巴彦淖尔西部铜业有限公司 内蒙古巴彦淖尔市 015000
摘要：锌精矿是一种由铅锌矿或者含锌矿在经过破碎、球磨、泡沫浮选等数道工艺精炼而成的能达到国家标准的含锌量较高的矿石，其是金属锌、锌化合物等金属产品的重要原料，广泛应用于机械、冶金、化工、医药等领域。根据化学物质的化学反应及计量关系对此物质进行成分分析的方法，其主要用于测定化学物质中相对含量在1%以上的常量成分，但测量准确度高，所以至今仍然被广泛应用到常量分析的问题，而作为锌金属的原料，其中锌的含量是至关重要的。本文主要分析锌精矿中锌含量的测量。
关键词：锌精矿；测定；方法
我国拥有丰富的锌资源，且锌冶炼主要以湿法为主。湿法炼锌主要采用“焙烧一浸出一电积”工艺。在焙烧过程中硫化锌精矿中的锌、铁氧化物会在高温条件下形成铁酸锌，与此同时，锌精矿中的铟会以类质同相的形式进入铁酸锌晶格形成铟铁酸锌。高温焙烧后的锌焙砂经过一段浸出会形成锌浸渣，渣中铁酸锌在常规浸出中难以分解，如果处理不当不但会导致有价金属资源的浪费，并且长期堆放还会造成环境污染。目前，锌浸渣的处理一般采用火法工艺，普遍采用还原挥发的方法回收其中的锌、铟等有价金属。火法工艺虽然有着对原料适应性强的特点，但生产过程能耗高，低浓度的SO。烟气处理困难，而且高温会导致铅锌蒸气的挥发，稀贵金属回收率低[8]。采用热酸浸出能够有效分解中浸渣中的铁酸锌，使锌、铁进入溶液，但由于溶液中的铁多数以Fe3+的形式存在，并不利于后续工艺的锌、铁分离。现在普遍采用的除铁方法为黄钾铁矾法、赤铁矿法、针铁矿法。黄钾铁矾法除铁后铁矾渣中铁含量过低，在除铁过程中As、Cd等金属元素进入铁矾渣中导致毒性大，并且铁矾渣存放易分解，容易对环境造成污染。针铁矿法适合处理铁含量较低的原料，在处理高铁闪锌矿浸出液时渣产出量大，需解决渣的堆放问题，实现了锌无害化处理。
一、锌的性质
作为仅次于铁、铝、铜的“第四常见”金属，锌是一种蓝白色的有色金属，化学符号是Zn，原子序数为30。锌的物理性质有：密度为7.14克/立方厘米，比铁略小；熔点为419.5℃相对较低；在室温下质地脆弱，在100-150℃情况下有韧性，当温度超过210℃的时候其又重新变得易碎；导电率居中。锌的化学性质是：化学性质活泼，常温状态下表面能形成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，阻止其进一步氧化；锌易溶于酸，可以在溶液里置换出金银铜等物质；燃烧火焰呈蓝绿色。 分析好锌的性质有利于更好地研究锌含量测定的问题。下面我们就化学分析法的滴定法对锌精矿中锌含量的测量进行研究。
二、沉淀分离乙二胺四乙酸二钠滴定法测量锌含量
方法主要原理是将实验用的锌精矿原料用盐酸、硫酸和硝酸溶解，沉淀分离出其中的铁、锰、铅等共存元素，然后在乙酸-乙酸钠缓冲溶液中用二甲酚橙作为指示剂，用乙二胺四乙酸二钠溶液滴定得出锌和镉的合量，减去镉的含量，最后得出锌的含量。具体操作方法如下。 首先取出0.2克锌精矿作为试料，将其放入烧杯中，加入适量的水将试料温润，然后加入10毫升盐酸，之后加盖表皿，在低温的环境下放置10分钟，溶解驱赶硫化氢，加入5毫升硝酸让锌精矿试料完全溶解后去除表皿。然后向溶液中加入5毫升硫酸，加热溶液使之变成湿盐状后将其放置到常温环境。等待试液的冷却后加入20毫升硫酸，继续加热溶解其中的盐类物质，然后使之在常温环境下冷却，清洗表皿和烧杯壁，然后用水稀释得到的溶液。 然后向试液加入4克氯化铵、5毫升过硫酸铵溶液，用氨水中和，吸出沉淀后加入使之沸腾。趁热用过滤纸对其过滤，用洗涤液洗涤烧杯和沉淀，将得到的洗涤液加入原烧杯中，加入盐酸溶解沉淀，再继续上述试验操作，最后将试液煮沸析出水分，使之体积固定到100毫升，分离其中的过硫酸铵。 在得到的试液里加入0.2克抗坏血酸、一滴甲基橙指示剂，利用氨水和盐酸调节溶液，当溶液变为红色的时候加入10毫升硫代硫酸钠溶液、5毫升氯化钾溶液、20毫升乙酸-乙酸钠溶液。滴入二甲橙指示剂，最后用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液滴定，当试液变为亮黄色停止操纵。 这时锌的含量就可以由以下计算式子得出：
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三、萃取分离乙二胺四乙酸二钠滴定法测量锌含量
本测量方法主要原理是：将试料用液溴和硝酸溶解，用甲基异戊酮萃取锌化合物使之与试料中其他杂质进行分离，用碘离子掩盖其中的镉，最后用乙二胺四乙酸二钠滴定测量锌的含量。具体操作方法如下。试验准备300毫升细颈锥形瓶和2.5克锌精矿试料，将试料放入细颈锥形瓶中，用25毫升水湿润试料，加入3毫升液溴。在常温状态下放置15分钟使之充分反应后加入18毫升硝酸，再置于常温状态下15分钟，反应后将锥形瓶加热煮沸，为的是去除其中的溴蒸汽。然后对试液加入100毫升水，进行加热煮沸、放置冷却的操作，使试液完全溶解后将试液转移到500毫升容量的烧杯里。 这里要注意对细颈锥形瓶残留的处理。对细颈锥形瓶洗涤，将洗涤液用过滤纸进行过滤，在过滤纸上留下的过滤物要放在坩埚钳里用800℃的温度对其进行灰化，然后加入氢氯酸和高氯酸加热出高氯酸浓烟，得到的试液进行稀释、过滤等操作后也加入到500毫升烧杯里，清洗滤纸的滤液也要加入烧杯里。这样的处理是为了能让试液在转移过程中得到完全转移，没有遗留，避免误差。 之后取出100毫升试液放入已经滴加氨水的分液漏斗里，试液中会产生少许浑浊。对分液漏斗里的试液加入50毫升碘离子溶液、5毫升稀盐酸、90毫升甲基异戊酮，震荡溶液使之充分混合，进行萃取，这时试液会出现分层，把得到的下层液转移到另外的分液漏斗里，进行和刚才一样的萃取，等到物相分离后，去除两次的水相，将两次得到的物相合并后再一次进行萃取。对最后得出的试液加入10毫升硫脲溶液、10毫升氯化钠溶液、0.1克甲酚橙，最后滴入乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液使溶液达到亮黄色时停止。 这种方法中锌含量的计算公式为：
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称取试料0.2g±0.0001g置于250m L烧杯中,加少许水润湿,加15m L盐酸,加盖表皿低温溶解驱赶硫化氢3～5m i n,加入5滴氢氟酸、5m L硝酸继续加热2m i n,加入1m L高氯酸加热冒烟至干,取下稍冷,加入5m L盐酸溶解盐类,加入1m L铁贮存液,稍冷后用少许水吹洗烧杯及表皿使溶液量到30m L左右,加入氯化铵3～5g,加热使氯化铵溶解,加5m L过流酸铵溶液,用氨水中和至沉淀完全再过量10m L,加热微沸2～3m i n,取下冷却至室温,移入预先盛有10m L氨水的100m L容量瓶中,混匀。将滤液干过滤于100m L烧杯中,移取25.00m L滤液于已洗净的原烧杯中,置于低温电热板上小心加热驱赶大量的氨及彻底破坏过硫酸铵,冷却后,加入0.1g抗坏血酸,0.1g无水亚硫酸钠,0.1g硫脲(视铜量而定),5m L乙酰丙酮-磺基水杨酸混合液充分络合干扰元素,然后加2滴二甲酚橙指示剂用盐酸(1+1)以及氨水(1+1)调节溶液至橙黄色,再加入固体碘化钾5g,摇动使碘化钾溶解充分络合镉,加入15m L乙酸-乙酸钠缓冲溶液,用DETA标准溶液滴定至溶液由紫红色变为亮黄色为终点。
实验是根据《锌精矿化学分析法乙二胺四乙酸二钠滴定法测量锌量》所进行的，具有相当的准确性。锌广泛应用到钢铁制造领域，而锌精矿作为锌的主要冶炼原料在有色金属冶炼行业中具有重要地位。我国是锌精矿存储大国，研究好锌精矿的锌含量测量，意义重大。
参考文献：
[1]杨社红.锌精矿中锌的测定锌精矿化学分析法锌量的测量[J].金属材料与工程.2016(02)
[2]张志雄，刘国根,黄宋献,胡岳华,王淀佐.钼-桑色素的极谱波及其用于钨精矿中钼的测定[J].分析化学.2017(09)
[3]黄冬根,廖世军,党志.钨精矿中杂质元素ICP-MS测定方法的研究[J].稀有金属材料与工程.2016(02)