测定矿石中磁性铁含量的干扰因素及消除方法的分析

樊素芳 凌丽丽

摘要：采用三氯化钛还原重铬酸钾滴定法测定铁矿石中磁性铁含量，当铁矿石中存在铜、钒、砷、钼等元素时，会对测定结果产生较大干扰。为此，采用该方法就常见干扰元素对铁含量测定的影响进行了定量的系统性试验研究，分析了干扰因素的干扰情况，并提出了相应的消除方法。对不同地区铁矿石标样进行的铁含量测定验证试验结果显示，检测结果误差小，证明该方法具有较好的适用性。研究结果已被国家标准采纳。

关键词：三氯化钛；重铬酸钾滴定法；消除方法

我国是一个铁储量丰富的国家，在世界范围内，我国在铁矿石的出口以及进口中均占据了重要的地位。人们若想利用铁的话，首先要做的就是将铁从铁矿石中提取出来，目前，测定铁矿石中铁含量的方法有很多，其中主要方法有：光谱法、重铬酸钾滴定法、无汞法等。在这些方法中，重铬酸钾滴定法是最可靠的一种方法，因为重铬酸钾是一种还原性非常强的还原剂，通过化学反应铁离子很容易就可以被还原成为铁元素。在刚开始应用该方法时，反应溶液主要以氧化亚锡－氧化汞为主，测量结果准确，数据可信度高，但是该反应会产生汞，对环境造成了比较大的污染。在经过一系列的优化之后，基于重铬酸钾法的氧化亚锡－三氯化钛－重铬酸钾（ＳｎＣｌ２－ＴｉＣｌ３－Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）滴定分析法正受到越来越多的关注。

1、方法概述

磁性铁的测定，主要是根据各种矿物质比磁化系数的大小，控制适当的磁场力进行磁选，使强磁性矿物与弱磁性矿物分离，然后测定强磁性矿物中的铁含量。磁选k≥3000×10-6cm3/g的矿物所需的磁场力约为1.2315×105N/m2(9.8×105Oe2/cm)。采用磁选仪分离，若其磁场强度的不均匀系数C为1.14，则计算出的磁场强度为7.3769×104A/m。因此，用手工外磁选进行强磁性矿物分离时，要求磁铁套外的磁场强度为（7.162±0.796）×104A/m。弱磁性矿物的k值一般小于3000×10-6cm3/g，在上述磁场力条件下，不会被磁选。下面介绍几种磁选方法。磁选仪法WFC型磁选仪由框架、传动系统及淋洗装置等三大部分组成，框架上装有永久磁铁和磁选管。传动系统借助马达带动永久磁铁作垂向往复运动，淋洗装置用来洗涤矿粒。当试样在磁选管中进行磁选时，磁力（或磁力的一个分力）垂直于重力，由于磁力的作用，使磁性矿粒偏离其垂直下落的轨迹，并被吸在磁极附近的磁选管管壁上，而非磁性矿粒靠重力和水流淋洗的作用下落。由于框架上永久磁铁的硫极按正负相反方向排列并能作重向往复运动，从而使磁性矿料所在位直的磁场力方向交替变换，磁性矿粒随之呈180°翻转，减少了磁性矿粒对非磁性矿粒的夹带。每组永久磁铁的间隙，框架运动的幅度和速率均可调节。淋洗水的流速要保持不变。为了防止磁性较弱的矿粒漏选，在框架下部增设一组永久磁铁。磁选仪共有8根（或4根）磁选管，可同时进行工作。手工内磁选法取柱状永久磁铁，极面直径约2cm，长约4cm，套以刚能插入永久磁铁的平义铜套或玻璃管，用高斯计测量并用与磁极直径相近的薄圆垫片调节，使套外极面的磁场强度为7.162×104A/m。手工外磁选法磁场度的调节与手工内磁选法类似,使永久磁铁在烧杯外的磁场度约为7.162×104A/m。

2、分析步骤

磁选仪法测定图中为磁选仪上一个磁选管。磁选时，按照所需磁场力预先调整好磁选管与磁极的距离，然后启动马达，使永久磁铁作频率为70次/min的垂向运动。向磁选管内注水至水面高于上部永久磁铁2-3cm。称取0.1000-0.5000g试样置于粘烧杯中，加少量湿润，用洗瓶吹入磁选管内，此时磁性矿物8被吸引磁极近处的管壁上，旋开活塞5，使非磁性矿粒随水流到烧杯中，关闭活塞7紧塞磁选管的管口，打开胶管上的止水夹4及磁选管的活塞5，借助磁性矿粒的磁翻转及水流的洗涤，使磁性矿物与非磁性矿物分离。当磁选管内的水清澈，不再有非磁性矿粒下落时，磁选即告结束。停止时先关闭活塞及止水夹，拔掉橡皮塞，然后再打开启活塞，放出磁选管中的水，取下磁选管使其远离永久磁铁，用洗瓶将管内的磁性矿物吹入烧杯中，用HCl溶解，按常法测定铁。

2.1铁矿石样品的采集和处理本实验中用到的铁矿石样品来自于同一矿山的不同位置及不同深度的颗粒比较小的粉状铁矿石以及块状的铁矿石。在实验中接受反应的是颗粒比较小的粉状铁矿石以及块状的铁矿石中具有炼制价值的赤铁矿（Ｆｅ２Ｏ３）、磁铁矿（Ｆｅ３Ｏ４）以及菱铁矿（ＦｅＣＯ３）。准备好和提矿石的硬度以及粒度均对等的破碎设备，设置好破碎程度之后，对铁矿石进行破碎以及研磨。注意用同一种铁矿石来清洗破碎机以及研磨机。将铁矿石样品加入到破碎机中之后，使用制样机细致地研磨破碎出来的铁矿石样品，直到达到进行滴定实验的标准。

2.2铁矿石样品中铁含量的测定

（１）准确称取０．２０ｇ的铁矿石样品，小心地加入到２５０ｍＬ锥形瓶中；

（２）向锥形瓶中滴加若干滴蒸馏水将样品润湿，轻轻摇匀；

（３）加入１０ｍＬ的硫酸－磷酸混合液，如果铁矿石样品中含有较多的碳化物，需要同时加入１ｍＬ的浓硝酸，置于电炉子上，加热分解样品；

（４）采用低温或者小火加热几分钟，之后逐步将温度提高，一直到溶液开始冒白烟。此时的样品溶液应该呈现清亮的颜色，里面的样品残渣变为浅色或者白色时表明铁矿石样品已溶解完全。

（５）将锥形瓶从电炉子上取下，稍微冷却一段时间后，小心加入１０ｍＬ的盐酸，并趁热慢慢滴加氯化亚锡溶液，当溶液的颜色变为浅黄色的时候，说明大部分的三价铁已经被还原成为了二价铁。

（６）滴加１０滴的钨酸钠溶液，再滴加三氯化钛溶液，当溶液颜色呈现蓝色，且蓝色保持３０秒不变色的时候，加入去离子水８０ｍＬ。

（７）用重铬酸钾溶液滴定，一直到蓝色刚好消失。

（８）滴入５滴二苯胺磺酸钠作为指示剂，滴加重铬酸钾标准溶液一直到溶液呈现出紫色，且紫色保持３０秒不变色为止。

2.3注意事项

（１）使用氯化亚锡还原三价铁离子的时候，溶液的温度不可以过低，温度过低的话会导致反应的速度降低，观察的时候不容易看到黄颜色的褪去，容易造成氯化亚锡的过量。

（２）使用三氯化钛还原三价铁离子的时候，溶液的温度也不可以过低，同样的原因，温度过低的话会导致反应的速度降低，容易造成三氯化钛的过量。

（３）在硫酸＋磷酸的混合酸液中，铁电对的电极电位会变小，二价铁离子在这种环境中更容易被氧化，所以混合酸液放置过久的话不能再使用，而应该现配现用。

3结果与讨论

3.1准确度与精确度

选取标准物质GBwO7272和GBwO7275进行5次测定，测得的数据可以看出此法测得的数据与真值接近，准确度高。

3.2本试验方法与WFC-3型磁选仪磁选法对比选取一个标样和一个生产样品，用wFC一3型磁选仪磁选法圈和本法测得的数据。本试验方法测得的结果和磁选法一样准确度高，可以替代实验费用大的磁选仪磁选法，满足实验室生产需求。

3.3磁铁强度对实验结果的影响

实验中采用磁场强度在900士100奥斯特的永久磁铁，紧贴锥形瓶底部时吸附性最好。如果离开瓶底一定的距离对磁性物质吸附力较小，随着水溶液的晃动容易被带走导致结果偏低。所以在实验中磁铁一定要紧贴瓶底，确保磁性物质在倾出的过程中无流失。

3.4试样粒度的影响

将生产式样分别制备成过0.125mm、。0.074mm筛网的分析试样，按试验方法进行测定，测得结果数据可以看出，通过。0.074mm筛孔的试样磁性铁分析结果准确度和精密度均好于过0.125mm筛孔的。所以选用通过。0.074mm筛孔的试样加工粒度为宜。

3.5水流速度的影响

由于水流的速度影响着水流的冲力，为此进行了水流速度对磁选分离磁性铁的影响试验。结果表明：水流速度在9~12mL/min为最佳。当水流速度大于巧mL/imn时，对于弱磁性的铁矿石，由于水流速度太快，弱磁性铁矿粒来不及被吸引在磁石附近而被冲走，导致磁性铁的分析结果偏低。但如果水流速度太慢，磁选时间过长而影响分析周期。

3.6回收实验

称取0.1000g的磁性铁质量分数为47.60的2号试样5份，分别加人0.0200、0.0400、0.0800、O1000、0.1500g编号为GBw07275(磁性铁含量为18.5)的标样进行回收试验，磁性铁回收率为98.8%~99.6%。

4、结论

通过本实验方法测定铁矿石中的磁性铁，具有较高的准确度和回收率，稳定性强。实验中磁铁的磁场强度，水流的速度和试样的粒度影响结果的测定，实验测得最合适的条件是磁场强度在900士100奥斯特和分析试验粒度小于。0.074mm.本法实现了本室的生产需求，代替了WFC-3磁选法，节约了成本。

参考文献：

[l]曾波，段清国，等；冶金分析2015(3)

[2]唐肖玫WFC一1型磁选仪测定铁矿石中磁性铁的应用[J].冶金分析，2015