試驗(yàn)

稱取0.15000g試樣，加入不同量的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果列于表7．由表7可知，試樣全鐵回收率在96.40%～102.13%之間，表明采用磺基水楊酸分光光度法回收全鐵，效果較好．

3 結(jié) 論

采用磺基水楊酸分光光度法測(cè)定鎳基體料爐渣中的全鐵量(鐵含量為1.00%～10.00%)．結(jié)果表明，該法的精密度符合要求，全鐵的加標(biāo)回收率在96.40%～102.13%之間，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，方法操作簡(jiǎn)便，能夠滿足分析要求．

表7 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

[1] 李連仲．巖石礦物分析第一分冊(cè)[M]．第3版．北京：地質(zhì)出版社，1991：250．

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Spectrophotometric determination of total ferro in nickel slag

WANG Caihua，LAI Xin，XIE Hui，SUN Hongying，ZHOU Zhiping，LI Qin

AnalyticalTestingResearchCenterunderGuangzhouResearchInstitudeofNon-ferrousMetalsGuangzhou，Guangzhou510650，China

This paper investigates decomposition of nickel slag, and find the optimum conditions of investigation. The interferences are removed by aqueous ammonia. Thus, at pH8-11.5, the amount of iron (Ⅲ) and sulfosalicylic acid can be determined by the absorbance of its complexes at 420 nm. The relative standard deviations is 0.27%-1.23%(n=11), and the test for recovery rates is ranging from 98.4%-101.2%.

nickel slag；total ferro；sulfosalicylic acid；spectrophotometry

2015-01-23

粵科財(cái)字[2014]208號(hào)

王彩華(1972-)，女，廣東廣州人，工程師,大專．

1673-9981(2015)02-0139-04

O657.15

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