硫酸亞鐵銨還原-硅鉬藍(lán)分光光度法測(cè)鐵礦石中硅的含量

王翠

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局703隊(duì) 伊寧 835000）

1 引言

硅含量是鐵礦石質(zhì)量控制的主要技術(shù)指標(biāo)，其測(cè)定方法有重量法、氟硅酸鉀容量法、分光光度法等。重量法是經(jīng)典的測(cè)定方法，準(zhǔn)確度高，但操作繁瑣、花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng);分光光度法簡(jiǎn)便、快速、靈敏度高。本方法適用于天然鐵礦石、鐵精礦、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦中硅含量的測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要儀器和試劑

⑴722S可見(jiàn)分光光度計(jì)。

⑵混合熔劑:取3份無(wú)水碳酸鈉與1份硼酸研細(xì)混勻。

⑶ 硫酸：ρ=1.84g/mL。

⑷硫酸：5+95。

⑸鉬酸銨溶液50g/L。儲(chǔ)存于塑料瓶中。

⑹草酸溶液50g/L。

⑺硫酸亞鐵銨溶液30g/L。

稱取3g硫酸亞鐵銨，加入1mL硫酸（1+1），用水稀釋至100mL，溶解后過(guò)濾使用。此溶液放置時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),一般不超過(guò)7天。

⑻二氧化硅儲(chǔ)備溶液200.0μg/mL。

稱取0.2140g在1000℃下灼燒至恒重的高純二氧化硅（99.9%以上）,置于盛有4g混合熔劑的鉑坩堝中,仔細(xì)混勻,再覆蓋1g混合試劑，蓋上鉑蓋，于900～950℃下熔融分解30min,取出，緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)使熔融液體均勻分布在坩堝內(nèi)壁并冷卻，將坩堝和蓋子放入盛有水的聚四氟乙烯燒杯中，低溫加熱浸取，洗出坩堝和蓋。冷卻至室溫，將浸取液移入500mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻后立即移入塑料瓶中貯存。

⑼二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液50.0μg/mL。

準(zhǔn)確移取25mL二氧化硅儲(chǔ)備溶液于100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度，混勻，立即移入塑料瓶中保存。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 試料分解

稱取0.2000g樣品置于盛有4g混合熔劑的鉑坩堝中，仔細(xì)混勻，再覆蓋1g混合熔劑，蓋上鉑蓋，于900～950℃下熔融分解15～30min,取出坩堝，緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)坩堝使熔融液體均勻分布在坩堝內(nèi)壁并冷卻，將冷卻后的坩堝置于盛有200mL硫酸的燒杯中低溫加熱浸取，洗出鉑坩堝及蓋，冷卻至室溫，將浸出液移入250mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻，備用。如有沉淀，采用干過(guò)濾法過(guò)濾。

2.2.2 空白試驗(yàn)

稱取與試料量相同的高純?nèi)趸F（鐵含量大于99.98%），隨同試料做空白試驗(yàn)。

2.2.3 顯色

移取5.00mL（當(dāng)硅含量小于1%時(shí)，分取10.00 mL）上述試液兩份于100mL容量瓶中,一份用作顯色液，一份用作參比液。

（1）顯色液

取其中一份試液，加5mL鉬酸銨溶液（50g/L）,加30mL水搖勻，放置15min（當(dāng)室溫低于15℃時(shí)，放置40min或于沸水浴中加熱30s后立即冷卻）。加入10mL草酸溶液（50g/L）,搖勻，溶液清亮后30s內(nèi)加入10mL硫酸亞鐵銨溶液（30g/L）,用水稀釋至刻度，混勻,放置10min。

（2）參比液

將另一份試液，加入10mL草酸溶液（50g/L），5 mL鉬酸銨溶液（50g/L），10mL硫酸亞鐵銨溶液（30 g/L），用水稀釋至刻度，混勻,放置10min。

2.2.4 測(cè)量吸光度

于分光光度計(jì)波長(zhǎng)760nm處，用2cm比色皿測(cè)量吸光度,減去空白試驗(yàn)溶液的吸光度，在工作曲線上查出試液中的硅量。對(duì)硅含量低于0.5%的試料，可選擇在810nm處測(cè)量吸光度。

2.2.5 硅含量的計(jì)算

按以下公式計(jì)算試樣中硅含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）ω（SiO2）:

式中：m為在校準(zhǔn)曲線上查取顯色液中的硅量，μg；V為分取試液的體積，mL;V0為試料溶液稀釋體積，mL；m0為試料量，g。

3 結(jié)果與討論

3.1 共存離子的影響

磷、砷與鉬酸銨生成的黃色鉻合物也能被還原成藍(lán)色使測(cè)定受到干擾。加入草酸可使磷、砷雜多酸在較大酸度下被迅速分解而消除其干擾。加入草酸還可以增加Fe2+的還原能力并消除Fe3+的黃色干擾。但由于草酸對(duì)硅鉬雜多酸有緩慢分解作用,所以本試驗(yàn)加入草酸后,立即加入硫酸亞鐵銨溶液,將硅鉬黃還原為硅鉬藍(lán),使測(cè)定結(jié)果比較穩(wěn)定。鐵量多時(shí)會(huì)降低靈敏度,但同時(shí)可提高顏色穩(wěn)定性,故在標(biāo)準(zhǔn)曲線中加入一定量的鐵。鋁、銅、鈦、鎳、錳、鎂等元素的存在對(duì)測(cè)定無(wú)顯著影響。

3.2 溫度與顯色時(shí)間

硅鉬雜多酸的生成隨溫度的升高而加快,隨時(shí)間的增加而完全。提高溫度可以增大顯色酸度范圍和加快顯色速度,但加熱會(huì)降低硅鉬雜多酸的穩(wěn)定性,使硅的測(cè)定結(jié)果偏低或無(wú)法測(cè)定。試驗(yàn)中,加鉬酸銨后在室溫下放置15min,硅鉬黃充分顯色,并且至少可以穩(wěn)定1h。

3.3 工作曲線的線性

分取標(biāo)準(zhǔn)系列 0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 μg/mL二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液于100mL容量瓶中，加10 mL空白試驗(yàn)溶液，按試樣分析方法顯色測(cè)得SiO2吸光度數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 測(cè)SiO2標(biāo)準(zhǔn)曲線表

3.4 準(zhǔn)確度與精密度

對(duì)三個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別為R-715,R-717,GBW07830進(jìn)行6次測(cè)定，分別計(jì)算出他們的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，測(cè)得的結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 準(zhǔn)確度與精密度

從表2中可以看出三個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)R-715,R-717,GBW07830的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值相符，方法的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.025%～0.056%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.011%～0.070%。

4 結(jié)論

通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果表明，采用硅鉬藍(lán)光度法測(cè)定SiO2，其操作方法較簡(jiǎn)便，效率較高，不需要特殊設(shè)備和條件，容易掌握,有較好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。