郭軍鋒

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，冶金行業(yè)也獲得了較快發(fā)展，而錳礦作為冶金工業(yè)的一種重要的基礎(chǔ)性原料礦產(chǎn)，對(duì)于錳礦的需求量也越來(lái)越大，供需矛盾日漸突出。而錳礦化學(xué)分析方法，作為錳礦資源開發(fā)利用的重要手段，加強(qiáng)對(duì)其分析方法的研究，提升錳礦成分檢測(cè)的精確性，減少錳礦檢測(cè)的時(shí)間，對(duì)緩解我國(guó)錳礦資源供需矛盾具有非常重要的意義。下面筆者結(jié)合實(shí)踐對(duì)錳礦的化學(xué)分析方法進(jìn)行探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：錳礦石；分析方法；研究

1 錳礦成分分析當(dāng)中滴定法的運(yùn)用

1.1亞硫酸鐵銨滴定法

該種方法的化學(xué)原理是使用過(guò)硫酸銨以磷酸作為介質(zhì)，在硝酸銀作為催化劑的作用之下，將錳礦石當(dāng)中的錳元素從原來(lái)的+2價(jià)氧化為+7價(jià)。之后使用N-苯代鄰氨基苯甲酸來(lái)作為指示劑，使用亞硫酸鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，直至溶液顏色呈現(xiàn)亮黃色，來(lái)作為最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，國(guó)內(nèi)錳礦研究專家韋文業(yè)先生研究使用了微波消解-硫酸亞鐵銨容量法來(lái)針對(duì)錳礦石當(dāng)中的錳元素含量進(jìn)行檢測(cè)。在該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)消化罐、磷酸的使用量、微波活力、水溶液體積、微波使用時(shí)長(zhǎng)以及氧化劑的具體使用量等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用磷酸來(lái)作為實(shí)驗(yàn)溶劑，并利用微波來(lái)進(jìn)行消解，擁有不成為焦磷酸鹽的特征，該實(shí)驗(yàn)操作更加簡(jiǎn)易，所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果精確度更高。

1.2自動(dòng)電位滴定法

該實(shí)驗(yàn)的化學(xué)原理是，把目視滴定法轉(zhuǎn)移至自動(dòng)電位滴定法當(dāng)中，目視滴定法所使用的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Mn（H2P2O7）33-+Fe2+=Mn2++ Fe3++3H2P2O72-通過(guò)該化學(xué)反應(yīng)，把錳礦石樣品進(jìn)行消解，之后把錳礦石當(dāng)中的錳元素從+2價(jià)氧化為+3價(jià)，再使用點(diǎn)位滴定儀開展滴定實(shí)驗(yàn)。我國(guó)研發(fā)了自動(dòng)電位滴定錳礦石當(dāng)中錳元素的實(shí)驗(yàn)辦法，結(jié)果顯示，該實(shí)驗(yàn)不需要進(jìn)行指示劑的使用，有效防止了指示劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所造成干擾，并且本實(shí)驗(yàn)不需要針對(duì)pH值進(jìn)行調(diào)試。針對(duì)錳礦中錳元素含量不同的樣品都可以適用。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)易，有很強(qiáng)的實(shí)用型。

1.3硝酸銨氧化法

該種方法的化學(xué)原理是：將錳礦樣本使用硝酸、磷酸以及硫酸溶解，在磷酸介質(zhì)的作用下，使用硝酸銨把錳從+2價(jià)氧化成+3價(jià)，通過(guò)N-苯代鄰氨基苯甲酸的指示效果，使用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液將樣本溶液滴定至亮黃色，接下來(lái)憑借N-苯鄰氨基苯甲酸的用量，來(lái)判定錳礦石當(dāng)中的錳元素含量。后對(duì)該方法進(jìn)行了改良，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在錳礦樣本冒煙之后自然冷卻20s左右，在進(jìn)行硝酸銨的添加，既可以保障氧化程度符合要求，同時(shí)也阻止了試樣液體所產(chǎn)生的飛濺現(xiàn)象，并且在該實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，改用基準(zhǔn)錳溶液進(jìn)行標(biāo)定，重點(diǎn)反應(yīng)變得更加靈敏，實(shí)驗(yàn)人員更加容易對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行控制，并有效針對(duì)由于指示劑使用消耗基準(zhǔn)溶液所導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差。

2 錳礦成分分析中X射線熒光光譜法的運(yùn)用

2.1粉末壓片法制樣的X射線熒光光譜法

粉末壓片法制樣的X射線熒光光譜法擁有操作技術(shù)簡(jiǎn)易、實(shí)驗(yàn)時(shí)間短、使用范圍廣、精確度較高的優(yōu)勢(shì)，能夠符合錳礦企業(yè)對(duì)錳礦石所開展的大規(guī)模成分檢測(cè)的要求。相關(guān)研究結(jié)果顯示，使用粉末壓片制樣，所制成的粉末顆粒直徑會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生十分重大的影響。在規(guī)定的范圍當(dāng)中，所制成的粉末顆粒直徑越小，他們所展現(xiàn)出的熒光強(qiáng)度便會(huì)越大。這種實(shí)驗(yàn)方式的精密度數(shù)據(jù)滿足錳礦石樣本的檢測(cè)需求，精確性很高，能夠妥善針對(duì)熔融狀態(tài)下玻璃片需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間的問(wèn)題進(jìn)行處理，同時(shí)，單個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本就可以完成多組成分的分析檢測(cè)。

2.2熔融玻璃片制樣的x射線熒光光譜法

熔融玻璃片制樣是我國(guó)檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)所使用的一種制樣方法，使用X射線熒光光譜儀來(lái)針對(duì)高碳錳爐渣當(dāng)中的錳、鐵、三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鎂以及氧化鈣成分含量進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)顯示該方法精確度較高，適合針對(duì)高碳錳爐渣當(dāng)中的成分開展分析。

3 原子吸收光譜法在錳礦成分分析當(dāng)中的運(yùn)用

在上文所提到的各種實(shí)驗(yàn)類型當(dāng)中，針對(duì)鈣、鎂元素的檢測(cè)往往都存在有一定的困難，若使用化學(xué)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程往往極為復(fù)雜，并且結(jié)果準(zhǔn)確性明顯偏低。而該實(shí)驗(yàn)技術(shù)針對(duì)錳礦石當(dāng)中的鈣、鎂元素的含量檢測(cè)有極佳的效果。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)該方法可以針對(duì)錳礦當(dāng)中0.1%-15%鎂、鈣元素進(jìn)行精確檢測(cè)。

火焰原子吸收的辦法，是我國(guó)較為常見的錳礦成分分析實(shí)驗(yàn)，但針對(duì)大理巖當(dāng)中的錳元素進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，因?yàn)榇罄韼r當(dāng)中富含的鈣元素會(huì)對(duì)火焰原子的吸收行為產(chǎn)生極大程度的影響，后經(jīng)試驗(yàn)研究，使用飽和消除法可以有效解決這一問(wèn)題。該解決辦法是在針對(duì)大理巖當(dāng)中錳元素進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，令標(biāo)準(zhǔn)溶液與試劑當(dāng)中的鈣離子濃度保持一致，這樣便可以有效消除原子吸收光譜法在錳礦成分分析當(dāng)中檢測(cè)過(guò)程中鈣元素對(duì)錳元素的干擾現(xiàn)象，不僅效果良好，其誤差也在可控范圍。

4 ICP-AES法在錳礦檢測(cè)中的運(yùn)用

該方法利用氫氣來(lái)作為載體首先把錳礦石樣本帶入霧化系統(tǒng)當(dāng)中開展霧化處理，錳礦石樣本在經(jīng)過(guò)霧化處理之后，會(huì)形成氣溶膠狀物，之后再將樣本送入到等離子體軸向通道之中，在這極度高溫并充斥惰性氣體的環(huán)境當(dāng)中，錳礦石樣本得到的充分的蒸發(fā)、電離、原子化和激發(fā)，散發(fā)出了錳礦石樣本當(dāng)中所含有的全部元素的特征光譜，依照特征光譜的類型以及強(qiáng)度，試驗(yàn)人員便能夠開展對(duì)錳礦石樣品的成分種類和成分含量檢測(cè)。而且，能夠同時(shí)針對(duì)待測(cè)錳礦當(dāng)中多種元素的含量進(jìn)行分析。

但針對(duì)錳礦石進(jìn)行消解的過(guò)程中，通常使用混酸來(lái)作為消解試劑，其操作流程往往十分繁瑣，并且針對(duì)錳礦石當(dāng)中一些容易揮發(fā)的物質(zhì)，其檢測(cè)結(jié)果往往存在有很大的誤差。為了能夠防止這些缺點(diǎn)，使用高壓密封容器來(lái)對(duì)錳礦樣本進(jìn)行消解，通過(guò)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)對(duì)錳礦樣本當(dāng)中的元素的含量進(jìn)行檢測(cè)，添加了和基本匹配的混合標(biāo)準(zhǔn)試劑來(lái)作為成分檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中的校準(zhǔn)曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，分析結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)值相似程度極高，誤差遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，符合針對(duì)錳礦開展日常成分檢測(cè)分析的要求。

針對(duì)錳礦石當(dāng)中高含量的其他難熔金屬，若使用混合酸，則很難達(dá)到完全消解的效果，實(shí)驗(yàn)室便需要使用堿熔消解法來(lái)對(duì)這些錳礦石樣本進(jìn)行消解。有學(xué)者針對(duì)此問(wèn)題，選擇使用過(guò)氧化鈉來(lái)作為實(shí)驗(yàn)的堿熔劑，將錳礦石和堿熔劑投入坩堝當(dāng)中進(jìn)行高溫加熱處理，在使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對(duì)錳礦石當(dāng)中難熔金屬元素進(jìn)行分析，其檢測(cè)獲取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)值之間誤差很小，符合針對(duì)錳礦石當(dāng)中難熔金屬的檢測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。