三氯化铁分解重铬酸钾滴定法测金属化球中金属铁和氧化亚铁的含量

詹 娟

本文在对金属铁进行测定分析的过程中，选用三氯化铁分解重铬酸钾滴定方法来进行。最终所测到的实验结果较为准确，其误差在国家标准允许误差范围内，这种方法具有快速、有效的优点，在直接还原铁中金属铁测定的过程中使用较为广泛。

1 实验仪器设备及化学试剂

1.1 仪器

天平，电炉，磁力搅拌器，化学试剂。

1.2 化学试剂

在制定三氯化铁一乙酸钠溶液的过程中，首先需要选取较多毫升的三氯化铁溶液，并且在三氯化铁溶液中通过结合乙酸钠的方式来进行计量称重。如果测定数值与标准的要求不符，那么则需要在此过程中通过加入乙酸钠或者三氯化铁溶液来进行适当的调整。将硫磷以及硫酸混合并达到冷却的状态。选取干燥的基准重铬酸钾并且与水相结合来制作出重铬酸钾标准溶液。重铬酸钾标准溶液放置两天之后方可用于测定铁的过程中。

2 实验方法

在进行实验的过程中，首先需要将所选取的三氯化铁溶液进行溶解，在金属铁被氧化成为二氯化铁的情况下，再进行下一步的过滤分离，之后通过在滤液中加入二苯胺磺酸钠，在通过运用中重铬酸钾滴定的方式，来求出金属铁的质量分数。

2.1 金属铁

所选取的0.1g试样粒度要小于0.125mm，并且相关试样的储存工作要放置于300ml的干燥锥形瓶中，并且将40ml的三氯化铁溶液以及磁搅拌子加入其中方可盖上瓶塞。在使用电磁搅拌器进行搅拌的过程中，整个30min的搅拌时间，需要对瓶壁进行一到两次的水吹洗工作。再进行过滤的过程中，我们可以选取中性石棉填充的玻璃漏斗来更好地将相关杂质过滤出来，将过滤的溶液还放置到300ml的锥形瓶中。之后，再将过滤的溶液进行稀释，在稀释的溶液中，通过加入20ml的硫磷混合酸以及六滴氨磺酸钠溶液之后，再通过重铬酸钾标准溶液将结合液进行滴定至颜色变为紫色。在进行实验的过程中，首先需要进行空白值的测量工作，但在实际进行这一工作之前，需要在相关溶液中加入10ml三氯化铁溶液并使用重铬酸钾标准溶液进行滴定，这一工作需要重复进行两次，前后所滴定的标准溶液体积差就是我们所需要的空白值。

2.2 氧化亚铁含量检测

在对氧化亚铁的含量进行检测的过程中，我们需要将残渣以及滤纸进行收集，并且将残渣与滤纸通过加入1g～2g的碳酸氢钠固体一并放置到原锥形瓶中，并且与1g左右的氟化钠固体以及30ml的盐酸进行融合之后快速盖上陶瓷盖，整个加热溶解的过程要合理的控制好相应溶液的体积，在体积达到10ml～15ml之间的情况下，在这些加热后的溶液中迅速加入60ml.碳酸氢钠溶液，并且将相结合的溶液放置冷却到室温状态；之后在冷却后的溶液中通过加入20ml的硫磷混酸后，方可使用二苯胺磺酸钠以及重铬酸钾标准溶液将冷却后的溶液滴至颜色变成紫红色为止。

3 结果

3.1 样品粒度的影响

选取的直接还原铁需要保证其中含有亚铁质量分数为18.13%，之后通过使用相应的方法来将直接还原铁分成不同粒度的样品，通过查看样品的粒度便可直接获取样品粒度与亚铁测定之间是否具有相互影响的作用。

3.2 三氯化铁溶液浓度

在测量三氯化铁溶液浓度的过程中，由于金属铁氧化后二氯化铁与亚铁便会从三氯化铁溶液中得到分离，因此三氯化铁溶液的浓度与用量需要进行严格的控制。本文在对金属铁分离后亚铁测定的过程中，选取了三种不同浓度的三氯化铁溶液，最终结果表明，在三氯化铁质量浓度处于80g每升的情况下，所得到的实验结果较为稳定。

3.3 三氯化铁溶液用量

使用100g每升的三氯化铁溶液，运用相同的实验方法，选择不同的用量来将金属铁进行分离，之后再对亚铁进行测定工作。这种测定方法表示，我们可以通过选取20ml的三氯化铁溶液来测定的亚铁质量结果较为稳定。我们在实际实验的过程中使用了30ml的三氯化铁溶液。

3.4 试样溶解时搅拌时间的影响

我们在融合三氯化铁溶液以及样品的整个过程是在室温下所进行的，所以在对相应样品进行震荡搅拌的过程中要合理的控制好相关的搅拌时间。本文在实际进行搅拌的过程中，通过将30mL100g/L三氯化铁溶液溶解样品先取不同的搅拌时间，对不同搅拌时间的结果进行分析对比之后发现，20min的搅拌时间是结果最为稳定的时刻，本实验实际就运用了20min的搅拌时间。

3.5 滤纸及清洗速度的选择

首先，我们需要将0.2g质量分数为50%的金属化球试料分别放置在30ml的三角锥形瓶中，这一部分要选取九份的金属化球试料，并且在这九份金属化球试料中，通过加入40ml的三氯化铁进行30min的搅拌工作之后，发现其中三份比较快速、三份处于中速，而剩余三份则处于慢速状态，根据相关的实验结果可以看出来快速，过滤耗时30min，滤液浑浊，终点不明显；中速，过滤耗时40min，滤液清亮，终点变色敏锐；慢速，过滤耗时60min，滤液清亮，终点变色敏锐。我们可以看出，建议使用定量中速率者的方式来进行相关的测定工作。

3.6 样品粒度的选择

样品粒度的选择工作是非常重要的，他对于整个检测结果的准确性和稳定性影响比较巨大，我们在实际进行实验的过程中，选择了质量分数为81.81%的直接还原铁，使用相关方法将还原铁制成不同的粒度，之后再选择同样的方法来查看浸取金属铁的结果是否有相应的变化。最终通过表中我们可以看出，低于0.125mm的样品粒度时不会影响到浸取金属铁的工作。

3.7 滴定酸度控制

在查看酸度对检测结果是否有影响的过程中，我们需要选择0.2g且质量分数为43.58%的金属化球，在该试样中，通过加入40ml的三氯化铁，进行30min的搅拌工作之后，通过加入硫磷混合酸浓度来查看相应的实验结果。对于消耗重铬酸钾标准溶液体积大小方面，在硫磷混合酸出于20ml的状态下相关的极差处于最小值。

3.8 重铬酸钾标准溶液浓度的选择

在查看重铬酸钾浓度对检测结果是否有影响的过程中，还是选取质量分数为43.58%的金属化球，在使用重铬酸钾标准溶液进行滴定的过程中，运用相同的实验方法将不同浓度的重铬酸钾标准溶液进行滴定查看对金属铁的检验结果，根据试验的数据我们可以看出，在重铬酸钾标准溶液处于0.15mol/L情况下相关检测结果最佳。

重铬酸钾浓度/0.1000（molL-），消耗重铬酸钾标准溶液体积46.8mL，极差0.25mL。

重铬酸钾浓度/0.1500（molL-），消耗重铬酸钾标准溶液体积31.2mL，极差0.05mL。

重铬酸钾浓度/0.2000（molL-），消耗重铬酸钾标准溶液体积23.1mL，极差0.40mL。

在查看重铬酸钾浓度是否对亚铁检测结果有影响的情况下，我们需要将不同浓度的重络酸钾标准溶液加入到九个试料残渣中。不同浓度的重铬酸钾浓度在检测亚铁的过程中所消耗的重铬酸钾标准溶液体积不同。从以下结果中我们可以看出，在重铬酸钾标准溶液的浓度处于0.05mol/情况下，金属化球中的氧化亚铁结果重复性处于较好的状态，所以我们在对亚铁进行滴定检测的过程中，建议使用0.05mol/浓度的重铬酸钾标准溶液。

重铬酸钾浓度/0.0250（mol+L），消耗重铬酸钾标准溶液mL体积28.5mL，极差0.35mL。

重铬酸钾浓度/0.0500（mol+L），消耗重铬酸钾标准溶液mL体积14.2mL，极差0.10mL。

重铬酸钾浓度/0.1000（mol+L），消耗重铬酸钾标准溶液mL体积7.1mL，极差0.43mL。

3.9 冷却时间的选择

分别称取0.1000g的RA-8-HY04金属化球团试样8份进行溶样，设定不同冷却时间后进行滴定分析，其检测结果：

冷却时间2min，含量27.75%。

冷却时间3min，含量27.65%。

冷却时间4min，含量27.70%。

冷却时间5min，含量27.61%。

冷却时间6min，含量27.52%。

冷却时间7min，含量27.31%。

冷却时间8min，含量26.90%。

冷却时间10min，含量27.8%。

3.10 共存物的影响

金属铁的存在对于测定的结果有着一定的影响。为了能够将这一影响缩小化，我们需要将三氯化铁溶液中的金属铁进行过滤去除工作。在进行消除的过程中，为了避免三氯化铁溶液在搅拌的过程中出现氧化而导致最终测定结果偏低的现象发生，我们需要采取无氧水配制的三氯化铁溶液，并且在整个溶液进行溶解的过程中要保持一直处于加热的状态，否则二价铁氧化进入到瓶中导致出现影响结果的现象。整个溶解过程所使用的盐酸以及其他试剂中要避免出现硝酸或其他氧化还原物质的存在，这些氧化还原物质均可影响到整个结果的准确性。

3.11 精密度实验

称取质量为0.2000±0.0001g金属化球团A、B各6份，并且在对样品进行处理的过程中，需要严格按照2.2章节内容进行实际的工作，在进行滴定的过程中，选取重铬酸钾标准溶液来将金属化球团中的接触铁以及氧化亚铁质量进行测定工作。相应结果中看出，变异系数CV满足GB/T27404—2008中要求。

金属化球金属铁精密度数据

试样编号A：

（1）消耗标准溶液体积18.80mL，MF4/26.84%，均值26.8%，SD0.036%，CV0.14%。

（2）消耗标准溶液体积18.75mL，MF4/26.77%，均值26.8%，SD0.036%，CV0.14%。

试样编号B：

（1）消耗标准溶液体积30.15mL，MF4/43.04%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

（2）消耗标准溶液体积30.10mL，MF4/42.97%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

（3）消耗标准溶液体积30.05mL，MF4/42.90%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

（4）消耗标准溶液体积30.16mL，MF4/43.06%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

（5）消耗标准溶液体积30.05mL，MF4/42.90%，均值42.96%，SD0.074%，CV0.17%。

金属化球中氧化亚铁精密度分析数据。

试样编号A：

（1）消耗标准溶液体积17.55mL，MF4/33.10%，均值33.29%，SD0.18%，CV0.54%。

（2）消耗标准溶液体积17.70mL，MF4/33.39%，均值33.29%，SD0.18%，CV0.54%。

（3）消耗标准溶液体积17.60mL，MF4/33.20%，均值33.29%，SD0.18%，CV0.54%。

（4）消耗标准溶液体积17.75mL，MF4/33.48%，均值33.29%，SD0.18%，CV0.54%。

试样编号B：

（1）消耗标准溶液体积9.00mL，MF4/16.98%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（2）消耗标准溶液体积9.10mL，MF4/17.16%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（3）消耗标准溶液体积9.15mL，MF4/17.26%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（4）消耗标准溶液体积9.10mL，MF4/17.16%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（5）消耗标准溶液体积9.00mL，MF4/16.98%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

（6）消耗标准溶液体积8.95mL，MF4/16.88%，均值17.07%，SD0.15%，CV0.85%。

3.12 回收率实验

在金属化球团中加入高纯铁粉的情况下，要保证高纯铁粉的质量分数大于99.99%，并且粒度要达到0.15mm的情况下方可进行混合使用。整个测定过程要严格按照相关方法进行。最终所测得的金属铁回收率

样品MFe含量26.8%，加人高纯铁粉相当于样品MFe含量20倍，消耗标准溶液体积/32.85mL，测得加入高纯铁粉样品MFe含量46.91/%，后回收率/100.6%。

样品MFe含量26.8%，加人高纯铁粉相当于样品MFe含量30倍，消耗标准溶液体积/39.80mL，测得加入高纯铁粉样品MFe含量56.83/%，后回收率/100.0%。

样品MFe含量26.8%，加人高纯铁粉相当于样品MFe含量40倍，消耗标准溶液体积/46.75mL，测得加入高纯铁粉样品MFe含量66.75/%，后回收率/99.9%。

4 结语

在人们的保护环境意识越来越深入人心的前提下，传统的烧结矿方式已经被完全的替代化。近几年来，新炼铁工艺中最受关注欢迎的就是转底炉煤基，这种工艺也是站在矿粉以及煤粉混合使用的碳球团进行高温的快速还原工作，在金属化球的金属化率大于85%的前提下，则表明金属化球团已达到直接还原铁的效果，之后我们便可以将直接还原铁就可以替代掉一部分的煤球矿以及烧结矿，这对于降低高炉焦比以及能耗有着十分重要的作用。只有充分的控制好相应的金属化率，才能够更好的保障直接还原铁的质量达标。本文在查看金属化球中金属铁以及氧化亚铁含量的过程中，使用了三氯化铁分解重铬酸钾滴定法来进行相关的测定工作，并且从三氯化铁重铬酸钾标准溶液的浓度、试样预处理等方面进行了相关的测定工作，得出怎样的标准更有利于保证结果的稳定性。最后我们便可以得出，选取样品的粒径要小于0.125mm，重量达到0.1g，在进行长达40min的搅拌之后，选取40ml的浓度为100g/L氯化铁溶液，通过使用三氯化铁溶液分离以及重铬酸钾滴定方式来查看技术化球团中的金属铁以及氧化亚铁的含量。目前这种方法具有着快速、有效的优点，也是在测定金属化球中金属铁以及氧化亚铁存在质量最为广泛的一种方式。