CN102323264B - 一种测定铁矿石中硫含量的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测定铁矿石中硫含量的方法，该方法通过将空气通过浓度范围为96～98％浓硫酸液体一和溶有5～8g重铬酸钾的96～98％浓硫酸液体二后，再与高温下的硫反应生成二氧化硫气体，用酸性淀粉溶液吸收二氧化硫气体并以碘酸钾标准溶液滴定，根据所消耗碘酸钾标准溶液的体积，计算出硫的质量分数。与现有技术相比，本发明的有益效果是：该方法将空气通过浓硫酸和重铬酸钾-硫酸后，能够有效的将空气中的水蒸气和二氧化碳去除，空气取材方便，成本低廉，氧气相对于空气价格昂贵得多，使用空气作为气源，相对于使用氧气作为气源提高了安全系数。

Description

一种测定铁矿石中硫含量的方法及装置

技术领域

本发明涉及测定铁矿石中硫含量的方法，具体的说，是一种利用空气为反应气源并结合氧气燃烧碘量法测定铁矿石中硫含量的方法。

背景技术

硫是铁矿石中经常需要测定含量的元素之一，在铁或钢中若含有残存的硫，会降低抗张强度，使钢在高温下变脆，为了使铁或钢脱硫，需增加燃料和溶剂的消耗，所以硫对于铁或钢是一种有害杂质，必须严格控制其含量。

测硫的方法有硫酸钡重量法、EDTA容量法、燃烧碘量法等，用得最多的是氧气燃烧碘量法。但是对于许多偏远地区，氧气昂贵、稀缺，而且搬运困难，保存和操作都十分不便，如果能将取材方便的空气用于测定的反应气源，则大大方便了探矿工程人员和矿产品研究人员。众所周知，空气的主要成分为氮气和氧气，还有极少量的氡、氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体，水蒸气、二氧化碳和尘埃等。空气中的氮气和稀有气体在化学反应中极少和其它物质发生反应，所以只要将空气中的水蒸气和二氧化碳等杂质去除，就可以保证较为准确的测定出铁矿石中硫的含量。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定铁矿石中硫含量的方法及装置，该装置能够有效的将空气中水蒸气和二氧化碳等杂质去除，并能够准确测出铁矿石中硫的含量。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种测定铁矿石中硫含量的方法，该方法将空气通过盛有(比重1.84)浓硫酸的洗气瓶一(液面高度为瓶高的三分之一)和(5g重铬酸溶于100ml浓硫酸中)盛有重铬酸钾-硫酸的洗气瓶二后，再与高温下的硫反应生成二氧化硫气体，用酸性淀粉溶液吸收二(液面高度为瓶高的三分之一)氧化硫气体并以碘酸钾标准溶液滴定，根据所消耗碘酸钾标准溶液的体积，计算出硫的质量分数。

该方法具体步骤如下：

1)将管式炉升温至1250-1300℃，称取适量待测试样，将待测试样放置于瓷舟中，且在待测样品表面覆盖助熔剂，确定滴定度，配制吸收液和标准滴定溶液，将吸收液和标准滴定溶液注入到吸收液储液瓶和标准溶液储液瓶中；

2)向储气罐下层罐体内添水，水位要没过水管的下端开口位置，然后开启真空泵，向储气罐下层罐内充气；

3)开启吸收液储液瓶与吸收瓶之间的液体阀门二，使吸收瓶内盛有适量吸收液，然后开启气阀一、气阀二、气阀三，通入空气，在吸收瓶中加入一滴二氯化锡溶液使吸收液蓝色退去，再滴入标准溶液使吸收液呈浅蓝色，关闭气阀二、气阀三，停止送气；

4)将盛待测试样的磁舟推入磁管的高温处，预热0.5～1分钟，然后依次开启气阀二、气阀三，开始通气，当吸收液浅蓝色褪色时，立即用标准溶液滴定吸收液至浅蓝色，滴定时使始终保持吸收液呈浅蓝色，待吸收液褪色减慢时，相应降低滴定速度，待吸收液呈不褪色时，关闭气阀二，停止通气，再打开气阀二，通气，如此间歇通气三次后，吸收液色泽仍保持浅蓝色1～2分钟不变为滴定终点，读取消耗碘酸钾标准溶液毫升数V， $S\%=\frac{V\×T}{m\×{10}^3}\×100$

式中：S％-测定试样中硫的质量百分含量，％；

V-滴定试样中消耗的碘酸钾标准溶液体积，ml；

T-滴定度，单位体积碘酸钾标准溶液相当于硫的质量，mg/ml；

m-试样的质量g。

实现所述方法的测定铁矿石中硫含量的装置，包括真空泵、储气罐、缓冲瓶、洗气瓶一、洗气瓶二、干燥塔、管式炉、热电偶、温控仪、变压器、瓷管、瓷舟、吸收瓶、吸收液储液瓶、标准溶液储液瓶、自动调零滴定管，洗气瓶一内盛有浓硫酸，洗气瓶二内盛有重铬酸钾-硫酸，干燥塔内上部为碱石灰；下部为无水氯化钙；中间和两端气体出入口处均设有玻璃丝，储气罐为上下两层罐体结构；上层罐体设有插入下层罐体的水管，且上层罐体顶部设有开口，下层罐体内设有水位没过水管下端开口的水，真空泵采用通气管依次与储气罐、缓冲瓶、洗气瓶一、洗气瓶二、干燥塔连接，瓷管的一端与干燥塔连接；另一端与吸收瓶连接，管式炉内设有瓷管，瓷管内设有瓷舟，管式炉上设有热电偶，热电偶与温控仪连接，变压器分别与温控仪和管式炉连接，吸收瓶与吸收液储液瓶连接；吸收瓶还通过自动调零滴定管与标准溶液储液瓶连接，在储气罐与缓冲瓶之间、干燥塔与瓷管之间、瓷管与吸收瓶之间分别设有气阀一、气阀二、气阀三。

所述的吸收瓶下端还与废液瓶连通，且吸收瓶与废液瓶之间设有液体阀门一。

所述的吸收瓶与吸收液储液瓶之间设有液体阀门二。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)该方法将空气通过浓度范围为96～98％浓硫酸液体一和溶有5～8g重铬酸钾的96～98％浓硫酸液体二后，能够有效的将空气中的水蒸气和二氧化碳去除，进而空气中只剩下氧气、氮气和少量的稀有气体，将去除二氧化碳和水蒸气的空气通入高温状态下的硫后，硫只能与氧气反应生成二氧化硫气体，其它的氮气和少量的稀有气体尽管在高温下但是不与硫发生反应，所以不影响滴定量，进而准确的测定了试样中的硫含量；由于该方法对于空气的有效处理，使得空气能够作为反应气源直接参与到硫的测定中，解决了氧气稀缺，而且搬运和保存不便等一系列问题，我国铁矿资源丰富，分布范围广，在如今自然资源短缺的情况下，对于铁矿资源的勘探和开采需求量大，尤其是在偏远的山区，氧气气源更不容易保存和搬运，要是用氧气作为气源来测定铁矿石中硫的含量的话更为困难。因此，该方法为铁矿石中硫含量的测定提供了方便；

2)空气取材方便，成本低廉，氧气相对于空气价格昂贵得多；

3)使用空气作为气源，相对于使用氧气作为气源提高了安全系数。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-真空泵  2-储气罐  3-缓冲瓶  4-洗气瓶一  5-洗气瓶二  6-干燥塔7-管式炉  8-热电偶  9-温控仪  10-变压器  11-瓷管  12-瓷舟  13-吸收瓶14-吸收液储液瓶  15-标准溶液储液瓶  16-自动调零滴定管  17-废液瓶  18-气阀一  19-气阀二  20-气阀三  21-液体阀门一  22-液体阀门二

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

一种测定铁矿石中硫含量的方法，该方法将空气通过盛有96～98％浓硫酸的洗气瓶一4和盛有溶有5～8g重铬酸钾的96～98％浓硫酸液体二的洗气瓶二5后，再与高温下的硫反应生成二氧化硫气体，用酸性淀粉溶液吸收二氧化硫气体并以碘酸钾标准溶液滴定，根据所消耗碘酸钾标准溶液的体积，计算出硫的质量分数。

见图1，测定铁矿石中硫含量的装置，包括真空泵1、储气罐2、缓冲瓶3、洗气瓶一4、洗气瓶二5、干燥塔6、管式炉7、热电偶8、温控仪9、变压器10、瓷管11、瓷舟12、吸收瓶13、吸收液储液瓶14、标准溶液储液瓶15、自动调零滴定管16，洗气瓶一4内盛有浓硫酸，洗气瓶二5内盛有重铬酸钾-硫酸，干燥塔6内上部为碱石灰；下部为无水氯化钙；中间和两端气体出入口处均设有玻璃丝，储气罐2为上下两层罐体结构，上层罐体设有插入下层罐体的水管，且上层罐体顶部设有开口；下层罐体内盛有水位没过水管下端开口的水，真空泵1采用通气管依次与储气罐2、缓冲瓶3、洗气瓶一4、洗气瓶二5、干燥塔6连接，瓷管11的一端与干燥塔6连接；另一端与吸收瓶13连接，瓷管11设于管式炉7内，瓷管11内设有瓷舟12，管式炉7上设有热电偶8，热电偶8与温控仪9连接，变压器10分别与温控仪9和管式炉7连接，吸收瓶13与吸收液储液瓶14连接；吸收瓶13还通过自动调零滴定管16与标准溶液储液瓶15连接，在储气罐2与缓冲瓶3之间、干燥塔6与瓷管11之间、瓷管11与吸收瓶13之间分别设有气阀一18、气阀二19、气阀三20，吸收瓶13下端还与废液瓶17连通，且吸收瓶13与废液瓶17之间设有液体阀门一21，吸收瓶13与吸收液储液瓶14之间设有液体阀门二22。

一种测定铁矿石中硫含量的方法，具体步骤如下：

1)将管式炉7升温至1250-1300℃，称取适量待测试样，将待测试样放置于瓷舟12中，且在待测样品表面覆盖助熔剂；

确定滴定度：称取三份与待测试样基本相似、含量相近的标准试样，按燃烧碘量法分别测定，三份标准试样所消耗碘酸钾标准溶液不超过0.20ml，取平均值，即可求得碘酸钾标准溶液的滴定度。

$T=\frac{S\%}{V}$

式中：T-称样重相同时每毫升碘酸钾标准溶液相当硫的百分含量；

      S％-标准样品中硫的质量百分含量；

      V-滴定标样消耗碘酸钾ml数。

配制吸收液：工业天平称取适量淀粉以少量水调匀，徐徐注入100～110ml沸水中，煮沸2～3分钟，冷却、此为C₁溶液；工业天平称取6～8g碘化钾以水溶解，此为C₂溶液。将上述C₁、C₂两溶液混合后，加入比重1.18～1.19的浓盐酸23～25ml，以水稀释至5L即为吸收液，摇匀、备用；

配制标准滴定溶液：移取100～110ml浓度为0.006～0.01mol/L的碘酸钾标准溶液加入1～2g碘化钾，用水稀释至1L，摇匀、放置2日后使用，让碘酸钾充分溶解，浓度稳定；

将吸收液和标准滴定溶液注入到吸收液储液瓶14和标准溶液储液瓶15中；

2)向储气罐2下层罐体内添水，水位要没过水管的下端开口位置，然后开启真空泵1，向储气罐2下层罐内充气；

3)开启吸收液储液瓶14与吸收瓶13之间的液体阀门二22，使吸收瓶13内盛有120～140ml吸收液，然后开启气阀一18、气阀二19、气阀三20，通入空气，在吸收瓶13中加入0.1～0.3ml二氯化锡溶液使吸收液蓝色退去，因为二氯化锡是还原剂，消除吸收液中过量碘化钾的影响，再滴入标准溶液至吸收液呈浅蓝色，关闭气阀二19、气阀三20，停止送气；

4)将盛有试样的磁舟12推入磁管11的高温处，预热1分钟，然后依次开启气阀二19、气阀三20，开始通气，当吸收液浅蓝色褪色时，立即用标准溶液滴定吸收液至浅蓝色，滴定时使始终保持吸收液呈浅蓝色，待吸收液褪色减慢时，相应降低滴定速度，待吸收液呈不褪色时，关闭气阀二19，停止通气，再打开气阀二19，通气，如此间歇通气三次后，吸收液色泽仍保持浅蓝色1～2分钟不变为滴定终点，读取消耗碘酸钾标准溶液毫升数V， $S\%=\frac{V\×T}{m\×{10}^3}\×100$

式中：S％-测定试样中硫的质量百分含量，％；

      V-滴定试样中消耗的碘酸钾标准溶液体积，ml；

      T-滴定度，单位体积碘酸钾标准溶液相当于硫的质量，mg/ml；

      m-试样的质量g。

下面通过实例详细说明本发明，但本发明并不限于此。

实施例中所用的试剂配制方法如下：

1、配制吸收液：工业天平称取2g淀粉以5ml水调匀，徐徐注入100ml沸水中，煮沸2分钟，冷却、此为C₁溶液；工业天平称取6g碘化钾以水溶解，此为C₂溶液。将上述C₁、C₂两溶液混合后，加入比重1.19的浓盐酸25ml，以水稀释至5L即为吸收液，摇匀、备用；

2、配制标准滴定溶液：移取100ml浓度为0.01mol/L的碘酸钾标准溶液加入2g碘化钾，用水稀释至1L，摇匀、放置2日后使用，让碘酸钾充分溶解，浓度稳定；

同样的试样采用不同气源的测定结果见表1。

同样的标样采用不同气源的测定结果见表2。

表1

样品号	空气燃烧碘量法S％	氧气燃烧碘量法S％
			Fe-1	0.31	0.32
Fe-2	0.35	0.35
			Fe-3	0.45	0.44
Fe-4	0.48	0.49
			Fe-5	0.53	0.53
Fe-6	0.55	0.55
			Fe-7	0.67	0.67
Fe-8	0.85	0.85

表2

Claims (3)

1.一种测定铁矿石中硫含量的方法，其特征在于，该方法将空气通过浓度范围为96～98％浓硫酸液体一和溶有5～8g重铬酸钾的96～98％浓硫酸液体二后，再与高温下的硫反应生成二氧化硫气体，用酸性淀粉溶液吸收二氧化硫气体并以碘酸钾标准溶液滴定，根据所消耗碘酸钾标准溶液的体积，计算出硫的质量分数；该方法具体步骤如下：

1）测定铁矿石中硫含量的装置，包括真空泵、储气罐、缓冲瓶、洗气瓶一、洗气瓶二、干燥塔、管式炉、热电偶、温控仪、变压器、瓷管、瓷舟、吸收瓶、吸收液储液瓶、标准溶液储液瓶、自动调零滴定管，洗气瓶一内盛有液体一，洗气瓶二内盛有液体二，干燥塔内上部为碱石灰；下部为无水氯化钙；中间和两端气体出入口处均设有玻璃丝，储气罐为上下两层罐体结构，上层罐体设有插入下层罐体的水管，且上层罐体顶部设有开口；下层罐体内盛有水位没过水管下端开口的水，真空泵采用通气管依次与储气罐、缓冲瓶、洗气瓶一、洗气瓶二、干燥塔连接，瓷管的一端与干燥塔连接；另一端与吸收瓶连接，瓷管设于管式炉内，瓷管内设有瓷舟，管式炉上设有热电偶，热电偶与温控仪连接，变压器分别与温控仪和管式炉连接，吸收瓶与吸收液储液瓶连接；吸收瓶还通过自动调零滴定管与标准溶液储液瓶连接，在储气罐与缓冲瓶之间、干燥塔与瓷管之间、瓷管与吸收瓶之间分别设有气阀一、气阀二、气阀三；

2）将管式炉升温至1250-1300℃，称取适量待测试样，将待测试样放置于瓷舟中，且在待测样品表面覆盖助熔剂，确定滴定度，配制吸收液和标准滴定溶液，将吸收液和标准滴定溶液分别注入到吸收液储液瓶和标准溶液储液瓶中；

3）向储气罐下层罐体内添水，水位要没过水管的下端开口位置，然后开启真空泵，向储气罐下层罐内充气；

4）开启吸收液储液瓶与吸收瓶之间的液体阀门二，使吸收瓶内盛有适量吸收液，然后开启气阀一、气阀二、气阀三，通入空气，在吸收瓶中加入一滴二氯化锡溶液使吸收液蓝色退去，再滴入标准溶液使吸收液呈浅蓝色，关闭气阀二、气阀三，停止送气；

5）将盛待测试样的磁舟推入磁管的高温处，预热0.5～1分钟，然后依次开启气阀二、气阀三，开始通气，当吸收液浅蓝色褪色时，立即用标准溶液滴定吸收液至浅蓝色，滴定时使始终保持吸收液呈浅蓝色，待吸收液褪色减慢时，相应降低滴定速度，待吸收液不褪色时，关闭气阀二，停止通气，再打开气阀二，通气，如此间歇通气三次后，吸收液色泽仍保持浅蓝色1～2分钟不变为滴定终点，读取消耗碘酸钾标准溶液毫升数V， $S\%=\frac{V\×T}{m\×{10}^3}\×100$

式中： S％—测定试样中硫的质量百分含量，％；

V—滴定试样中消耗的碘酸钾标准溶液体积，ml；

T—滴定度，单位体积碘酸钾标准溶液相当于硫的质量，mg/ ml；

m—试样的质量g。

2.实现权利要求1所述方法的测定铁矿石中硫含量的装置，其特征在于，包括真空泵、储气罐、缓冲瓶、洗气瓶一、洗气瓶二、干燥塔、管式炉、热电偶、温控仪、变压器、瓷管、瓷舟、吸收瓶、吸收液储液瓶、标准溶液储液瓶、自动调零滴定管，洗气瓶一内盛有96～98％浓硫酸，洗气瓶二内盛有溶有5～8g重铬酸钾的96～98％的浓硫酸，干燥塔内上部为碱石灰；下部为无水氯化钙；中间和两端气体出入口处均设有玻璃丝，储气罐为上下两层罐体结构；上层罐体设有插入下层罐体的水管，且上层罐体顶部设有开口，下层罐体内设有水位没过水管下端开口的水，真空泵采用通气管依次与储气罐、缓冲瓶、洗气瓶一、洗气瓶二、干燥塔连接，瓷管的一端与干燥塔连接；另一端与吸收瓶连接，管式炉内设有瓷管，瓷管内设有瓷舟，管式炉上设有热电偶，热电偶与温控仪连接，变压器分别与温控仪和管式炉连接，吸收瓶与吸收液储液瓶连接；吸收瓶还通过自动调零滴定管与标准溶液储液瓶连接，在储气罐与缓冲瓶之间、干燥塔与瓷管之间、瓷管与吸收瓶之间分别设有气阀一、气阀二、气阀三；所述的吸收瓶与吸收液储液瓶之间设有液体阀门二。

3.根据权利要求2所述的测定铁矿石中硫含量的装置，其特征在于，所述的吸收瓶下端还与废液瓶连通，且吸收瓶与废液瓶之间设有液体阀门一。

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