锌净化渣中锌、镉的测定方法探讨

牛召存(云南黄金矿业集团贵金属检测有限公司，云南 昆明 650224)

0 引言

湿法冶金就是金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。湿法冶金作为一项独立的技术是在第二次世界大战时期迅速发展起来的，在提取铀等一些矿物质的时候不能采用传统的火法冶金，而只能用化学溶剂把他们分离出来，这种提炼金属的方法就是湿法冶金。在锌的湿法炼过程中，为脱除硫酸锌溶液中Cu、Ge、Co、Ni 等杂质元素，利用电炉锌粉将溶液中的杂质置换脱除在固态的渣相中。由于在净化过程中需要加入过量的锌粉，才能确保硫酸锌溶液中杂质元素脱除至规定范围，从而造成部分过量锌粉和置换锌粉与净化的杂质元素一起共同沉淀进入渣相。因此，在湿法炼锌过程产生的副产品净化渣一般含锌、镉量偏高，多数净化渣含Zn 在10%～30%,含Ge 在20%～70%,其中还含有Co:1%～10%、Ni 0.05%～5.00%、Fe 0.5 %～5%、Pb1.0%～10.0%及大量有机质。为更好控制湿法炼锌净化过程中金属锌的损失，对净化渣中锌、镉的测定是值得探讨的问题。若用EDTA 络量法测定，共存元素均有干扰，滴定终点突变难于观察，若用极谱法或原子吸收法测定，虽无共同元素的干扰，但测得结果的精密度、再现性较差，难于满足生产的需要。本实验着重探讨在pH=10～12的氨性介质中用H2O2将Co2＋氧化为Co3＋,再用丁二酮肟沉淀镍，溶液中共存的Co、Cu、Pb、Fe 等干扰离子用抗坏血酸、KF、Na2S2O3掩蔽，以三乙醇胺抑制Mn，少量的Ni 用磺基水扬酸进行掩蔽，在pH 值为5.5的乙酸-乙酸钠溶液中，用KI 掩蔽Cd，以EDTA 标准溶液直接滴定Zn 的精密度与再现性。

1 实验部分

1.1 主要试剂

锌标准溶液：1mg/mL，称取1.0000g 纯金属锌，用30ml(5mol/L)盐酸溶解，以水稀释至1000mL；乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)标准溶液：[M(C10H14N2O8Na2·2H2O)=0.05mol/L]；硫代硫酸钠溶液200g/L；三乙醇胺1+1；二甲酚橙指示剂(0.5%)，(限两周内使用)；磺基水杨酸100g/L；氟化钾溶液200g/L：贮于塑料试剂瓶中；铵洗涤液(2%)：2g 氯化铵溶于100mL 水中，加3～4滴氨水混匀；乙酸—乙酸钠缓冲液pH=5.5：称取200g 结晶乙酸钠，溶于水中，加入5mL 冰乙酸，用水稀释至1000mL 混匀；丁二酮肟-氢氧化钠溶液：称取1克丁二酮肟溶于100mL(150g/L)的氢氧化钠溶液中，过滤后使用；10%六次甲基四胺溶液：称取10g 六次甲基四胺，用水溶解并稀释至100mL，摇匀。

实验用水为去离子水。

1.2 实验方法

称取0.2～0.3g 试样加入10mL 盐酸、滴加5～6滴氢氟酸盖上表皿，溶解3～5min 后再加5mL 硝酸继续溶解至剩余1～2ml加5mL 硫酸(1+1)，加热分解试样并蒸发至近干，取下冷却。用少量水冲洗表皿及杯壁至50mL 左右，加热至盐类溶解，取下冷却，加入3～5g 氯化铵、20mL 氨水、1mL 双氧水待静止反应半小时后，放置到电热板上加热煮沸至冒大气泡，取下冷却后加5mL 丁二酮肟-氢氧化钠溶液，静止冷却30min。移入100mL 容量瓶里，用水稀释至刻度干过滤于150mL 烧杯中。

移取20mL 试液，置于250mL 三角烧杯中，加入少量抗坏血酸、10mL Na2S2O3(200g/L)、10ml KF(200g/L)、5ml 三乙醇胺(1+1)、10mL 磺基水扬酸(100g/L)、1～2滴二甲酚醇(每加一种试剂均需摇匀)后，用盐酸(1+1)和氨水(1+1)调节至刚出现亮黄色为至，加入10mL 乙酸-乙酸钠缓冲液、5～15g KI 摇匀，以EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色，即为终点。

分取试液20.00mL 于250mL 三角烧杯中，加入0.2g 抗坏血酸，摇动至溶解完成后加0.2g 硫脲、5mL 20%氟化钾溶液(每加入一种试剂均需摇匀)、加1滴二甲酚橙(0.5%)，用1+2硝酸调至亮黄并过量2滴、加10mL 六次甲基四胺溶液，以EDTA 标准溶液滴定至亮黄色即为终点，记下消耗EDTA 标准溶液的毫升数V2。

1.3 结果计算

Zn(%)=(T1×V1)÷(G×20÷100)×100

Cd(%)=(T2×V2)÷(G×20÷100)×100-1.7186×Zn(%)

式中，T1为Na2EDTA 标准溶液对锌的滴定度(g/mL)；T2为Na2EDTA 标准溶液对镉的滴定度(g/mL)；V1为滴定时消耗Na2EDTA 标准溶液的毫升数(mL)；V2为滴定时消耗Na2EDTA标准溶液的毫升数(mL)；G 为称重试样的量度(g)；1.7186为锌量换算成镉量的系数。

2 结果与讨论

2.1 共存离子的影响

EDTA 容量法测定镉渣的锌、镉，是基于将锌、镉络合成络离子状态与其它干扰金属离子，溶液中的铜加硫脲掩蔽，残余的铝、铁可用氟化钠掩蔽。

2.2 精密度试验

用上述实验方法对实验室样品随机抽取5件样品，并对5件样品进行了重新编号，进行重复性试验，并与原用方法(极谱法)进行了比较，具体实验数据见表1、表2。

实验表明用此方法分析镉与锌较极谱法误差小，数据更稳定。能满足指导生产。

2.3 再现性试验

把上述5件样品送到其它实验室进行分析，分析结果与本实验室分析结果见表3。

表1 净化渣中锌、镉分析结果(极谱法)

表2 净化渣中锌、镉分析结果(EDTA滴定法)

表3 本实验室分析结果与其它实验室结果对比

实验表明：用上述实验方法分析结果稳定性、再现性都较好，能满足冶金分析的要求。

3 结语

(1) 溶样时补加铁的浓度，使Fe3+浓度达到50～60mg/L，用氯化铵及氨水将Fe3+沉淀分离带走大量的杂质，少量的杂质用抗坏血酸，硫脲，磺基水扬酸，氟化钾掩蔽。

(2)滴定锌时，溶液中加入碘化钾的量应不低于10g，碘化钾的量不够，镉掩蔽不完全，测得的结果不完全是锌量，且滴定终点突变也不明显。

(3)调整溶液的酸度时，1+1的盐酸，1+2的硝酸要现配现用，一定要调至溶液呈亮黄色并过量2滴，否则滴定终点不易观察且会返色，影响分析结果。

(4)在加入丁二酮肟-氢氧化钠溶液沉淀镍时要静止15～30分钟。

(5)由于此类渣成分较复杂，故称样量控制在0.20g，如果超过太多那么相应的药剂要相应地增加加入量。