在铜精矿铜含量分析测定中碘—聚乙烯醇方法的运用

黄上元，李天德

（1.大冶有色设计研究院有限公司，湖北 黄石 435005；2.广西北流市产品质量检验所，广西 北流 537400）

铜是人们发现与运用较早的金属，铜及其合金因为具有较强的抗腐蚀性，较好的热导率、导电率，较强的抗拉性以及容易加工等特性而得到了较为广泛的运用。冶铜工业中，铜精矿是主要的原材料，其在国民经济的发展，甚至是国防工程中均发挥着十分重要的作用。最近几年，进口铜精矿的需求量渐渐加大，铜精矿中铜的含量是重要的计价元素，对贸易双方的结算金额有着一定影响。基于此，做好铜精矿中铜含量的测定工作，保证其较好的品质具有十分重要的现实意义[1]。

1 实验部分

1.1 主要实验仪器

电子天平（精度：0.0001g），三个锥形瓶（规格：150ml），酸式滴定管（规格：50ml）。

1.2 主要化学试剂

铜精矿样品BSJ-1107，密度为1.19g/ml的HCl，硝硫混酸（HNO3密度为1.42g/ml，硫酸密度为1.84g/ml），密度为4g/ml的Na2CO3溶液，Na2S2O3·5H2O标准溶液。

制备：用天平量取Na2S2O3·5H2O标准溶液100g，加入到1000ml规格的烧杯内，向其中滴入500mlNa2CO3溶液，然后转移至10L规格的棕色试剂瓶内。用蒸馏水进行稀释，保证溶液约为10L，将1mlCHCl3加入溶液中，放置两周左右时间。实际应用的过程中应该进行过滤，补充加入1mlCHCl3，放置两小时。

1.3 实验原理

混酸处理铜精矿之后，呈现黑色的残留物质会慢慢发生炭化，盐溶液中铜会完全溶解，把NH4HF2饱和溶液加入其中，以掩蔽铁离子。采用乙酸-乙酸铵溶液对溶液酸碱度进行调节，使其保持在3.0～4.0范围之间，对碘离子的还原性以及铜离子的氧化性进行运用，使I2从中析出。采用聚乙烯醇和淀粉当作指示剂，使用Na2CO3溶液对溶液中的I2进行滴定，这样便能够测量其中铜离子的含量。

1.4 分析步骤

用天平量取铜精矿0.5000g，加入到250ml规格的烧杯内，加入少量水，然后把10mlHCl溶液加入其中，将电热板调节至低温加热5min～8min，并将硝硫混酸溶液20ml加入其中，盖好表皿，摇晃均匀，继续加热。铜精矿体积稍微变小时，将5ml硝硫混酸加入溶液中，直到没有黑色残留物质后，将电热板调节至高温进行加热，直到铜精矿完全溶解，将表皿取下进行冷却处理。取来30ml水对表皿进行清洗，放置在电炉上加热三分钟，保证盐类充分溶解，取下对其进行冷却。将乙酸-乙酸铵溶液加入溶液中，直到颜色不发生变化再加入3ml～5ml，之后将NH4HF2溶液加入其中，直到红色物质完全消失，用水对烧杯进行冲洗，将溶液摇匀。把2g～3gKI加入到溶液中，使其充分溶解，加入Na2S2O3·5H2O溶液直到呈现淡黄色，将指示剂加入其中，继续滴加直到蓝色慢慢消失便为终点[2]。

1.5 结果计算

w（Cu）=T×(V1-V0）/m×100%

这个计算式中T是Na2S2O3·5H2O标准溶液的滴定度，代表1mlNa2S2O3·5H2O标准溶液对应铜的质量；V1是滴加试样过程中Na2S2O3·5H2O标液消耗量；V0是滴加空白样溶液过程中Na2S2O3·5H2O标液的消耗量；m代表称量铜精矿的质量。

2 分析方法及讨论

聚乙烯醇属于多羟基化合物，呈现粉末状或是絮状，其可溶于水，在大部分有机溶剂中不会溶解。对于乙烯醇单体而言，其并不稳定，所以聚乙烯醇不可以由乙烯醇的单体进行聚合而生成，只可以利用聚醋酸乙烯酯的水解来生成[3]。

2.1 聚乙烯醇溶液制备

首先可以在约为20度的水中实施分散处理，让其发生溶胀，之后结合纯度选取适当温度，PVA17-88聚乙烯醇的醇解度是（88.1±1.4）%，需要在95度的条件下才会溶解。因为试剂的具体配制中温度起到十分重要的作用，配制过程中需要对温度加以控制，温度偏低或是偏高都会给最终的显色效果带来影响，所以溶解中需要一边搅拌一边加热，采用缓慢加热的方式，直至充分溶解，在这一温度下维持两个小时才能实际应用。

2.2 准确度和精密度实验

标准方法：铜精矿溶液充分溶解之后，将2g～3gKI加入溶液之中，摇晃均匀。立刻将Na2S2O3·5H2O标液加入其中，直至显现淡黄色，这时把1%浓度的2ml淀粉溶液加入其中，溶液会显现蓝紫色。保持滴定让蓝色慢慢变浅，将0.5g～1gKSCN加入其中，摇晃均匀，滴定至颜色完全消失便是终点。

本方法：将适量KI固体加入到溶液中，在产生I2后加入Na2S2O3·5H2O标液，在接近终点的过程中滴定2毫升φ=5%的聚乙烯醇，一滴一滴的加入，在溶液颜色从原本的红色转变为浅乳白色时便是终点。

选择BSJ-1107当作样品，用浓度均为1%的淀粉溶液与聚乙烯醇溶液当作指示剂，作n=6分次实验。该方法用聚乙烯醇作为指示剂测定铜精矿中铜的含量，与标准方法所得结果做出对比，如表1所示。

表1 准确度和精密度结果对比

从表1中能够得知，虽然使用聚乙烯醇和淀粉溶液当作指示剂都与标准值相近，然而相较于聚乙烯醇而言，淀粉作为指示剂终点的判断会相对不够明显，数据重现性相对较差。总结两种实验方法得出：相较于标准方法而言，运用聚乙烯醇作为指示剂所得到的结果，不仅样品的均值与铜精矿中铜的真实含量更加接近，同时相对标准偏差也很小。说明聚乙烯醇作为指示剂具有较高的准确度，实验中变色现象较为明显，容易观察，性能相对较为平稳，适合于铜精矿中铜含量的分析测定。

2.3 稳定性实验

将淀粉和聚乙烯醇放在酸性条件下一天、一周和一个月的时间，用标准物质作为样品测定他们在实验中的稳定性。

淀粉溶液：淀粉和I2形成蓝色物质，然而需要配制不久的淀粉溶液才可以确保分析结果更为稳定，溶液放置时间较长（通常在一周之上），显色反应就会较为迟钝，终点的变化也不够明显。

聚乙烯醇：聚乙烯醇和I2形成红色物质，配制的聚乙烯醇溶液在放置三个月之后依然不会变质，实际滴定中显色较为迅速且灵敏，终点也容易观察。不需要现配制现使用，存储时间较长，同时具有很高的稳定性。

3 结语

综上所述，我们能够看到，在铜精矿铜含量的分析测定中采用聚乙烯醇作为指示剂具有十分良好的效果，该指示剂变色较为灵敏，适用范围更加宽广，铜精矿中铜含量的测定更加接近真实值，是一种值得推广使用的指示剂。