铁矿石中铁检测的常用化学分析方法及操作步骤

铁矿石是钢铁工业的核心原料，铁含量直接决定其品质等级与利用价值，精准检测铁含量是矿石贸易、生产工艺控制的关键环节。目前，铁矿石中铁检测的常用化学方法包括重铬酸钾滴定法（经典容量法）、邻菲罗啉分光光度法（微量分析）及EDTA络合滴定法（多元素体系），这些方法各有适用场景与操作要点。本文将逐一拆解每种方法的原理、具体步骤及关键注意事项，为实验室提供可落地的技术指导。

重铬酸钾滴定法：高含量铁的经典准确测定

重铬酸钾滴定法是铁矿石铁含量检测的“金标准”，适用于铁含量>5%的试样，核心原理是氧化还原反应：用SnCl₂将Fe³+还原为Fe²+，过量SnCl₂用HgCl₂除去（生成Hg₂Cl₂白色沉淀），再以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定Fe²+，终点为溶液由浅绿变紫蓝。

操作第一步是试样分解：称取0.2g（精确到0.0001g）粒度≤0.074mm的干燥试样，放250ml烧杯中加20ml浓盐酸，盖表面皿低温加热至溶解（若有残渣，滴2-3滴浓硝酸助溶，再加热至近干除硝酸）。趁热滴10%SnCl₂至试液黄变浅黄，再用0.5%SnCl₂滴至浅黄色消失（避免过量），立即冷却。

接下来除过量Sn²+：加10ml饱和HgCl₂，摇匀静置3-5分钟（待Hg₂Cl₂沉淀完全）。然后加15ml硫酸-磷酸混合酸（1:1:2），目的是稀释并消除Fe³+的黄色干扰（磷酸与Fe³+形成无色络合物）。最后加3-5滴0.2%二苯胺磺酸钠，用K₂Cr₂O₇标准液滴定至紫蓝色稳定，记录体积。

注意事项：HgCl₂剧毒，废液需加硫化钠处理后排放；若要环保，可用TiCl₃代替SnCl₂，以Na₂WO₄为指示剂（试液蓝变无色表示Fe³+还原完全），再用K₂Cr₂O₇滴定，避免汞污染。此外，SnCl₂必须趁热滴加，否则还原效率降低。

邻菲罗啉分光光度法：微量铁的灵敏检测

邻菲罗啉法适用于铁含量0.01%-1%的试样，原理是Fe²+与邻菲罗啉形成橙红色络合物，在510nm处有最大吸光度，符合朗伯-比尔定律。该方法灵敏度高，适合低品位矿石或痕量铁分析。

操作步骤：称0.1g试样放100ml烧杯，加10ml盐酸（1+1）和2ml硝酸，加热溶解（有残渣则过滤，滤液蒸发至近干）。冷却后转100ml容量瓶，加5ml 10%盐酸羟胺（还原Fe³+为Fe²+），摇匀放10分钟。加10ml 1mol/L乙酸铵缓冲液（调pH4-6），再加5ml 0.1%邻菲罗啉，加水定容，摇匀放20分钟显色。

比色环节：以空白液（不加试样，其余步骤相同）为参比，用1cm比色皿在分光光度计510nm处测吸光度。根据铁标准曲线（用已知浓度铁标液按同步骤显色，绘吸光度-浓度曲线）查得试样铁含量。

关键控制要点：pH必须在4-6之间（pH<4络合弱，pH>6Fe²+水解）；若有Al³+、Ca²+干扰，加5ml 10%柠檬酸钠掩蔽；邻菲罗啉需纯（有颜色则重结晶），否则背景吸光度高。此外，显色时间要足够（20分钟），确保络合物稳定。

EDTA络合滴定法：多元素体系的铁分析

EDTA法适用于铁含量1%-10%且含Ti、Al等共存元素的试样，原理是pH1.8-2.0时，EDTA与Fe³+1:1络合，磺基水杨酸为指示剂（Fe³+与指示剂形成紫红络合物，滴定终点EDTA夺取Fe³+，溶液变亮黄）。

操作第一步：称0.5g试样放250ml烧杯，加20ml盐酸（1+1）加热溶解，加2ml硝酸助溶后蒸发至近干。加水50ml煮沸，加2ml 30%过氧化氢（氧化Fe²+为Fe³+），再煮沸2分钟除过量过氧化氢。

调节pH：用氨水（1+1）调至刚出现Fe(OH)₃沉淀（微浑浊），立即加10ml盐酸（1+10）溶解，此时pH约1.8-2.0。加10滴10%磺基水杨酸，加热至60-70℃（温度低反应慢，温度高EDTA分解），用0.02mol/L EDTA标液滴定至亮黄色，记录体积。

注意事项：Ti⁴+干扰时，加5ml 5%苦杏仁酸掩蔽；Al³+在pH1.8-2.0不络合，无干扰。pH控制是关键——用pH计验证，若pH<1.8，EDTA与Fe³+络合不完全；pH>2.0，Fe³+水解导致终点不明显。此外，滴定温度需保持60-70℃，否则指示剂变色滞后。

方法选择的核心考量因素

选方法先看铁含量：高含量（>5%）用重铬酸钾滴定法，准确且重现性好；微量（0.01%-1%）用邻菲罗啉分光光度法，灵敏度高；中低含量（1%-10%）且有干扰元素用EDTA法，无需复杂分离。

再看共存元素：若有Ti⁴+，EDTA法加苦杏仁酸即可掩蔽；若有Al³+，EDTA法在pH1.8-2.0下不受影响；若干扰少，重铬酸钾法更快捷。

还要看实验室条件：分光光度法需紫外可见分光光度计，若没有则选滴定法；重铬酸钾法需处理汞废液，若环保要求高，用TiCl₃改进法；EDTA法仅需基础玻璃器皿，适合大部分实验室。

最后看效率：批量试样选重铬酸钾或EDTA滴定法，操作快；微量分析选邻菲罗啉法，虽需绘标准曲线，但结果精准。总之，方法选择要平衡准确性、效率与实验室实际能力。