Experimento 2 Determinación del hierro total
El contenido de hierro en el mineral de hierro varía ampliamente, algunos llegan a más del 20% y otros son solo un pequeño porcentaje. Para garantizar la precisión y exactitud del análisis. Se deben seleccionar diferentes métodos de prueba según las diferentes situaciones. El principio general es utilizar el método volumétrico para contenidos altos y el método colorimétrico para contenidos bajos (menos de 5).
Los estándares nacionales actuales para el análisis químico del hierro son: GB/T 6370.70-2013 "Determinación del contenido total de hierro en mineral de hierro mediante el método de valoración por reducción de cloruro estannoso", GB/T 6730.65-2009 "Mineral de hierro Determinación del contenido total de hierro en piedra mediante titulación con dicromato de potasio y reducción con tricloruro de titanio (método convencional)", GB 6730.7-1986 "Métodos de análisis químico para la determinación del contenido de hierro metálico en mineral de hierro mediante el método fotométrico del ácido sulfosalicílico". Además, la literatura también informó sobre un método mejorado de titulación de reducción de cloruro estannoso sin mercurio basado en la norma nacional GB/T 6730.70-2013 (Xie Suiqiang et al., 2013).
1. Método de titulación por reducción de cloruro estannoso-azul de metileno
1. Principio
Después de que la muestra se descompone con ácido, se utiliza el azul como azul. Se utiliza un indicador de reacción de pre-reducción y cloruro estannoso para reducir el hierro férrico en la solución a hierro divalente. Luego se utiliza sulfonato de difenilamina de sodio como indicador y el Fe2 reducido se titula con una solución de titulación estándar de dicromato de potasio.
La reacción que ocurre es:
2Fe3 Sn2 6Cl-→2Fe2 SnCl2-6
Tutorial de experimento profesional de ingeniería de procesamiento de minerales
Este método La ventaja es que evita el uso de cloruro de mercurio, que contamina el medio ambiente.
2. Reactivos y preparación
(1) Ácido clorhídrico (1 1).
(2) Ácido mixto de ácido sulfúrico y ácido fosfórico: vierta lentamente 75 ml de ácido sulfúrico concentrado en 350 ml de agua. Después de enfriar, agregue 75 ml de ácido fosfórico y mezcle bien.
(2) Solución estándar de dicromato de potasio (0,01667 mol/L): Pesar con precisión 1,2259 g del reactivo estándar K2Cr2O7 que se secó a 140 °C durante 2 horas, disolverlo con una pequeña cantidad de agua y diluirlo en un matraz aforado de 250 ml.
(3) Solución de cloruro estannoso (50g/L): Pesar 5g de cloruro estannoso (SnC12·2H2O) y disolverlo en 100mL de ácido clorhídrico (1 1).
(4) Solución de azul de metileno (2,94g/L): Pesar 0,294g de azul de metileno, disolverlo en una pequeña cantidad de agua destilada y diluirlo en un matraz aforado de 100mL.
(5) Solución indicadora de sulfonato de difenilamina sódica (2 g/L): Pesar 0,1 g de sulfonato de difenilamina sódica, disolverlo con una pequeña cantidad de agua destilada y diluirlo en un matraz aforado de 50 ml.
3. Pasos del análisis
Pese con precisión 0,2000 g de la muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 ml, humedézcalo con una pequeña cantidad de agua, agregue 10 ml de ácido clorhídrico (1 1) y agregue gota a gota de 8 a 10 gotas de solución de cloruro estannoso para ayudar a disolver. Cubra el vidrio del reloj y caliéntelo en un horno eléctrico de baja temperatura hasta que el residuo se vuelva blanco (SiO2), lo que indica que la muestra está completamente disuelta. Enjuague el vidrio del reloj y la pared interna del matraz Erlenmeyer con una pequeña cantidad. de agua destilada Agregue 2 gotas de solución de azul de metileno con cuidado, agregue gota a gota con un gotero caliente para reducir el Fe3. Agite mientras agrega gota a gota hasta que desaparezca el color azul y enjuague la pared de la botella. Luego enjuague la pared exterior del matraz Erlenmeyer con agua corriente para enfriar rápidamente la solución a temperatura ambiente. Diluya la solución de prueba con agua a 150 ml, agregue 15 ml de ácido mixto de ácido sulfúrico y ácido fosfórico, luego agregue de 5 a 6 gotas de indicador de sulfonato de difenilamina de sodio e inmediatamente valore cuidadosamente con una solución estándar de dicromato de potasio hasta que alcance un color azul claro (independientemente de volumen), y luego valorar hasta que la solución adquiera un color azul violeta estable como punto final. Realice un experimento en blanco al mismo tiempo que el análisis de la muestra.
4. Resultados del cálculo
Calcule el contenido total de hierro de acuerdo con la siguiente fórmula:
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Dónde : w (TFe)——fracción de masa del hierro total;
——concentración de solución estándar de dicromato de potasio, mol/L;]]
——consumo de cromo pesado en análisis de titulación Volumen de solución estándar de ácido potásico, ml;]]
Fe——masa molar de hierro, 55,845 g/mol;
ms——masa pesada de muestra de mineral de hierro, gramo.
5. Preguntas para pensar
(1) ¿Por qué se debe agregar la solución de cloruro estannoso gota a gota mientras está caliente?
(2) El azul de metileno debe agregarse controlado con 2 a 3 gotas, ¿cuáles son los efectos de demasiado o muy poco?
Método de titulación de reducción de cloruro estannoso
Principio
Muestra. Después de la descomposición con ácido, se usa cloruro estannoso para reducir el hierro férrico en la solución a hierro divalente, y luego se usa cloruro mercúrico para oxidar el exceso de cloruro estannoso. Utilice sulfonato de difenilamina de sodio como indicador y valore el hierro ferroso reducido con una solución estándar de dicromato de potasio.
La reacción que ocurre es:
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2 Reactivos y preparación
(1) Azufre-. fósforo Ácido mixto (2 3): Agregue lentamente 20 ml de ácido sulfúrico a 30 ml de ácido fosfórico, revolviendo mientras agrega.
(2) Ácido mixto de azufre y fósforo: vierta lentamente 75 ml de ácido sulfúrico concentrado en 350 ml de agua. Después de enfriar, agregue 75 ml de ácido fosfórico y mezcle bien.
(3) Solución de cloruro estannoso (15): Disolver 15g de cloruro estannoso (SnCl2·2H2O) en 30mL de ácido clorhídrico, añadir agua para diluir hasta 100mL y prepararlo un día antes de su uso.
(4) Solución de cloruro de mercurio (5): se disuelven 5 g de cloruro de mercurio en 100 ml de agua.
(5) Solución indicadora de sulfonato de difenilamina sódica (2g/L).
(6) Solución estándar de dicromato de potasio: Pesar 3,5119 g de dicromato de potasio (reactivo estándar) que se ha secado a 140 °C durante 1 hora en un vaso de precipitados de 200 ml, disolverlo con una pequeña cantidad de agua, y luego transferirlo a 1000mL en un matraz aforado, diluir con agua hasta la marca, agitar bien y ajustar al volumen. 1,00 ml de esta solución equivale a 0,0040 g de hierro.
3. Pasos del análisis
Pesar con precisión 0,2000g de la muestra en un matraz Erlenmeyer de 250mL, añadir 0,5g de fluoruro de sodio, humedecerlo con un poco de agua y añadir 10mL de tiofósforo. Mezcle el ácido (2 3), agite bien y caliente para que se descomponga. Después de que la muestra esté completamente descompuesta, continuar calentando hasta que salga humo blanco de trióxido de azufre, retirarla y enfriarla, agregar 10 mL de ácido clorhídrico, calentar a baja temperatura hasta que esté casi hirviendo, retirarla y agregar estannoso. solución de cloruro gota a gota mientras esté caliente hasta que desaparezca el color amarillo del Fe3, y agregar 2 gotas en exceso, enjuagar la pared del vaso con agua, enfriar en el fregadero, agregar rápidamente 10 mL de solución de cloruro de 5-mercúrico, remover y dejar. durante 3 a 5 minutos. Agregar 15 ml de ácido mixto de azufre y fósforo, diluir a 150 ml con agua, agregar 1 gota de indicador de sulfonato de difenilamina sódica y valorar con solución estándar de dicromato de potasio hasta que la solución se torne azul violeta, que es el punto final. Realice un experimento en blanco al mismo tiempo que el análisis de la muestra.
4. Resultados del cálculo
Calcule el contenido total de hierro de acuerdo con la siguiente fórmula:
Tutorial de experimento profesional de ingeniería de procesamiento de minerales
Dónde : w (TFe)——La fracción de masa del hierro total;
V——El volumen de solución estándar de dicromato de potasio utilizado para valorar la solución de prueba, ml;
T— —Ácido dicrómico Título de solución estándar de potasio a hierro (g/mL);
m——pesar la masa de la muestra, g.
5. Preguntas de reflexión
(1) Al disolver muestras de ácidos mixtos de azufre y fósforo, ¿por qué es necesario agitar constantemente el matraz Erlenmeyer?
(2 ) Azufre: ¿la temperatura de disolución del mineral de ácido mixto de fósforo debe controlarse estrictamente?
(3) La cantidad que gotea de cloruro estannoso para reducir el hierro férrico debe controlarse estrictamente ¿Por qué?
3. Método volumétrico del EDTA
1. Principio
Bajo diferentes condiciones de pH, los iones férricos pueden formar diferentes complejos con el ácido sulfosalicílico.
En una solución con un pH de 1,3 a 2, el ácido sulfosalicílico y el hierro férrico pueden formar un complejo de color púrpura rojizo, pero su fuerza complejante es mucho menor que la del EDTA y el hierro férrico. Por lo tanto, cuando la titulación alcanza el punto final, la solución cambia de púrpura rojizo a amarillo claro del complejo Fe3-EDTA. La reacción es:
Fe3 3[HSO3-C6H3(OH)COONa]→3Na Fe[HSO3-C6H3(OH)COO]3
Fe[HSO3-C6H3(OH) COO]3 EDTA→Fe3 -EDTA [HSO3-C6H3(OH)COO]-
(rojo púrpura) (amarillo claro)
La valoración en solución ácida puede evitar la interferencia de muchos iones. Este método es adecuado para la determinación de hierro por debajo de 5.
2. Reactivos y preparación
(1) Ácido clorhídrico.
(2)Fluoruro de amonio.
(3) Ácido nítrico (1 3).
(4) Ácido sulfosalicílico (20): Añadir 20 g de ácido sulfosalicílico a 80 ml de agua.
(5) Solución estándar de hierro (1mg/mL): Pesar 1,4297g de óxido férrico puro y colocarlo en un vaso de precipitados de 250mL, añadir 20mL de ácido clorhídrico y calentar para disolver a baja temperatura. Transferir a un matraz volumétrico de 1000 ml, agregar 30 ml de ácido clorhídrico, diluir a volumen con agua y agitar bien.
(6) Solución estándar de EDTA (0,02 mol/l): se disuelven 7,44 g de oxalato tetraacetato de sodio (EDTA) en 1000 ml de agua.
Calibración de la solución estándar de EDTA: Tome 20 mL de solución estándar de hierro y póngalos en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Agregue amoníaco 1:1 gota a gota hasta que aparezca un precipitado. Disolver el precipitado con ácido nítrico 1:3. El exceso es de 4 a 5 gotas, diluir con agua hasta 100mL aproximadamente. Calentar la solución a 50~70°C, retirarla y agregar 1 ml de ácido sulfosalicílico mientras esté caliente, y valorar con solución estándar de EDTA hasta que el color de la solución cambie de rojo púrpura a amarillo brillante, que es el punto final. Calcule el título de hierro a partir del volumen consumido por EDTA.
3. Pasos del análisis
Pese con precisión 0,2000 g de muestra de mineral en un vaso de precipitados de 250 ml y humedézcalo con agua. Agregue 10 ml de ácido clorhídrico y caliente para descomponerla. Si la muestra no está completamente descompuesta, agregue de 0,1 a 0,2 g de fluoruro de amonio. Durante el proceso de descomposición, agregue unas gotas de ácido nítrico a ebullición para oxidar el posible hierro divalente y continúe calentando para expulsar el cloro. Neutralizar con agua con amoníaco 1:1 hasta que aparezca un precipitado de hidróxido férrico, disolver el precipitado con ácido nítrico 1:3, exceder de 4 a 5 gotas y diluir con agua hasta aproximadamente 100 ml. Calentar la solución a 50~70°C, retirarla y agregar 1mL20 de ácido sulfosalicílico mientras aún está caliente, y valorar con solución estándar de EDTA hasta que el color de la solución cambie de rojo púrpura a amarillo brillante, que es el punto final. . Calcule el título de hierro a partir del volumen consumido por EDTA. Realice un experimento en blanco al mismo tiempo que el análisis de la muestra.
4. Cálculo de resultados
Calcula el contenido total de hierro según la siguiente fórmula:
Tutorial Experimento Profesional de Ingeniería de Procesamiento de Minerales
Donde: w (TFe)——La fracción de masa del hierro total;
V——El volumen de solución estándar de EDTA utilizado para valorar la solución de prueba, ml;
T— —Solución estándar de dicromato de potasio Título de hierro, g/mL;
m——Pesar la masa de la muestra, g.
5. Preguntas para pensar
(1) ¿Cuál es el papel de agregar fluoruro de amonio al disolver la muestra?
(2) Durante el experimento, 1: 3Cuando el ácido nítrico disuelve los precipitados, ¿por qué necesitamos una sobredosis de unas gotas?