【原创】铁矿石分析

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1.    铁矿石分析概述（铁在自然界的分布和工业品位）。
2.    铁的分析化学性质。
3.    铁矿石分析中常测项目（TFe、Ti、V、As、S）分解方法和分析方法。
4.    铁矿石的化学物相分析（物相分析基本概念、铁矿石的化学物相分析）。
铁矿石分析
摘要：本文通过对铁矿石分析中常测项目（TFe、Ti、V、As、S）的分解和分析，了解铁矿石的分解和分析方法，熟悉铁的化学性质和物相分析。
关键词：铁矿石；分布；工业品位；分解方法；分析方法；物相分析；化学性质
1.铁矿石分析概述：
1.1铁在自然界的分布[1]
铁(Iron)在自然界中分布很广，在地壳中含量居所有金属元素的第二位，仅次于铝，约占地壳总质量的4．75％。铁都是以化合物的状态存在于自然界中，尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。含铁的矿物种类很多，其中有工业价值可作为炼铁原料的铁矿石主要有：磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、镜铁矿、针铁矿、褐铁矿。此外还有一些含有铁的矿物：黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、毒砂和臭葱石等。这些矿物也含有大量的铁，但因硫和砷都是有害元素，不能用作炼铁的原料，其他含铁的硅酸盐和磷酸盐，也不能作为冶炼铁的矿物，因此都不算为铁矿石。
虽然这许多含铁的物质中只有极少部份是具有价值的铁矿石，但是它的存量已经是极为丰富。对于地球上铁矿石贮存量的估计，目前没有一个可以确信的数字。目前已经被发现的主要产铁矿国有美国、加拿大、巴西、澳洲、南非、印度、法国、英国、瑞典、西班牙、苏俄、中国、委内瑞拉等。湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿。
1.2铁矿石工业品位
作为矿石，达到工业品位才能作为工业储量，被设计和开采。
矿产品位[2]又称矿石品位（tenor of ore），指金属矿床和部分非金属矿床（如磷灰石、钾盐、莹石等）中有用组分的富集程度及单位含量。是衡量矿产资源质量优劣的主要标志。通常以％、克/吨、克/米3、克/升等表示。矿石品位高低决定矿产资源开发利用价值大小、加工利用方向与生产技术工艺流程等。根据有用矿物含量多少，将矿产品分为3类：①边界品位。划分矿与非矿界限的最低品位，即圈定矿体的最低品位，凡未达到此指标的称岩石或矿化岩石；②平均品位。矿体、矿段或整个矿区达到工业储量的矿石总平均品位，以衡量矿产的贫富程度；③工业品位，或称临界品位。工业上可利用的矿段或矿体的最低平均品位，即在当前技术经济条件下，开发利用在技术上可能、经济上合理的最低品位。一般将品位高的矿石称富矿，反之称贫矿。矿产品位愈高，利用价值愈大，各项生产技术指标愈好；品位愈低，利用价值愈小，各项生产技术指标愈差。不同矿产资源对其品位的要求指标不相同。如中国规定铁矿石的工业品位为20～60％，一般要求锰矿石含锰量在20～25％以上，铝土矿中合铝量应在40％以上等。工业品位的确定与矿床特征、开采条件、矿石类型及其选冶加工技术性能有着密切的关系，并随着科学技术的进步和市场的需求而变化。
1.3我国对铁矿石一般工业品位要求[3]：
（1）炼钢用铁矿石(原称平炉富矿)
矿石入炉块度要求：
平炉用铁矿石50～250 mm；
电炉用铁矿石50～100 mm；
转炉用铁矿石10～50 mm。
直接用于炼钢的矿石质量(适用于磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石)。
(2）炼铁用铁矿石(原称高炉富矿)
矿石入炉块度要求：一般为8～40mm。
炼铁用铁矿石，按造渣组分的酸碱度可划分为：
碱性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＞1.2；
自熔性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.8～1.2；
半自熔性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.5～0.8；
酸性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＜0.5。
酸性转炉炼钢生铁矿石P≤0.03%
碱性平炉炼钢生铁矿石P≤0.03%～0.18%
碱性侧吹转炉炼钢生铁矿石P≤0.2%～0.8%
托马斯生铁矿石P≤0.8%～1.2%
普通铸造生铁矿石P≤0.05%～0.15%
高磷铸造生铁矿石P≤0.15%～0.6%
(3）需选铁矿石
对于含铁量较低或含铁量虽高但有害杂质含量超过规定要求的矿石或含伴生有益组分的铁矿石，均需进行选矿处理，选出的铁精粉经配料烧结或球团处理后才能入炉使用。
需经选矿处理的铁矿石要求：
磁铁矿石TFe≥25%，mFe≥20%；
赤铁矿石TFe≥28%～30%；
菱铁矿石TFe≥25%；
褐铁矿石TFe≥30%。

对需选矿石工业类型划分，通常以单一弱磁选工艺流程为基础，采用磁性铁占有率来划分。根据我国矿山生产经验，其一般标准是：
矿石类型mFe/TFe(%)
单一弱磁选矿石≥65
其他流程选矿石＜65
对磁铁矿石、赤铁矿石也可采用另一种划分标准：
mFe/TFe≥85磁铁矿石
mFe/TFe85～15混合矿石
mFe/TFe≤15赤铁矿石
2.铁的化学性质[4]:
2.1铁的化学性质之一
铁Fe，原子序数26，相对原子质量55.847。铁有多种同素异形体，如铁、铁、铁、铁等。铁是比较活泼的金属，在金属活动顺序表里排在氢的前面。常温时，铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，在高温时，则剧烈反应。铁在氧气中燃烧，生成Fe3O4，赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中，生成二价铁盐，并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面生成一层氧化物保护膜，使铁“钝化”，故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。铁是一变价元素，常见价态为+2和+3。铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子，成为+2价。与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应，则被氧化成Fe3+。铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4，可以看成是FeO•Fe2O3，其中有1／3的Fe为+2价，另2/3为+3价。铁的+3价化合物较为稳定。
2.2铁的化学性质之二
铁的电子构型为(Ar)3d64s2，氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。铁的化学性质活泼，为强还原剂，在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢，在500℃以上反应速率增高：
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
铁在干燥空气中很难与氧发生作用，但在潮湿空气中很易腐蚀，若含有酸性气或卤素蒸气时，腐蚀更快。铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子，如：
CuSO4+Fe→FeSO4+Cu
铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中，形成二价铁离子并放出氢气；在冷的稀硝酸中则形成二价铁离子和硝酸铵：
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
4Fe+10HNO3→4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
铁溶于热的或较浓的硝酸中，生成硝酸铁并释放出氮的氧化物。在浓硝酸或冷的浓硫酸中，铁的表面形成一层氧化薄膜而被钝化。铁与氯在加热时反应剧烈。铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。铁与氮不能直接化合，但与氨作用，形成氮化铁Fe2N。
铁的最重要的氧化态是+2和+3。二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物，如Phen为菲罗林，配位数通常为6。零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基铁有挥发性，蒸气剧毒。铁也有+4、+5、+6价态的化合物，但在水溶液中只有+6价的。
化合物 主要有两大类：亚铁Fe（Ⅱ)和正铁Fe（Ⅲ）化合物，亚铁化合物有氧化亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、氢氧化亚铁等；正铁化合物有三氧化二铁、三氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁等。
如在亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]•3H2O和铁氰化钾K3[Fe(CN)6]中。铁与环戊二烯的化合物二茂铁，是一种具有夹心结构的金属有机化合物。
3.铁矿石分析
3.1分解方法[5]
铁矿石的分解，在实际的应用中，根据矿石的特性，分析项目的要求及干扰元素的分离等情况，通常选用酸分解和碱熔融的方法。
常用的酸分解法如下：
（1）    盐酸分解 铁矿石一般能被盐酸加热分解，含铁的硅酸盐能溶于盐酸，可加少许氢氟酸或氟化铵是试样分解完全。磁铁矿的溶解速度很慢，可加几滴氯化亚锡溶液，是分解速度加快。
（2）    硫酸-氢氟酸分解 试样在铂坩埚和塑料坩埚中，加1：1硫酸10滴、氢氟酸4-5ml，低温加热，待冒出三氧化二硫白烟后，用盐酸提取。
（3）    硫酸或硫-磷混合酸（1：2）分解 溶矿时需加热至水分完全蒸发并出现三氧化硫白烟后，在加热数分钟。但因注意加热时间不能过长，以防止生成焦磷酸盐。
目前采用碱熔法分解试样更为普遍。常用的熔剂用碳酸钠、过氧化钠、氢氧化钠、氢氧化钾和过氧化钠-碳酸钠（2：1）混合熔剂等。熔融可在银坩埚、镍坩埚、高铝坩埚或石墨坩埚中进行。也有用过氧化钠在镍坩埚中半熔的。
由于铁矿石中含有大量的铁，用碳酸钠直接在铂坩埚中熔融会损害坩埚，且铂也影响铁的测定，故很少采用。
对于含有硫化物和有机物的铁矿石，应将试样预先在500-600℃灼烧以除去硫及有机物，然后以盐酸分解，并加入少量硝酸，使试样分解完全。硝酸的存在影响铁的测定，可加盐酸蒸发除去。
3.2分析方法
3.2.1TFe的测定
方法一.重铬酸钾容量法[6]
一．原理
铁矿石经硫磷混酸及硝酸溶解后，首先用SnCl 2溶液还原大部分Fe3+。为了控制SnCl2的用量，加入SnCl2使溶液呈浅黄色（说明这时尚有少量Fe3+），然后

对需选矿石工业类型划分，通常以单一弱磁选工艺流程为基础，采用磁性铁占有率来划分。根据我国矿山生产经验，其一般标准是：
矿石类型mFe/TFe(%)
单一弱磁选矿石≥65
其他流程选矿石＜65
对磁铁矿石、赤铁矿石也可采用另一种划分标准：
mFe/TFe≥85磁铁矿石
mFe/TFe85～15混合矿石
mFe/TFe≤15赤铁矿石
2.铁的化学性质[4]:
2.1铁的化学性质之一
铁Fe，原子序数26，相对原子质量55.847。铁有多种同素异形体，如铁、铁、铁、铁等。铁是比较活泼的金属，在金属活动顺序表里排在氢的前面。常温时，铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，在高温时，则剧烈反应。铁在氧气中燃烧，生成Fe3O4，赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中，生成二价铁盐，并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面生成一层氧化物保护膜，使铁“钝化”，故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。铁是一变价元素，常见价态为+2和+3。铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子，成为+2价。与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应，则被氧化成Fe3+。铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4，可以看成是FeO•Fe2O3，其中有1／3的Fe为+2价，另2/3为+3价。铁的+3价化合物较为稳定。
2.2铁的化学性质之二
铁的电子构型为(Ar)3d64s2，氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。铁的化学性质活泼，为强还原剂，在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢，在500℃以上反应速率增高：
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
铁在干燥空气中很难与氧发生作用，但在潮湿空气中很易腐蚀，若含有酸性气或卤素蒸气时，腐蚀更快。铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子，如：
CuSO4+Fe→FeSO4+Cu
铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中，形成二价铁离子并放出氢气；在冷的稀硝酸中则形成二价铁离子和硝酸铵：
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
4Fe+10HNO3→4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
铁溶于热的或较浓的硝酸中，生成硝酸铁并释放出氮的氧化物。在浓硝酸或冷的浓硫酸中，铁的表面形成一层氧化薄膜而被钝化。铁与氯在加热时反应剧烈。铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。铁与氮不能直接化合，但与氨作用，形成氮化铁Fe2N。
铁的最重要的氧化态是+2和+3。二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物，如Phen为菲罗林，配位数通常为6。零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基铁有挥发性，蒸气剧毒。铁也有+4、+5、+6价态的化合物，但在水溶液中只有+6价的。
化合物 主要有两大类：亚铁Fe（Ⅱ)和正铁Fe（Ⅲ）化合物，亚铁化合物有氧化亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、氢氧化亚铁等；正铁化合物有三氧化二铁、三氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁等。
如在亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]•3H2O和铁氰化钾K3[Fe(CN)6]中。铁与环戊二烯的化合物二茂铁，是一种具有夹心结构的金属有机化合物。
3.铁矿石分析
3.1分解方法[5]
铁矿石的分解，在实际的应用中，根据矿石的特性，分析项目的要求及干扰元素的分离等情况，通常选用酸分解和碱熔融的方法。
常用的酸分解法如下：
（1）    盐酸分解 铁矿石一般能被盐酸加热分解，含铁的硅酸盐能溶于盐酸，可加少许氢氟酸或氟化铵是试样分解完全。磁铁矿的溶解速度很慢，可加几滴氯化亚锡溶液，是分解速度加快。
（2）    硫酸-氢氟酸分解 试样在铂坩埚和塑料坩埚中，加1：1硫酸10滴、氢氟酸4-5ml，低温加热，待冒出三氧化二硫白烟后，用盐酸提取。
（3）    硫酸或硫-磷混合酸（1：2）分解 溶矿时需加热至水分完全蒸发并出现三氧化硫白烟后，在加热数分钟。但因注意加热时间不能过长，以防止生成焦磷酸盐。
目前采用碱熔法分解试样更为普遍。常用的熔剂用碳酸钠、过氧化钠、氢氧化钠、氢氧化钾和过氧化钠-碳酸钠（2：1）混合熔剂等。熔融可在银坩埚、镍坩埚、高铝坩埚或石墨坩埚中进行。也有用过氧化钠在镍坩埚中半熔的。
由于铁矿石中含有大量的铁，用碳酸钠直接在铂坩埚中熔融会损害坩埚，且铂也影响铁的测定，故很少采用。
对于含有硫化物和有机物的铁矿石，应将试样预先在500-600℃灼烧以除去硫及有机物，然后以盐酸分解，并加入少量硝酸，使试样分解完全。硝酸的存在影响铁的测定，可加盐酸蒸发除去。
3.2分析方法
3.2.1TFe的测定
方法一.重铬酸钾容量法[6]
一．原理
铁矿石经硫磷混酸及硝酸溶解后，首先用SnCl 2溶液还原大部分Fe3+。为了控制SnCl2的用量，加入SnCl2使溶液呈浅黄色（说明这时尚有少量Fe3+），然后

对需选矿石工业类型划分，通常以单一弱磁选工艺流程为基础，采用磁性铁占有率来划分。根据我国矿山生产经验，其一般标准是：
矿石类型mFe/TFe(%)
单一弱磁选矿石≥65
其他流程选矿石＜65
对磁铁矿石、赤铁矿石也可采用另一种划分标准：
mFe/TFe≥85磁铁矿石
mFe/TFe85～15混合矿石
mFe/TFe≤15赤铁矿石
2.铁的化学性质[4]:
2.1铁的化学性质之一
铁Fe，原子序数26，相对原子质量55.847。铁有多种同素异形体，如铁、铁、铁、铁等。铁是比较活泼的金属，在金属活动顺序表里排在氢的前面。常温时，铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，在高温时，则剧烈反应。铁在氧气中燃烧，生成Fe3O4，赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中，生成二价铁盐，并放出氢气。在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时，表面生成一层氧化物保护膜，使铁“钝化”，故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。铁是一变价元素，常见价态为+2和+3。铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子，成为+2价。与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应，则被氧化成Fe3+。铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4，可以看成是FeO•Fe2O3，其中有1／3的Fe为+2价，另2/3为+3价。铁的+3价化合物较为稳定。
2.2铁的化学性质之二
铁的电子构型为(Ar)3d64s2，氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。铁的化学性质活泼，为强还原剂，在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢，在500℃以上反应速率增高：
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
铁在干燥空气中很难与氧发生作用，但在潮湿空气中很易腐蚀，若含有酸性气或卤素蒸气时，腐蚀更快。铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子，如：
CuSO4+Fe→FeSO4+Cu
铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中，形成二价铁离子并放出氢气；在冷的稀硝酸中则形成二价铁离子和硝酸铵：
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
4Fe+10HNO3→4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
铁溶于热的或较浓的硝酸中，生成硝酸铁并释放出氮的氧化物。在浓硝酸或冷的浓硫酸中，铁的表面形成一层氧化薄膜而被钝化。铁与氯在加热时反应剧烈。铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。铁与氮不能直接化合，但与氨作用，形成氮化铁Fe2N。
铁的最重要的氧化态是+2和+3。二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物，如Phen为菲罗林，配位数通常为6。零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基铁有挥发性，蒸气剧毒。铁也有+4、+5、+6价态的化合物，但在水溶液中只有+6价的。
化合物 主要有两大类：亚铁Fe（Ⅱ)和正铁Fe（Ⅲ）化合物，亚铁化合物有氧化亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、氢氧化亚铁等；正铁化合物有三氧化二铁、三氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁等。
如在亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]•3H2O和铁氰化钾K3[Fe(CN)6]中。铁与环戊二烯的化合物二茂铁，是一种具有夹心结构的金属有机化合物。
3.铁矿石分析
3.1分解方法[5]
铁矿石的分解，在实际的应用中，根据矿石的特性，分析项目的要求及干扰元素的分离等情况，通常选用酸分解和碱熔融的方法。
常用的酸分解法如下：
（1）    盐酸分解 铁矿石一般能被盐酸加热分解，含铁的硅酸盐能溶于盐酸，可加少许氢氟酸或氟化铵是试样分解完全。磁铁矿的溶解速度很慢，可加几滴氯化亚锡溶液，是分解速度加快。
（2）    硫酸-氢氟酸分解 试样在铂坩埚和塑料坩埚中，加1：1硫酸10滴、氢氟酸4-5ml，低温加热，待冒出三氧化二硫白烟后，用盐酸提取。
（3）    硫酸或硫-磷混合酸（1：2）分解 溶矿时需加热至水分完全蒸发并出现三氧化硫白烟后，在加热数分钟。但因注意加热时间不能过长，以防止生成焦磷酸盐。
目前采用碱熔法分解试样更为普遍。常用的熔剂用碳酸钠、过氧化钠、氢氧化钠、氢氧化钾和过氧化钠-碳酸钠（2：1）混合熔剂等。熔融可在银坩埚、镍坩埚、高铝坩埚或石墨坩埚中进行。也有用过氧化钠在镍坩埚中半熔的。
由于铁矿石中含有大量的铁，用碳酸钠直接在铂坩埚中熔融会损害坩埚，且铂也影响铁的测定，故很少采用。
对于含有硫化物和有机物的铁矿石，应将试样预先在500-600℃灼烧以除去硫及有机物，然后以盐酸分解，并加入少量硝酸，使试样分解完全。硝酸的存在影响铁的测定，可加盐酸蒸发除去。
3.2分析方法
3.2.1TFe的测定
方法一.重铬酸钾容量法[6]
一．原理
铁矿石经硫磷混酸及硝酸溶解后，首先用SnCl 2溶液还原大部分Fe3+。为了控制SnCl2的用量，加入SnCl2使溶液呈浅黄色（说明这时尚有少量Fe3+），然后

加入TiCl3溶液， 使其少量铁均还原成Fe2+,为使反应完全，TiCl3要过量，而过量的TiCl 3溶液用微量铜离子催化溶液中溶解氧，氧化除去，该过程以指示剂靛红二磺酸钠变蓝说明TiCl3已被除尽。其反应式：
2Fe3+ + Sn2+ + 6Cl- ＝ 2Fe2+ + SnCl62-

   


Fe3+ + Ti3+ + H2O ＝ Fe2+ + TiO2+ + 2H+
二．试剂
1. SnCl2溶液10％：
10g SnCl2•2H2O固体溶于50mL浓盐酸中,用水稀释至100mL,加纯锡几粒。
2. TiCl3溶液１:１：将市售TiCl3溶液与等量盐酸（1:1） 混合。
3. CuSO4 溶液：0.2％
4. 靛红二磺酸钠指示剂：
将0.25g指示剂溶于100 mL 水中加１:１H2SO4溶液5滴。
5. 硫磷混酸1：1
将150mL浓硫酸缓缓加入700mL水中, 冷却后再加入150mL浓磷酸.
6. 浓硝酸 7. 二苯胺磺酸钠指示剂0.5％ 8. HCl (浓)
三．分析步骤
1．0.02 mol/L K2Cr2O7标准溶液的配制
精确称取已在150～180度烘干2h,放在干燥器中冷却至室温的K2Cr2O7 1.4～1.5 g左用于100mL 烧杯中，加蒸馏水溶解后，移入到250mL容量瓶中，用水稀释到刻度混匀。
   


式中MK2Cr2O7—重铬酸钾的摩尔质量(294.18 g/mol)。
2．准确称取0.2～0.3g 试样置于250mL锥形瓶中,用少量水润湿加入浓盐酸溶液10mL，盖上表面皿,低温加热溶解后,用少量水洗表面皿及瓶壁,加热至沸,摇匀。趁热滴加10％SnCl2,至溶液由黄色变为浅黄色，继续滴加TiCl3溶液至Fe3+的黄色恰好消失，并过量2滴，将溶液流水冷却到室温，并加水70mL，加入10mL硫- 磷混酸，0.25％靛红二磺酸钠指示剂2滴，摇匀， 放置溶液由蓝色变为无色，加入0.2％CuSO4 2滴，摇匀，放置溶液变蓝，加0.5 ％二苯胺磺酸钠5滴，用重铬酸钾标准溶液滴定至紫色即为终点。根据滴定结果，计算铁矿石中铁的含量。

   


方法二.硫酸铈容量法[7]
一．    原理
试样经盐酸分解后，用硫酸铈滴定铁。适用于含有大量砷的铁矿石。
二．试剂
硫酸铈标准溶液 0.1mol/L 称取硫酸铈[Ce(SO4)2.4H2O]40.4g，置于200ml烧杯中，用1﹪硫酸溶解并稀释至1000ml，摇匀。
氢氧化铵-氯化铵溶液 2﹪ 2g氯化铵溶于100ml2﹪氢氧化铵溶液中。
氯化亚锡溶液 15﹪ 15g 氯化亚锡（SnCl2.2H2O）溶于30ml盐酸中,加水稀释至100ml.
氯化高汞溶液 5﹪ 5g氯化高汞溶于100ml水中。
硫-磷混合酸 将150ml浓硫酸缓缓倒入700ml水中，冷却后加入150ml磷酸，搅匀。
二苯胺磺酸钠溶液 1﹪
三。分析步骤
准确称取0.3g试样置于250ml锥形瓶中，用水湿润，加入浓盐酸20ml，盖上表面皿，置电热板上加热40分钟，取下趁热滴加15﹪氯化亚锡溶液10ml.放置片刻，加硫-磷混合酸15ml，用水稀释至150ml,加 0.1﹪二苯胺磺酸钠指示剂3滴，用硫酸铈标准溶液滴至呈紫色为终点。记录消耗硫酸铈标准溶液的体积。
﹪TFe=
T---硫酸铈标准溶液对铁的滴定度（g/ml）;
v---滴定消耗硫酸铈标准溶液体积（ml）;
m---试样重量（g）.
方法三.紫外分光光度法[8]
一．原理
采用紫外分光光度法测定，测定波长510nm。 铁在1.20～2.80ug/ml范围内与吸光度呈良好的线性关系，回归方程：A=0.200902C+3.53×10 ,R=0.9999。建立的方法简单易行，快速准确，适于铁矿的分析[9].
二．仪器与试剂：
Labtech Bluestar紫外分光分光度计；ED36 电热消解仪；硫酸亚铁铵（A.R）；
醋酸钠（A.R）；醋酸（A.R）；盐酸（A.R）；硝酸（A.R）；邻菲啰啉（A.R）；铁矿样品由客户提供；水（Millipore 自制超纯水）。
三．试液的制备
铁标准溶液（200ug/ml）的制备 称取 0.7022g 硫酸亚铁铵置 500ml 容量瓶
中，加入0.1mol/L的1盐酸100ml 溶解，以超纯水稀释至刻度。
0.1mol/L醋酸－醋酸钠缓冲溶液
0.1%邻菲啰啉溶液 临用时配制，先用少许乙醇溶解，再用去离子水稀释
10%盐酸羟胺水溶液 临用时配制。
四．分析步骤
1、校正曲线的绘制
准确吸取 200ug/ml 铁标液 0.0、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4ml 加入到 100ml
容量瓶中，再分别加入 3ml10%盐酸羟胺水溶液、5ml0.1mol/L 醋酸－醋酸钠缓
冲溶液及5ml0.1%邻菲啰啉溶液，用超纯水稀释至刻度，在510nm波长下测量
上述各个标准溶液的吸光度，绘制校正曲线，A=0.200902C+3.53×10 ,R=0.9999。
2. 样品的制备
准确称取 0.1000g铁矿五份分别于玻璃消解管中，加入 6mlHCL6mlHCL，置电热消解仪上，于100℃消解10min，再加入2mlHNO3,于145℃消解10min，打开消解瓶盖，继续消解至溶液近干，冷却，用去离子水溶解，洗涤杯壁合并于 200ml容量瓶中，取瓶中，取1ml于100ml容量瓶中再分别加入3ml10%盐酸羟胺水溶液、5ml0.1mol/L醋酸－醋酸钠缓冲溶液及5ml0.1%邻菲啰啉溶液，用去离子水稀释至刻度，在510nm波长下测量吸光度。
3.2.2 Ti的测定
方法一.过氧化氢分光光度法[10]
一．    原理
在0.75～1.5mol/L硫酸溶液中，钛（Ⅳ）与过氧化氢作用生成黄色络合物，借以光度（比色）测定钛。
铁的干扰虽可以加入磷酸掩蔽。由于铁矿石中铁量很高，颜色虽被掩蔽，但是仍然吸光，铁的影响不能完全消除。为此，可以在标准系列中加入与试样溶液相当量的铁，或用不加过氧化氢的溶液作参比，以消除其影响。
二．试剂
二氧化钛标准溶液 1ml含100ug二氧化钛
三．分析步骤
标准曲线的绘制：分别吸取0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0ml二氧化钛标准溶液，分别置于100ml容量瓶中，用水稀释至50ml左右，加1：1磷酸4ml和1：1硫酸10ml，摇匀，冷却。加3﹪过氧化氢4ml，用水稀释至刻度，摇匀。用蓝色滤光片或在波长420nm处测量吸光度，绘制标准曲线。
吸取系统分析溶液25ml（视二氧化钛含量可另定）于100ml容量瓶中，用水稀释至50ml左右，加入1：1磷酸4ml（如铁的颜色未褪尽，可适当多加1-2ml,但在标准系列中必须同时多加），加入1：1硫酸10ml，摇匀，冷却。加入3﹪过氧化氢4ml，用水稀释至刻度，摇匀，同标准曲线绘制手续测量吸光度，从标准曲线中计算钛含量。

方法二.试钛灵分光光度法[11]
一．    原理
钛与试钛灵在PH=4.7乙酸介质中生成黄色络合物。三价铁能与试钛灵生紫色络合物，可加入次亚硫酸钠将铁还原，消除干扰。
过量的次亚硫酸钠容易析出硫的沉淀，影响光度测定。应分次少量加入，每次加入后必须充分摇动加速还原反应。
已经用次亚硫酸钠还原后的溶液必须在半小时内测定完毕。放置时间过长，溶液易浑浊。


二.试剂
缓冲溶液 PH=4.7 68g乙酸钠溶于水中，加入冰乙酸30ml，用水稀释至1000ml.
钛标准溶液 1ml含20ugTiO2
铁标准溶液 1ml含100ugFe2O3
三．分析步骤
标准曲线的绘制：于一系列50ml容量瓶中，分别加入0、1.0、2.0……10.0ml二氧化钛标准溶液，分别加入三氧化二铁溶液2ml，加水稀释至20ml左右，加入4﹪试钛灵溶液5ml用1：5氢氧化铵中和至呈现紫红色，加PH=4.7缓冲溶液10ml,用水稀释至刻度，摇匀。分两次加20-30ug次亚硫酸钠，每加一次摇动一次，于分光光度计上用1cm比色皿在430nm处测量吸光度。绘制标准曲线。
吸取系统溶液5ml于50ml容量瓶中，同标准曲线的绘制手续显色，测量吸光度，计算钛含量。
3.2.3钒的测定
方法一.三氯甲烷萃取-苯甲酰苯胲分光光度法[12]
一．试剂
苯甲酰苯胲 0.1﹪ 称取0.1g苯甲酰苯胲溶于100ml三氯甲烷中。
钒标准溶液 1ml含10ug五氧化二钒。
二．分析步骤
标准曲线的绘制：吸取0、0.5、1.0、2.0、……15.0ml五氧化二钒标准溶液，分别置于50ml比色管中，加1：1硫酸2ml、高锰酸钾溶液1滴，加盐酸16ml用水稀释至40ml，摇匀。准确加入0.1﹪苯甲酰苯胲-三氯甲烷溶液10ml，振摇萃取40s，分层后吸取有机层，用以1cm比色皿以试剂空白作参比，在510nm处（或绿色滤光片）测量吸光度。绘制标准曲线。
准确称取0.5g试样，置于铁坩埚中，加4-5g过氧化钠，搅匀，再覆盖1g过氧化钠。置高温炉中，升高温度至650℃，并保持8-10分钟（呈半熔状态），取出，冷却。用水浸取，煮沸3-5分钟，取下冷却。移入100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
吸取5-10ml溶液（含V2O5在100ng以下），置于50ml带塞比色管中，加1：1硫酸2ml，逐滴加入3﹪亚硫酸钠溶液至高价铬，高价锰的颜色完全褪去再过量一滴。用少量水冲洗管壁，逐滴加入0.1mol/L高锰酸钾溶液呈淡紫色不褪，加入16-18ml盐酸，用水稀释至40ml,冷却。准确加入0.1﹪苯甲酰苯胲-三氯甲烷溶液10ml,振荡萃取40s,分层后吸取有机层，用1cm比色皿在510nm处（或绿色滤光片）测量吸光度。
方法二.磷钨钒酸分光光度法[13]
一．    原理
在酸性溶液中，钒酸盐与磷酸、钨酸钾生成黄色可溶性磷钨钒酸，在420nm处有最大吸收峰。
用碱熔分解试样，其他元素的干扰较少，显色适宜的硫酸酸度0.125-0.25mol/L.
本法适用于含0.01-0.5﹪五氧化二钒的测定。
二．试剂
显色液 磷酸200ml和5﹪钨酸钠溶液300ml混合（现用现配）。
三．分析步骤

方法二.试钛灵分光光度法[11]
一．    原理
钛与试钛灵在PH=4.7乙酸介质中生成黄色络合物。三价铁能与试钛灵生紫色络合物，可加入次亚硫酸钠将铁还原，消除干扰。
过量的次亚硫酸钠容易析出硫的沉淀，影响光度测定。应分次少量加入，每次加入后必须充分摇动加速还原反应。
已经用次亚硫酸钠还原后的溶液必须在半小时内测定完毕。放置时间过长，溶液易浑浊。


二.试剂
缓冲溶液 PH=4.7 68g乙酸钠溶于水中，加入冰乙酸30ml，用水稀释至1000ml.
钛标准溶液 1ml含20ugTiO2
铁标准溶液 1ml含100ugFe2O3
三．分析步骤
标准曲线的绘制：于一系列50ml容量瓶中，分别加入0、1.0、2.0……10.0ml二氧化钛标准溶液，分别加入三氧化二铁溶液2ml，加水稀释至20ml左右，加入4﹪试钛灵溶液5ml用1：5氢氧化铵中和至呈现紫红色，加PH=4.7缓冲溶液10ml,用水稀释至刻度，摇匀。分两次加20-30ug次亚硫酸钠，每加一次摇动一次，于分光光度计上用1cm比色皿在430nm处测量吸光度。绘制标准曲线。
吸取系统溶液5ml于50ml容量瓶中，同标准曲线的绘制手续显色，测量吸光度，计算钛含量。
3.2.3钒的测定
方法一.三氯甲烷萃取-苯甲酰苯胲分光光度法[12]
一．试剂
苯甲酰苯胲 0.1﹪ 称取0.1g苯甲酰苯胲溶于100ml三氯甲烷中。
钒标准溶液 1ml含10ug五氧化二钒。
二．分析步骤
标准曲线的绘制：吸取0、0.5、1.0、2.0、……15.0ml五氧化二钒标准溶液，分别置于50ml比色管中，加1：1硫酸2ml、高锰酸钾溶液1滴，加盐酸16ml用水稀释至40ml，摇匀。准确加入0.1﹪苯甲酰苯胲-三氯甲烷溶液10ml，振摇萃取40s，分层后吸取有机层，用以1cm比色皿以试剂空白作参比，在510nm处（或绿色滤光片）测量吸光度。绘制标准曲线。
准确称取0.5g试样，置于铁坩埚中，加4-5g过氧化钠，搅匀，再覆盖1g过氧化钠。置高温炉中，升高温度至650℃，并保持8-10分钟（呈半熔状态），取出，冷却。用水浸取，煮沸3-5分钟，取下冷却。移入100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
吸取5-10ml溶液（含V2O5在100ng以下），置于50ml带塞比色管中，加1：1硫酸2ml，逐滴加入3﹪亚硫酸钠溶液至高价铬，高价锰的颜色完全褪去再过量一滴。用少量水冲洗管壁，逐滴加入0.1mol/L高锰酸钾溶液呈淡紫色不褪，加入16-18ml盐酸，用水稀释至40ml,冷却。准确加入0.1﹪苯甲酰苯胲-三氯甲烷溶液10ml,振荡萃取40s,分层后吸取有机层，用1cm比色皿在510nm处（或绿色滤光片）测量吸光度。
方法二.磷钨钒酸分光光度法[13]
一．    原理
在酸性溶液中，钒酸盐与磷酸、钨酸钾生成黄色可溶性磷钨钒酸，在420nm处有最大吸收峰。
用碱熔分解试样，其他元素的干扰较少，显色适宜的硫酸酸度0.125-0.25mol/L.
本法适用于含0.01-0.5﹪五氧化二钒的测定。
二．试剂
显色液 磷酸200ml和5﹪钨酸钠溶液300ml混合（现用现配）。
三．分析步骤

标准曲线的绘制：吸取0、20、40、60……200ug五氧化二钒的标准溶液，分别置于50ml容量瓶中，加酚酞指示剂1滴，用1:1硫酸中和并过量1.5ml，加显色剂5ml,在沸水浴中加热30分钟，冷却，用水稀释至刻度，摇匀。用1cm比色皿在420nm波长处测量吸光度，并绘制标准曲线。
准确称取0.5g试样，置于铁坩埚中，加4-5g过氧化钠，搅匀，再覆盖1g过氧化钠。置高温炉中，升高温度至650℃，并保持8-10分钟（呈半熔状态），取出，冷却。用水浸取，煮沸3-5分钟，取下冷却。移入100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
吸取20ml试样溶液，置于50ml容量瓶中，加酚酞指示剂1滴，用1:1硫酸中和并过量1.5ml，加显色剂5ml,在沸水浴中加热30分钟，冷却，用水稀释至刻度，摇匀。用1cm比色皿在420nm波长处测量吸光度，从标准曲线中计算钒的含量。
3.2.4砷的测定
方法一.流动注射一氢化物发生原子吸收法[14]
一．    原理
氢化物发生可以方便地将待测元素从基体中分离、富集，并已成功地应用于分析As元素，而流动注射的应用，又克服了环境污染、试剂消耗量大等缺点，两种方法联用，大大提高了分析灵敏度。
本文采用王水分解铁矿，然后利用流动注射－氢化发生原子吸收技术测定铁矿中的砷元素。本法测定砷的检出限是0．20ng／ml，方法的RSD为2．1％。
二．仪器及仪器主要参数[15]
瓦里安SpectrAA-300型原子吸收分光光度计；
砷的空心阴极灯；瓦里安VGA-76氢化物发生器
载气压力：325Kpa； 硼氢化钾提升量：2ml/min；样品提升量：6 ml/min。
三．试剂
硼氢化纳溶液（0．8％m／V）：称取0．8g硼氢化纳于含有0．5g氢氧化钠的水溶液中，用水稀释至l00mL，现配现用。
碘化钾溶液：2O％m／V。 抗坏血酸溶液：10％m／V.。 铁底液（3％m／V〉:称取8．58g三氧化二铁溶解于l00mL盐酸中，用水稀释至200ml。
硼氢化纳、三氧化二铁为进口分析纯，氢氧化纳、盐酸、硝酸为优级纯，腆化钾、抗坏血酸为分析纯，重蒸水，砷的标准溶液（国家钢铁材料测试中心制〉。
四．分析步骤
称取1.000g铁矿样品（取制样按照IS03082，预干燥按照ISO／FDIS3087进行）于150mL烧杯中，加入30ml王水，盖上表面皿，先于低温加热至矿样大部分分解，再升高温至分解完全，蒸发近干，取下，加入10ml 1：1盐酸溶解盐类，冷却，移至100mL容量瓶中，用水稀至刻度。
分取1.00mL上述溶液于50mL容量瓶中，加6ml盐酸、5mL腆化钾溶液、5mL抗坏血酸溶液，用水稀至刻度，放置15－20min待测。分取溶液视其含量而定。同时带空白试验。
标准溶液的配制[16]：于一系列50mL容量瓶中，分别加入0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00mL标准溶液，砷的标准溶液浓度为0.1μg／mL，加入与样品含量相同的Fe底液、6mL盐酸、5mL腆化钾洛液、5mL抗坏血酸溶液，用水稀至刻度，放置15－20min待测。进行测定，记录数据。
方法二.(DDC-Ag)比色法[17]
一、原理
样品消化后，以碘化钾，氯化亚锡将高价砷还原为三价砷，然后与锌粒和酸产生的新生态氢声称砷化氢，经银盐溶液吸收后，形成红色胶态物，与标准系列比较定量。
二、试剂
1、砷的吸收：称取0.25克DDC-Ag和0.25克奎宁（C20H4O2N2）,溶于100毫升氯仿中静置过夜，必要时过滤。澄清的吸收液应贮于棕色瓶中。
2、溴化汞试纸：将滤纸剪成直径为2cm的圆片，浸泡于溴化汞乙醇溶液中。使用前取出，使其自然干燥后备用。
3、 40％酸性氯化亚锡溶液：称取20克氯化亚锡（SnCl2.2H2O），溶于12.5毫升浓盐酸中，用水稀释至50毫升。另加2颗锡粒于溶液中。
4、 10％醋酸铅溶液。
5、 醋酸铅棉花：将脱脂棉浸泡于10％醋酸铅溶液中，1小时后取出，并使之疏松，在100℃烘箱内干燥，取出置于玻璃瓶中塞紧保存备用。
6、 醋酸铅试纸：将普通滤纸浸入10％醋酸铅溶液中，1小时候取出，自然晾干，剪成条状（8×5cm），置于瓶中保存，备用。
7、无砷锌细粒。
8、浓盐酸。
9、20％碘化钾溶液。
10、10％硝酸镁溶液。
11、氧化镁；
12、砷标准溶液：精确称取预先在硫酸干燥器中干燥过的或在100℃干燥2小时的三氧化二砷0.1320克，溶于l0毫升lN氢氧化钠溶液中，加1N硫酸溶液10毫升将此溶液仔细地移入1000毫升容量瓶中， 并用水稀释至刻度。此液每毫升含0.1毫克砷。使用时可将此液稀释成每毫升含l或10mg的砷。
13、1N氢氧化钠：量取52毫升氢氧化钠饱和溶液，注入l000毫升不含二氧化碳的水中，混匀。
14、1N硫酸溶液。
三．仪器
分光光度计、150ml锥形瓶、气管、醋酸铅棉花、10ml刻度离心管
四．分析步骤
1、样品处理：按古蔡砷斑法的样品处理，所得的灰分，加水l0毫升，1：1 H2S04溶液10毫升，使残渣溶解，并过滤于100毫升容量瓶中，用水稀释至刻度。
2、样品分析：吸取一定量样品溶液(视样品中含砷量而定)置于三角烧瓶中。另准确吸取每毫升相当于1微克砷的标准溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0毫升，分别置于三角烧瓶中。在盛有样品溶液或标准溶液的三角烧瓶中各加入水60毫升，l：1H2SO4溶液15毫升，15％碘化钾溶液5毫升,40％氯化亚锡溶液2毫升，摇匀，放置10分钟后，加入锌粒6克，立即塞紧带有玻璃弯管的橡皮塞，并将出口的尖管浸插在预先加有5毫升.吸收液的比色试管中，在室温下(25℃左右)反应吸收40分钟。取下吸收管，用氯仿补足各管的吸收液的体积至5毫升。用分光光度计于500nm波长处测定光密度。根据各标准管读得的光密度绘制标准曲线。根据样品溶液测得的光密度，从标准曲线中查得相应的砷含量。

五．计算：
砷(mg／kg)=C/W×1000
C：相当于砷的标准量(mg)；W：测定时样品溶液相当样品的重
3.2.5硫的测定
方法一.等离子体原子发射光谱法[18]
一．    原理
将矿物中硫完全转化成可溶性硫酸盐存在于溶液中于ICP-AES的测量。采用“氧化性酸（硝酸-硝酸氯酸钾饱和溶液）”来做为样品的前处理工作，借助硝酸的氧化性作用，氯酸钾一方面起到氧化性作用的同时又起到最终生成的全部硫酸盐“载体”，碱金属钾对炬焰的影响要明显小钠的干扰，溶液不必采用分取稀释的方式而保证了灵敏度。
二．仪器实验条件：
RF功率-1150W；进样速度1.84ml/min；雾化压力25.0PSI；辅助气流量0.5L/min Uv12s
三．试剂
硝酸氯酸钾饱和溶液：配置时间不宜过长，实验前分取后加入无NO2溢出的硝酸配制成15%硝酸氯酸钾饱和溶液
四．分析步骤
样品处理过程：视样品含量高低称取0.1000~1.0000g样品（可凭取少量样品加入盐酸后生成H2S判断）于50ml Teflon crucible pot(或玻璃杯)中，加入20ml 15%硝酸氯酸钾饱和溶液摇匀后于电热板上加热微沸(温度不宜过高以防单质硫的生成)，过程中并摇匀数次以确保均匀溶解，样品硫含量较高在溶解过程中仍可见“银灰色颗粒”硫浮于酸液面，随溶解时间而被逐渐溶解，当溶液在剩至近5ml时补加15ml浓硝酸继续溶解至干（注意“银灰色颗粒”应完全被溶解，否则补加浓硝酸复溶）取下，冷却后加入5ml浓硝酸及适量水加热复溶可溶性硫酸盐后冷却稀释至50ml容量瓶中（10%HNO3）。建议采用过滤方式取清液于ICP-AES中测量。
方法二.硫酸钡重量法[19]
一． 原理
试样经碱熔，过滤，分离氢氧化物，在 10g/L 的盐酸酸度下，加氯化钡使成硫酸钡沉淀，
过滤、灼烧、重量法测定。试样中的钙、钡成碳酸盐沉淀除去。氟的干扰以硼酸络合抑制。
本法适用于稀土矿中 0.2%～5%硫酸的测定。
二． 试剂
1 . 氢氧化钠。 2 . 过氧化钠。 3. 碳酸钠。 4. 碳酸铵。
5. 甲基橙指示剂：1g/L 水溶液。 6. 乙醇。 7. 硼酸。
8. 盐酸：ρ约 1.19g/ml；1+1。
9 . 氯化钡溶液：100g/L 水溶液；过滤除去不溶物。
10. 硝酸银：10g/L 水溶液。
三． 分析步骤
1.测定次数
独立进行两次测定，取其平均值。
2 .空白实验