Tareas de determinación de azufre en mineral de hierro
--Método yodométrico de combustión a alta temperatura
Descripción de la tarea
El azufre es un elemento nocivo común en el mineral de hierro. El nivel de contenido de azufre se utiliza para evaluar. La calidad del acero. El azufre en el mineral de hierro existe principalmente en forma de pirita (FeS2), pirrotita (FeS1-x), yeso (CaSO4-2H2O), barita (BaSO4), etc. Durante la fundición, el azufre se reduce parcialmente a arrabio. Generalmente, se requiere que el contenido de azufre en el concentrado de mineral de hierro sea inferior al 0,3%, por lo que la determinación del azufre en el mineral de hierro es particularmente importante. En la actualidad, los principales métodos para medir el azufre incluyen el método gravimétrico de sulfato de bario, el método de neutralización de la combustión a alta temperatura, el método del contenido de yodo de la combustión a alta temperatura, el método de absorción infrarroja y el método de titulación de Coulomb. El propósito de esta tarea es aprender a determinar el contenido de azufre en el mineral de hierro utilizando el contenido de yodo de combustión a alta temperatura a través de una capacitación práctica y aprender a utilizar un horno tubular de carbón para poder registrar los registros originales de manera verdadera y estandarizada; modificar los resultados del cálculo según cifras significativas.
Implementación de tareas
1. Preparación de instrumentos y reactivos
1. Descripción del instrumento y dispositivo (Figura 2-2)
Figura 2-2 Diagrama del dispositivo quemador
(1) Alta presión botella de oxígeno.
(2) Válvula reductora de presión.
(3) Botella tampón: puede almacenar oxígeno, garantizando la seguridad y ahorrando oxígeno.
(4) Frasco de lavado alcalino: lleno de líquido de lavado de permanganato de potasio e hidróxido de potasio (pesar 30 g de hidróxido de potasio y disolverlo en 70 ml de solución saturada de permanganato de potasio) para purificar el oxígeno y eliminar el oxígeno de los gases reductores y las trazas. cantidades de dióxido de carbono. Para evitar que la solución regrese debido a los cambios de temperatura, se coloca una botella de tampón de seguridad delante.
(5) Decapado en botella: Contiene ácido sulfúrico concentrado.
(6) Torre de secado: la capa inferior se llena con cloruro de calcio anhidro, se coloca lana de vidrio a intervalos, la capa superior se llena con amianto alcalino (o cal sodada) y se coloca fibra de vidrio. la parte inferior y superior.
(7) Tubo de eliminación de polvo: algodón, utilizado para eliminar el polvo oxidado; para evitar que las chispas vuelen hacia el algodón y se incendien, se puede instalar una pequeña cantidad de asbesto en un extremo del tubo de combustión. Se debe sacudir el exceso de polvo acumulado durante el análisis.
(8) Tubo de combustión: Hay tubos cerámicos comunes y tubos cerámicos con alto contenido de aluminio, que son resistentes a altas temperaturas (1200 ± 20 ℃) y tienen una especificación de 23 mm × 27 mm × 600 mm.
(9) Barco cerámico: 88mm de largo, 14mm de ancho, 9mm de fondo.
(10) Vaso de absorción.
2. Reactivos
(1) Solución estándar de yodo (0,005 mol/L): Pesar 1,3 g de yodo y 3,5 g de yoduro de potasio, disolverlos en 100 ml de agua y diluir. a 2000 ml, agite bien y colóquelo en botellas marrones para su uso posterior. Utilice muestras estándar con contenido de azufre conocido para calibrar de acuerdo con los pasos del análisis. La fórmula de cálculo es la siguiente:
Análisis de minerales de roca
Fórmula de cálculo: T es el equivalente de azufre por mililitro. de solución estándar de yodo Cantidad, g/mL; S es el porcentaje de contenido de azufre en la muestra estándar, % V es el volumen de solución estándar de yodo consumido por la muestra estándar de titulación, mL es el volumen de solución estándar de yodo consumido; por la muestra en blanco, mL m es la masa de la muestra estándar de pesaje, g.
(2) Solución de almidón (2%): Pesar 2g de almidón, colocarlo en un vaso de precipitados de 200mL, añadir 10mL de agua para hacer una suspensión, añadir 50mL de agua hirviendo y remover, luego añadir 30mL de Ácido bórico saturado, 4 a 5 Gote de ácido clorhídrico (1,19 g/ml) y enfríe. Diluir a 100 ml, mezclar, enfriar, precipitar y tomar el sobrenadante para su uso posterior.
(3) Trióxido de tungsteno.
(4) Ácido clorhídrico (1+66).
(5) Yoduro de potasio.
2. Pasos del análisis
Pesar unos 0,5 gramos de muestra, ponerlos en un plato pequeño junto con 1 gramo de trióxido de tungsteno previamente y mezclar bien. Inyecte 80 ml de ácido clorhídrico (1+66), 1 ml de yoduro de potasio (3%) y 1 ml de almidón (2%) en la solución de absorción, titule con solución estándar de yodo para que la solución de absorción se vuelva azul claro (sin contar las lecturas) y mézclelo con la muestra de trióxido de tungsteno. Después de mezclar, transfiéralo a un recipiente de porcelana quemado a alta temperatura, coloque el recipiente de porcelana que contiene la muestra en un horno de combustión central calentado a 1250 ~ 1300 °C y conéctelo rápidamente. El tapón de goma permite que el gas se introduzca completamente en el líquido absorbente (el caudal de gas es de 2 a 3 burbujas por segundo). Dado que la introducción de dióxido de azufre hace que desaparezca el color azul de la solución, se debe agregar gota a gota una solución estándar de yodo en cualquier momento para mantener la solución de color azul claro y se debe continuar la ventilación durante 1 minuto para evitar que el color azul se desvanezca al final. punto final. Mida de 3 a 5 muestras cada vez y reemplace la solución absorbente.
Utilice la muestra como blanco de reactivo.
3. Cálculo de resultados
Análisis de minerales de roca
Donde: w (S) es la fracción másica de azufre, % es equivalente a por mililitro; de solución estándar de yodo Contenido de azufre en el medio, g/mL; V es el volumen de solución estándar de yodo consumido al titular la solución de muestra, ml V0 es el volumen de solución estándar de yodo consumido al titular la solución del blanco de muestra, ml; es la masa de la muestra pesada, g.
3. Pesar la masa de la muestra.
4. Complete el formulario de registro de calidad
Después de completar la tarea, complete los formularios 3, 4 y 5 del Apéndice I.
Análisis de la tarea
uno. El principio del método yodométrico de combustión a alta temperatura para determinar el azufre en el mineral de hierro
La muestra se quema y se descompone a una temperatura de 1250 a 1300 °C en un horno tubular de alta temperatura con flujo de aire u oxígeno. de modo que el sulfuro y todo el sulfato se conviertan en dióxido de azufre y el agua se absorba para generar sulfito. Se utiliza almidón como indicador y se titula con solución estándar de yodo.
La ecuación de reacción es la siguiente:
SO2 + H2O → H2SO3
H2SO3 + I2 + H2O → H2SO4 + 2HI
Calcio sulfato y ácido sulfúrico Las temperaturas de descomposición del bario son 1200 ℃ y 1500 ℃ respectivamente. Cuando hay sulfato presente, se debe agregar una cierta cantidad de alambre de cobre o polvo de cobre, sílice y polvo de hierro como fundente para reducir su temperatura de descomposición.
2. Procedimientos operativos y precauciones para el horno tubular de carbonización de alta temperatura
(1) Encienda la alimentación, la luz verde del controlador de temperatura está encendida, ajuste la perilla actual a la temperatura de funcionamiento requerida y el aumento del puntero de temperatura.
(2) Cuando el indicador de temperatura sube para igualar el valor de indicación de temperatura establecido, la luz verde se apaga y la luz roja se enciende. En ese momento, la temperatura del horno ha alcanzado la temperatura de funcionamiento requerida y es. en la etapa de temperatura constante.
(3) Coloque la muestra a analizar de forma plana en un pequeño bote de porcelana, colóquela en el tubo de combustión e inserte rápidamente un tapón de goma a la temperatura más alta (1200 ~ 1300 ℃) para evitar que el color blanco. el humo se emite. El gas de dióxido de azufre se introduce completamente en el líquido de absorción y se titula con una solución estándar de yodo, con el azul púrpura como punto final.
(4) Desenchufe el tapón de goma, retire el bote de porcelana y apague la alimentación.
(5) Después de lavar el gas, debe pasar por un dispositivo de secado antes de ingresar al horno para evitar que el horno se rompa.
(6) El horno recién reemplazado debe hornearse a baja temperatura antes de usarlo y luego calentarse para evitar que se agriete.
3. Precauciones para preparar la solución estándar de yodo
(1) El yodo es fácil de volatilizar y la concentración cambia rápidamente. Se debe prestar especial atención al sellado durante el almacenamiento y almacenarlo en un lugar marrón. botella en un lugar oscuro en.
(2) Evitar el contacto entre la solución de yodo y el caucho.
(3) Al preparar yodo, disuélvalo primero con yoduro de potasio y luego dilúyalo una vez completada la solución.
Pautas de laboratorio y consejos de seguridad
Las muestras deben ser finas. Si la muestra es demasiado espesa, la combustión será incompleta y la muestra no puede quedar demasiado esponjosa; de lo contrario, el calor no se podrá concentrar durante la combustión, lo que dará como resultado resultados más bajos.
La tubería entre el tubo del horno y la copa de absorción no debe ser demasiado larga y el polvo en el tubo de eliminación de polvo debe limpiarse con frecuencia para reducir el impacto de la adsorción en la medición.
Para facilitar la observación del punto final, se puede colocar una lámpara fluorescente de 8W detrás del vaso de absorción, separada por un trozo de papel blanco transparente.
La reacción de combustión del azufre generalmente es difícil de completar, es decir, existe un cierto error sistemático. Por lo tanto, se debe seleccionar la solución estándar de calibración de muestra del mismo tipo que la muestra para eliminar el sistema. error del método.
La velocidad de titulación debe controlarse adecuadamente. Cuando una gran cantidad de dióxido de carbono producido por la combustión ingresa al líquido de absorción, se observa humo blanco de dióxido de carbono sobre la copa de absorción, lo que indica que el gas de combustión ha alcanzado la absorción. taza y se deben realizar preparativos de titulación para evitar que el dióxido de azufre se escape y cause errores. Si se conoce el contenido de azufre aproximado, para evitar que se escape dióxido de azufre, después de ajustar el color del punto final, se puede agregar primero aproximadamente el 90 % de la solución de titulación estándar.
El desecante en la torre de secado no se puede empaquetar demasiado apretado, de lo contrario la ventilación será deficiente y la presión del gas frente a la torre de secado será demasiado alta, lo que provocará que se cierre la botella de lavado de gas. derramarse y provocar un accidente.
Generalmente, es suficiente que la muestra se queme durante 5 a 6 minutos. Algunas muestras necesitan aumentar el tiempo de combustión a 10 minutos, o un poco más, para garantizar que el azufre de la muestra se libere por completo.
Cuando se mide el contenido de azufre, generalmente se requiere oxigenación secundaria. Es decir, cuando el oxígeno se quema y se titula hasta el punto final, se debe dejar de inhalar oxígeno durante unos minutos, inhalar oxígeno nuevamente según el método prescrito y observar si el color azul en la copa de absorción se desvanece. , continúe titulando hasta azul claro.
Se producirán varios polvos durante el proceso de combustión. Las partículas son pequeñas y la superficie es grande. Por lo tanto, se producirá la adsorción de dióxido de azufre durante el proceso de medición. Si se mezclan partículas de trióxido de molibdeno y estaño, se puede eliminar eficazmente el fenómeno de adsorción durante el proceso de medición de azufre. El trióxido de molibdeno se conoce como antiadsorbente.
El método de suministro de oxígeno de "control previo al oxígeno y control posterior al gas" puede aumentar efectivamente la velocidad de combustión y la temperatura de la muestra, lo que favorece la oxidación completa del azufre. El dióxido se absorbe completamente, lo que es beneficioso para La reacción de titulación se desarrolla sin problemas. El flujo de oxígeno post-control apropiado es de 3 L/min.
Cuando el horno de carburación tubular se está calentando, debe calentarse lentamente, de lo contrario el tubo de combustión se romperá fácilmente.
El horno eléctrico y el controlador no deben exceder la potencia nominal cuando se usan, y la temperatura del horno no debe exceder la temperatura máxima de funcionamiento.
Ampliar y mejorar
Método de absorción infrarroja de combustión en horno de inducción de alta frecuencia
1. Principio
En presencia de fundente, se introduce oxígeno en el horno de inducción de alta frecuencia para quemar la muestra a alta temperatura. El azufre genera gas dióxido de azufre, que el oxígeno transporta a la celda de absorción infrarroja. El instrumento puede realizar automáticamente mediciones de absorción infrarroja, luego calcula y muestra los resultados. Este método es adecuado para determinar entre 0,001% y 2,00% de azufre en metales o minerales.
2. Instrumentos y reactivos
Analizador de gases por infrarrojos de alta frecuencia.
Flujo: partículas de tungsteno bajas en carbono y azufre, partículas de estaño, hierro puro.
Agente de purificación y catalizador: perclorato de magnesio anhidro, amianto cáustico, lana de vidrio, algodón absorbente, gel de sílice platinado.
Gas portador [oxígeno ≥99,5% (V/V)].
Crisol cerámico: 24 mm de diámetro. Antes de su uso se debe quemar en un flujo de oxígeno superior a 1100°C durante 1 a 1,5 horas. Sacarlo y colocarlo en un secador de amianto para preparar sosa cáustica. enfríe para su uso posterior.
Muestra de mineral: seleccione una muestra de acero o una muestra de mineral con un contenido de azufre superior al estándar de calificación de la muestra.
Muestra de hierro puro: Seleccione una muestra calificada de hierro puro con un contenido de azufre de aproximadamente 0,002%.
3. Pasos de operación
(1) Preparación: De acuerdo con las condiciones anteriores y los requisitos del manual del instrumento, prepare el oxígeno y el suministro de energía, y el instrumento se puede utilizar después de la depuración. .
(2) Estabilizar el instrumento. Ajuste y estabilice el instrumento quemando varias muestras similares a la muestra, permita que el instrumento pase por oxígeno varias veces y luego ajuste el blanco a cero.
(3) Calibre el instrumento: seleccione una muestra de mineral estándar de azufre adecuada (el contenido de azufre es mayor que la muestra que se está analizando). Pesar una cantidad adecuada de muestra (generalmente 0,100 ~ 0,200 g) y colocarla en el crisol precocido, agregar una cierta cantidad de fundente, colocar el crisol sobre el soporte del horno y elevarlo a la posición de combustión, seguir el procedimiento "automático". instrucciones especificadas en el manual del instrumento "Paso de calibración, repita la operación de la muestra de 2 a 3 veces y calibre en forma "automática". Siga los pasos de calibración "automática" hasta que los resultados de azufre en las muestras estándar se estabilicen dentro del rango de error.
(4) Calibración del blanco: Pese 1.000 g de muestra con bajo contenido de azufre (aproximadamente 0,002 %) en el crisol quemado, agregue una cierta cantidad de fundente, coloque el crisol en el soporte del horno y levántelo. En la posición de combustión, siga el paso en blanco de calibración "automática" en el manual del instrumento y repita la operación de 3 a 5 veces. Después de deducir el contenido de azufre en la muestra de hierro puro mediante la corrección del blanco "automática" (cuando el contenido de azufre en la muestra es superior al 0,001%, el valor del blanco debe ser inferior al 0,001%), el valor del blanco medido se almacena en la computadora. , y la medición se puede obtener resultados promedio con buena reproducibilidad. Después de determinar el valor en blanco, siga los pasos para calibrar el instrumento y repita la medición de una muestra de mineral. El resultado debe ser estable dentro del rango de error y luego seleccione una muestra con un contenido de azufre equivalente al de la muestra para volver a realizar la prueba. .
(5) Medición de la muestra: Pese 0,100 ~ 0,200 g de muestra en un crisol precalentado, agregue el equivalente de flujo a la muestra estándar y la muestra en blanco (generalmente 1 g de hierro puro, 2 g de partículas de tungsteno), colóquela el soporte del horno de crisol y levántelo a la posición de combustión. Opere en el paso de análisis "automático" de acuerdo con las instrucciones del instrumento, y el instrumento deducirá automáticamente la muestra en blanco. Durante el paso de análisis, el instrumento deduce automáticamente el valor en blanco y luego muestra e imprime el contenido de azufre.
4. Notas
(1) Cuando el contenido de azufre en la muestra es superior al 0,01%, no es necesario considerar el valor del blanco y el paso de "corrección del blanco". se puede omitir.
(2) Limpiar la zona de combustión con frecuencia y sustituir el tubo de cuarzo, de lo contrario el resultado será inestable.
(3) Los reactivos utilizados para la purificación de gases deben reemplazarse a tiempo.
(4) Generalmente, se deben agregar 2 g de tungsteno (o 2 g de tungsteno + 0,2 g de estaño) como fundente a las muestras de mineral de cobre, plomo y zinc, y 0,5 g a las muestras no metálicas; como coque y grafito. g Se utiliza hierro puro como fundente; se debe seleccionar un fundente adecuado para muestras especiales.