目前,金精礦中硫的測定方法主要有艾氏卡法、庫侖法和高溫燃燒法。其中,庫侖法因其原理簡單、適用、快速方便被廣泛應(yīng)用。
1 測定原理
金精礦樣品在1150℃和催化劑作用下,在空氣流中燃燒,金精礦中各種形態(tài)硫均被分解和氧化為二氧化硫和少量的三氧化硫,以電解碘化鉀-溴化鉀產(chǎn)生的碘或溴來氧化滴定SO2。根據(jù)電生碘或溴所消耗的電量來計(jì)算金精礦中全硫的含量,具體反應(yīng)如下:
金精礦經(jīng)1150℃燃燒→SO2↑+SO3↑+CO2↑+H2O↑+NOx↑+Cl2+….
3I1+SO2+2H2O→3I1+H2SO4+2H+
3Br-+SO2+2H2O→3Br-+H2SO4+2H+
2 分析中應(yīng)注意的問題
2.1應(yīng)選用干燥空氣作載氣
分析中要及時(shí)更換干燥管中的硅膠。當(dāng)干燥管中2/3的硅膠已變色時(shí),其吸水性較差,帶水分的空氣直接進(jìn)入石英管,會(huì)使SO2和SO3在進(jìn)入電解池之前就形成H2SO3(或H2SO4)并吸附在管道壁上,從而造成結(jié)果偏低,同時(shí)造成拖尾現(xiàn)象。
2.2正確調(diào)節(jié)空氣流量計(jì)
空氣流量過低或過高都將使測定結(jié)果偏低。如果流量過低,將使金精礦樣品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)燃燒不完全,結(jié)果偏低;如果流量過高,有可能使進(jìn)入電解池的SO2(SO3)來不及電解就被帶出電解池,也能導(dǎo)致結(jié)果偏低。
2.3正確調(diào)節(jié)攪拌速度
攪拌速度太慢,則電解生成的碘和溴不能及時(shí)擴(kuò)散,滴定終點(diǎn)控制失靈,使結(jié)果偏低,同時(shí)影響下一個(gè)樣品的測定;如果攪拌速度太快,攪拌子會(huì)彈起,損壞電極片。
2.4電解液的重復(fù)使用要適當(dāng)
電解液的使用次數(shù)應(yīng)視試樣分析多少和試樣全硫含量的高低而定。經(jīng)過多次使用的電解液,其酸度不斷增加。當(dāng)電解液的PH<1后,I-(Br-)的光敏反應(yīng)增強(qiáng),生成I2(Br2),從而導(dǎo)致結(jié)果偏低,反應(yīng)式如下:
4I-+O2+4H+(光)→2I2+2H2O
4Br-+O2+4H+(光)→2I2+2H2O
2.5及時(shí)清洗電解池和電極片
當(dāng)電解池內(nèi)的過濾板有堵塞時(shí),氣流將下降,應(yīng)及時(shí)清洗,否則結(jié)果偏低。清洗方法為:利用洗液浸泡過濾板,不斷用洗耳球吹吸,使堵在板上的沉淀物慢慢除去;另外,電極片使用時(shí)間長了,也會(huì)變黑,使反應(yīng)不靈敏,應(yīng)及時(shí)用酒精擦洗,使附著在上面的有機(jī)物和氧化層除去。
2.6樣品上應(yīng)覆蓋一層WO3
從SO2和SO3的可逆平衡來看,必須保持較高溫度才能提高SO2的生成率,但溫度過高會(huì)縮短燃燒管的使用壽命。為使金精礦中硫酸鹽硫在較低溫度(1150℃)下分解完全,應(yīng)在樣品上覆蓋一層催化劑,既保證樣品分解完全,同時(shí)又可防止樣的爆燃。
2.7裝樣品的瓷舟一定要放入燃燒管的恒溫區(qū)
如果在高溫階段樣品沒進(jìn)入到恒溫區(qū),應(yīng)注意進(jìn)樣桿是否變形,或是燃燒管內(nèi)有異物堵塞,另外,應(yīng)當(dāng)對(duì)高溫爐的恒溫區(qū)進(jìn)行定期校準(zhǔn)。
2.8每次分析之前,應(yīng)用含硫量較高的樣品,使電解液達(dá)到平衡后方可進(jìn)行測定。為確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性,做試樣之前,可先用一標(biāo)準(zhǔn)含硫樣品(可以用標(biāo)準(zhǔn)煤樣品)來確定儀器是否是正常狀態(tài)。
2. 9測定高硫金精礦時(shí)的注意問題
用庫侖法測定含硫量大于8%的樣品時(shí),采用適當(dāng)延長在500~600℃處的保留時(shí)間,對(duì)于含硫酸鹽硫較高的樣品,可適當(dāng)延長樣品在高溫區(qū)的分解時(shí)間,可保證測定值的可靠性。但是對(duì)于個(gè)別型號(hào)的測硫儀,無法手動(dòng)調(diào)整燃燒時(shí)間,解決方法有兩種:一是可通過減少稱樣量,帶標(biāo)樣來達(dá)到目的;二是與廠家反映實(shí)際情況,測硫儀一般出廠時(shí)芯片設(shè)定的時(shí)間為6分鐘左右,可以讓廠家更改芯片時(shí)間為20~30分鐘,實(shí)際測定上就算特別高硫的金精礦也用不了30分鐘,到了測定終點(diǎn)儀器會(huì)自動(dòng)退出的,不用擔(dān)心更改芯片時(shí)間后對(duì)儀器有不良影響。對(duì)于低硫的樣品應(yīng)該增加稱樣量才能確保測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2.10庫侖儀應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)
在更換重要部件或一定期限內(nèi)應(yīng)對(duì)使用儀器進(jìn)行校準(zhǔn),可按照使用說明書上的規(guī)定,選定3個(gè)含量不同的標(biāo)準(zhǔn)硫樣品中(或標(biāo)準(zhǔn)煤樣品)進(jìn)行儀器系數(shù)的校正,一般情況是選用含硫量分別為<1% 、1%~4%、>4%的標(biāo)準(zhǔn)含硫樣對(duì)該儀器進(jìn)行準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性的測定。
2.11金精礦樣品的粒度和均勻性
在保證高精度和高準(zhǔn)確度前提下,為提高速度,測硫儀規(guī)定稱樣量為(50±2)mg,這對(duì)金精礦樣品的均勻性、粒度有較高要求。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),粒度-0.2mm才會(huì)使平行結(jié)果的差值不超過規(guī)定的重復(fù)性。粒度小于0.1mm金精礦樣品得到結(jié)果的重復(fù)性比較理想。即使稱樣量減至20~30mg,也能獲得較好重復(fù)性。但由于試樣的混合均勻度及稱量準(zhǔn)確性是該試驗(yàn)分析誤差的主要來源,故試樣量規(guī)定稱取
(50±2)mg。增加稱樣量自然會(huì)延長分析時(shí)間,甚至出現(xiàn)程序分析時(shí)間已到而不退出實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,或者造成金精礦樣品爆燃等不良后果,使結(jié)果重復(fù)性變差,不準(zhǔn)確。在稱取金精礦樣品時(shí),應(yīng)把樣品平鋪于瓷舟中,以使試樣燃燒充分。如果樣品粒度達(dá)不到要求,則會(huì)使測定結(jié)果的重現(xiàn)性較差。
3 結(jié)語
日常的檢驗(yàn)工作中需勤于觀察,不斷總結(jié),注意上述問題的解決。實(shí)際工作中庫侖法能得到較好的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度和精密度,是一種比較理想的金精礦樣品中全硫含量的測定方法。