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如何测定矿石中的磷含量?

浏览数量:0     作者:本站编辑     发布时间: 2021-03-16      来源:本站

磷的测定方法有酸碱滴定法和光度法。光度法又可分为磷钼钒酸光度法和铋磷钼蓝光度法等。

我国国家标准有:

GB/T 6730.18-2006《铁矿石 磷含量的测定 钼蓝分光光度法》

GB/T 6730.19-1986《铁矿石化学分析方法 铋磷钼蓝光度法测定磷量》    

GB/T 6730.20—1986《铁矿石化学分析方法 容量法测定磷量》

国际标准有:

ISO 2599-2003《铁矿石 磷含量的测定—滴定法》

ISO 4687-1-1992《铁矿石 磷含量的测定—第1部分:钼蓝分光光度法》

一、酸碱滴定法
(一)原理及干扰

硝酸介质中,钼酸铵生成磷钼酸铵黄色沉淀,过滤后用氢氧化钠标准溶液溶解,以酚酞作指示剂,用硝酸标准溶液回滴过量的氢氧化钠。

在酸溶解试样时,钛、锆形成磷酸盐沉淀,使结果偏低,碱熔后用水浸取可分离除去。钒能延迟磷钼酸盐沉淀,并会使沉淀不完全。矾(Ⅴ)与钼酸铵生成矾钼酸盐沉淀,但矾(Ⅳ)的磷钼酸盐沉淀只有在热溶液中才能产生。为消除钒的影响,应将矾还原成矾(Ⅳ),并在室温下进行磷的沉淀。当沉淀温度不高于45℃时,少量的砷不产生沉淀,含砷量高时,可在酸处理试样之际加入氢溴酸,使砷呈溴化砷挥发除去。硅酸能生成硅钼酸铵沉淀而影响测定,可在盐酸或硝酸中脱水过滤除去。氟存在时能减慢沉淀速度,少量氟可在沉淀前加入硼酸络合或蒸干除去。大量盐酸、硫酸及其盐类的存在能延迟沉淀和增加沉淀的溶解度,当量不高时,其作用不显著。

(二)试剂配制

硝酸钾溶液:20 g /L,将20g硝酸钾溶于1 L煮沸过经冷却的水中,摇匀。

钼酸铵溶液:将A液(70 g钼酸铵溶于53mL氨水和267mL水中制成)慢慢地倾入B液(267mL硝酸与400 mL水混匀而成)中,冷却,静置过夜,过滤。

氢氧化钠标准溶液:c(NaOH)= 0.1mol/L,称取4g氢氧化钠(优级纯)溶于煮沸并冷却的水中,以水定容1L。

硝酸标准溶液:c(HNO3)= 0.1mol/L,量取7mL硝酸(优级纯)于lL容量瓶中,用煮沸并冷却的水定容。

酚酞溶液:10g/L,溶解0.1 g酚酞于90mL乙醇中,用水稀释至100mL,混匀。

氢氧化钠标准溶液的标定:称取0.5000g预先在105~110℃烘干1h的邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4),加100mL新煮沸冷却后的水,加3~4滴酚酞溶液,用氢氧化钠标准溶液滴定至浅红色。浓度计算:c(NaOH) = m / 0.2042V(mol/L),m—称取邻苯二甲酸氢钾的质量,g;V—标定所消耗的氢氧化钠标准溶液体积,mL。

硝酸标准溶液的标定:取20.00mL氢氧化钠标准溶液,用新煮沸冷却后的水稀释成100mL,加3~4滴酚酞溶液,以硝酸标准溶液滴定至无色,计算硝酸标准溶液的浓度。

(三)分析步骤

称取0.2000~0.5000g试样于150mL烧杯中,以少量水润湿,加入15~20mL盐酸,盖上表面皿,于电热板上加热至试样完全分解。蒸发至近干,加入5~10mL硝酸,蒸发至3~4mL,然后用少许水稀释,用中速滤纸过滤于500mL锥形瓶中。用热水洗涤烧杯3~4次,洗涤沉淀8~10次,这时应保持滤液体积在100mL左右。

滤液用氨水中和至有氢氧化物沉淀出现,再用硝酸中和至氢氧化物沉淀刚好消失,加入5mL过量的硝酸,一边摇动锥形瓶一边缓缓加入60~100mL钼酸铵溶液,振荡2~3min,沉淀放置4h以上,使磷钼酸铵沉淀完全。

用密滤纸加入纸浆过滤,先用2%(V/V)硝酸洗液洗涤锥形瓶和沉淀2~3次,再用20g/L硝酸钾洗液将锥形瓶和沉淀均洗至中性。将沉淀和滤纸一起移入原锥形瓶中,加入30mL煮沸并冷却的水,小心摇荡锥形瓶,使滤纸碎成浆状,准确加入氢氧化钠标准溶液,充分摇动,使黄色沉淀溶解,加入5滴10g/L酚酞溶液,再加入5~10mL过量氢氧化钠标准溶液,稍停片刻,用0.1mol/L HNO3标准溶液回滴,至溶液无色为终点。

与试祥分析同时进行空白试验。

(四)计算结果

按下式计算五氧化二磷含量,以质量百分数表示:

3

式中,C1 ——标定后氢氧化钠标准溶液的浓度,mol/L;

C2 ——标定后硝酸标准溶液的浓度,mol/L;

V1 ——加入氢氧化钠标准溶液体积,mL;

V2 ——消耗硝酸标准溶液体积,mL;

m ——称取试样量,g;

0.001291——1 mL氢氧化钠标准溶液 c(NaOH) = 1.000mol/L相当的磷的量,g。

(五)注意事项

1、酸不溶试样可用过氧化钠、氢氧化钠熔融,浸取,过滤,滤液以硝酸酸化蒸至近干,脱水,过滤除硅,在滤液中沉淀磷,以下操作同分析步骤。

2、用20g/L硝酸钾洗沉淀至中性必须检查,用试管接取20滴滤液,加1~2滴酚酞指示剂,滴入l滴氢氧化钠标准溶液应呈现红色。

3、试样中含磷量较低时,溶液应加热至40~50℃,再加钼酸铵溶液并振荡数分钟。

4、如试样中有钒(Ⅴ)存在,可加入少量盐酸羟胺或硫酸亚铁将钒(Ⅴ)还原为钒(Ⅳ)。


二、铋磷钼蓝光度法
(一)原理及干扰

试样以盐酸、硝酸分解,氢氟酸除硅、高氯酸冒烟赶氟,磷被氧化成正磷酸。在硫酸(1%V/V)介质中,磷与铋及钼酸铵形成黄色络合物,用抗坏血酸将铋磷钼黄还原为铋磷钼蓝,在分光光度计上于波长810nm处测量吸光度。

显色液中50mg铁、20mg钴、12mg钛、10mg锰、铜、铈,5mg锆、3mg铬(Ⅵ)、镍,0.5mg钒(Ⅳ)无干扰,大于此量的有色离子,可用含此离子的底液作参比抵消其干扰,试样中含铌小于0.3%无干扰,砷干扰严重,可在显色前加入少量硫代硫酸钠消除。

本方法显色条件范围较宽,易于掌握,有较高的灵敏度和准确度。适用于铁矿石、铁精矿、烧结矿及球团矿中0.01%~ 0.50%磷含量的测定。

(二)试剂配制

盐酸硝酸混合酸,3+1。

硫酸,1+1。

硫代硫酸钠溶液,5g/L,称取0.5g硫代硫酸钠(Na2S2O3•5H2O)、1g亚硫酸钠(Na2SO3),用水溶解,稀释至100m L。

铋溶液,5g/L,称取5g金属铋或12g硝酸铋[Bi(NO3)3.5H2O]于烧杯中,加25m L硝酸溶解,加100m L水,煮沸驱尽氮氧化物,移入1000m L容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

钼酸铵溶液,30g/L,配制后如显浑浊,应过滤后使用。

抗坏血酸溶液,20g/L,当日配制。

磷贮备液,100μg/mL,称取0.2196g预先在105 ~ 110℃烘至恒重的磷酸二氢钾(KH2PO4基准试剂)溶于适量水中,加5mL硫酸(1+1),冷却至室温,移入500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含100μg磷。

磷标准溶液A,10.0μg/mL,分取50.00mL磷贮备液于500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含10.0μg磷。

磷标准溶液B,5.0μg/mL,分取25.00mL磷贮备液于500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含5.0μg磷。

(三)分析步骤

1、试样分解:

称取0.10~0.50g试样[含磷小于0.1%时称取0.50g],精确至0.0001g。将试样置于聚四氟乙烯烧杯中,加15m1盐酸-硝酸混合酸,加热溶解,滴加1~2mL氢氟酸(视硅含量而定)。试样溶解后,加5mL高氯酸,加热蒸发至冒高氯酸白烟3~4min,取下,用水吹洗杯壁,并继续蒸发至湿盐状。取下稍冷,加20mL硫酸(1+1)、20mL水,加热溶解盐类,冷却至室温。移至100 mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

随同试样做空白试验。

2、显色:

分取10.00mL试样溶液2份,分别置于50mL容量瓶中。

显色液:于一份试液中,加1mL硫代硫酸钠溶液(5g/L)、2.0mL铋溶液(5g/L)、

5mL钼酸铵溶液(30g/L),每加一种试剂必须立即混匀。用水吹洗瓶口及瓶壁,使体积约为30mL,混匀。加5 mL抗坏血酸溶液(20g/L),用水稀释至刻度,混匀。

参比溶液:于另一份试液中,除不加钼酸铵溶液(30g/L)外,其余同显色液操作步骤。用水稀释至刻度,混匀。

放置5~10min(室温15℃左右放置10min)。

3、吸光度测量:

在分光光度计上,用2cm吸收皿于波长810nm处,以参比溶液为参比,测量吸光度,减去空白试验溶液的吸光度,从工作曲线上查出相应磷的质量。

(四)工作曲线的绘制

分取0.00,0.50、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 mL磷标准溶液[含磷量小于0.05%(m/m)的试样为磷标准溶液B(5.0μg/ml),含磷量大于0.05%(m/m)的试样为磷标准溶液A(10.0μg/ml)]分别置于50 mL容量瓶中,加2 mL硫酸(1+1)、2.0 mL硝酸铋溶液(5g/L)、5mL钼酸铵溶液(30g/L),每加一种试剂必须立即混匀。用水吹洗瓶口及瓶壁,使体积约为30mL,混匀。加5 mL抗坏血酸溶液(20g/L),用水稀释至刻度,混匀。

放置5 ~ 10min(室温15℃左右放置10min)后,用2cm比色皿,以水为参比,于波长810nm处,测量其吸光度,减去未加磷标准溶液的吸光度。

以磷的质量为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制工作曲线。

(五)计算结果

按下式计算磷含量,以质量百分数表示

4

式中,V1 ── 分取试液的体积,mL;

V ── 试液总体积,mL;

m1 ── 由工作曲线查出磷的质量,μg;

m ── 称取试样的质量,μg。

2.292 ── P换算成P2O5的系数。


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