硫铁矿中水分含量及有效硫的测定探讨
作者：贺红举，李勇宣
来源：《现代经济信息》 2017年第15期
贺红举李勇宣河南化工技师学院
摘要：硫酸工业在化工行业和国民经济中占有重要地位。

硫酸的制取通常以硫铁矿为原料
制取工业硫酸。

在原料的各项分析中，矿料中的水分含量和有效硫含量，直接影响整个生产系
统工艺参数的稳定及产品的产量和质量，是两项重要的分析化验内容。

硫铁矿中水分的测量方
法一般采用取样烘干测定，有效硫含量的测量方法一般采用碱滴定法测定。

本文将简述这两项
分析化验项目的测定方法。

关键词：硫酸；硫铁矿；水分含量；有效硫；碱滴定法
中图分类号：TQ111.14文献识别码：A文章编号：1001-828X(2017)022-0-02
前言
硫酸素有“工业之母”之称，在国民经济各部门有着广泛用途，诸如——石油精制，金属
材料的酸洗，铜、铝、锌等有色金属的提炼，纺织品的漂白、印染、毛皮的鞣制，淀粉的生产，除草剂、炸药等的制造都需要大量的硫酸。

据统计，化工工业本身使用的硫酸量为最大，占总
产量的70%~80%，其中化学肥料所用量占30%~60%。

由此可见，硫酸在国民经济中占有十分重要的地位。

硫酸的工业生产，基本上有两种方法，即亚硝基法和接触法，由于亚硝基法工艺落后，已
被接触法工艺全部替代。

目前，世界各国生产硫酸的原料主要有硫铁矿、硫磺及其它含硫原料(包括硫酸盐和冶炼气等)。

通常以硫铁矿为生产原料进行硫酸的工业生产。

在原料预处理阶段，为保证沸腾炉内的炉
气成份均一，符合制酸工艺要求，需要经过配矿工序，即将贫矿、富矿、尾砂等物料按比例混
合后入炉焙烧——硫铁矿矿料含水一般低于5%，尾砂含水量高达15~18%,沸腾炉干法加料要求
湿度(含水)在6%以内。

所以，硫铁矿水分含量的测定是日常生产原料分析中的一项重要分析内容。

而硫铁矿中硫含量的多少是影响沸腾炉燃烧效果、产品产量的重要因素，所以，有效硫的
测定同样是原料分析中的一项重要分析内容。

下面就结合工作实践，谈一下硫铁矿中水分含量的测定和有效硫的测定方法。

一、硫铁矿中水分含量的测定
(一)概述
根据水分与岩石、矿物的结合形态不同，一般将水分区分为吸附水和化合水两类。

吸附水
常以符号H2O-表示，化合水则以H2O+表示。

吸附水，又称吸着水、吸湿水、湿存水、非化合水等，存在于矿物岩石的表面或孔隙中，形成很薄的膜，它不参与矿物组成的晶体构成，在低温烘干时就容易逸出除去。

吸附水的量与矿物的性质(主要是其吸水性)、试样加工的程度(主要是粒度的大小)、环境的湿度及存放的时间等有关。

化合水，包括结晶水和结构水两部分。

由于与本测定无关，这里不赘述。

(二)方法提要
化工产品中水分的测定，通常用烘干法、卡尔费休法、共沸蒸馏法、气相色谱法等。

烘干法是测定固体化工产品中吸附水含量的通用方法，适用于稳定性好的无机化工产品、化学试剂、化肥等产品中水分含量的测定。

烘干法是指：取样品于105~110℃温度下烘2h；对于含水分多或易被氧化的样品，宜在真空恒温干燥箱中干燥后称重测定或较低温度(60~80℃)下烘干测定。

由于吸附水并非矿物内的固定组成，因此在计算总量时，该组分不参与计算总量。

(三)测定程序
称取试样约100g(称准至0.1 g)均匀地平铺于一已知重量、直径120mm的培养皿中，置于100~105℃烘箱内(靠近温度计处)烘2h，取出移置于干燥器内冷却0.5h 后称量。

再于60~80℃条件下烘1h后称量，直到两次称量之差不大于0.2g。

(四)计算和结果的表示
水分(X)以重量百分数表示，按下式计算：
m0 -- m1
X= -------- ×100
m0
式中 m0———干燥前试样质量，g
m1———干燥后试样质量，g
二、硫铁矿中有效硫的测定
(一)概述
岩石矿物中硫的测定，在一般情况下只测定总硫量，有些需要分别测定硫酸盐硫，硫化物硫(或黄铁矿硫)等。

测定硫的化学分析方法有BaSO4沉淀-重量法、PbSO4沉淀-EDTA滴定法和燃烧分解-碘滴定法或碱滴定法等。

其中，碘滴定法和碱滴定法是将燃烧分解时释放出来的SO2用水溶液吸收，然后用I2标准溶液或碱标准溶液进行滴定。

碘滴定法适用于低于1%硫的样品分析，碱滴定法适用于较高含量的测定。

本文所述为碱滴定法。

(二)方法提要
试样在850℃空气流中燃烧，单体硫与硫化物中硫转变为二氧化硫气体逸出，用过氧化氢
溶液吸收并氧化成硫酸，以甲基红-次甲基蓝为混合指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定。

(三)试剂和溶液
1.过氧化氢：3%溶液；
2.无水氯化钙：化学纯，固体；
3.烧碱石棉：化学纯，粒状；
4.甲基红-次甲基蓝混合指示剂；
5.酚酞指示剂；
6.盐酸：(1+1)溶液；
7.邻苯二甲酸氢钾：基准试剂；
8.0.1000mol/L NaOH标准溶液。

(四)仪器和装置
1.高温管式电炉：SRJK-2-13型；
2.瓷舟H-3型。

使用前应在(1+1)盐酸溶液中煮沸，用水洗净，烘干。

在900℃预先灼烧1h；
3.锥形瓷管N21号，内径18mm、外径22mm 。

锥形部分细管长50 mm，外径7 mm，总长约
为600 mm；
4.测温毫伏计和相应配用的热电偶；
5.有效硫含量测定的总装置；
6.管式电炉的装置；
7.二氧化硫吸收装置。

(五)测定程序
1.装置试漏
测定仪器装好后，在抽气的情况下，从分液漏斗注入60~70ml水，关闭漏斗旋塞，将空气
流量调节在0.8L/min左右，然后封闭干燥器进气口，此时从洗涤器逸出的气泡逐渐减少至停止，或流量计转子于零位不动，则说明装置严密不漏气，否则，须检查并调整至不漏气为止。

打开
干燥器进口，将废液抽弃。

2.溶液的准备
使二氧化硫吸收器与缓冲瓶连通。

将电炉升温，在抽气的情况下由分液漏斗注入20ml 3%
过氧化氢溶液、混合指示剂5~6滴和80ml的水，当高温炉温度升至850℃，滴加碱溶液以中和
过氧化氢吸收液中生成的酸，至吸收液刚变为亮绿色不再变红色为止。

然后将氢氧化钠标准溶
液调至滴定管零点处。

3.试样的准备
称取分析试样0.1~0.2g(称准至0.0002g)，平辅于瓷舟中，保存在干燥器内。

4.燃烧与吸收
切断电源，开启燃烧瓷管进口塞子，调节空气流量0.8L/min，在高温炉温度为400℃时，
将盛有试样的瓷舟，用铁丝钩送入燃烧瓷管中电炉的中段，立即塞紧塞子，接通电源，在450℃燃烧10 min，然后逐渐升温至850℃(约需7~15 min)，并在此温度下保持5 min。

在燃烧过程中，应随时以氢氧化钠标准溶液滴定生成的酸，直至燃烧与吸收完全。

试样燃
烧完全后，从冲洗支管中以水冲洗3次以上(每次5ml左右)，继续以氢氧化钠标准溶液滴至由
紫红色刚变为亮绿色为终点。

5.废液的抽弃
抽出吸收器内的废液，使之进入废液瓶中，然后将旋塞恢复到原来的位置，以备下次测定用。

(六)计算和结果的表示
硫(X)以质量百分数表示，按下式计算
T × V
X= -------- ×100
m0
式中
T ——氢氧化钠标准溶液对硫的滴定度，g/ml；
V ——氢氧化钠标准溶液消耗的体积ml；
m0 ——试样质量，g。

(七)不同实验室允许差
产品质量检验和生产控制分析可以采用炉温升至850℃时进样，并在此温度下，保持10~15 min进行测定。

参考文献：
[1]张燮,主编.工业分析化学.化学工业出版社,2007.
[2]曾之平,主编.化工工艺学.化学工业出版社,2007.
[3]刘爱娟,编制.分析操作规程.晋开集团操作规程,2009.。