专利名称：复杂粗铜样品的化学分析方法
技术领域：
本发明属于冶金分析技术领域，涉及一种复杂粗铜样品的化学分析方法。
背景技术：
目前，大型冶炼企业使用的原料中，有很多是小型冶炼厂对回收的各种废旧金属 (如铜)进行熔炼后得到的粗产品(如粗铜)；这些粗产品，尤其是粗铜的质量良莠不齐，其间不乏夹杂非金属的样品，为了保证冶炼产品的质量，需要对这些粗铜进行分析；但现行的分析方法只能准确分析均勻粗铜样品，不能适应成分复杂粗铜样品的分析要求，使这些粗铜样品分析结果的准确性和稳定性难以保证，给分析带来很大难度。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种复杂粗铜样品的化学分析方法，不仅能准确分析均勻粗铜样品，而且能对复杂粗铜样品进行准确分析，保证分析结果的准确性和稳定性。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种复杂粗铜样品的化学分析方法，具体按以下步骤进行
步骤1 按体积比1 :3，将浓硝酸和水配成稀硝酸； 按现有方法将需要分析的粗铜试料分为筛上样品和筛下样品； 步骤2 称取筛上样品10. OOOOg，放入500ml锥形烧杯中，加入50ml步骤1制得的稀硝酸，盖上表皿；
步骤3 待步骤2中筛上样品与稀硝酸反应产生的红色烟雾停止后，加入2ml溴饱和溶液，然后，置于温度为200°C 300°C的环境中加热，至红烟冒尽后，加入IOml浓硝酸，待粗铜样品完全溶解；用水洗涤表皿及锥形烧杯杯壁，使锥形烧杯内的溶液自然冷却至室温；
步骤4 将步骤3中冷却至室温的溶液移入250ml容量瓶，用水洗涤锥形烧杯3次，将洗液并入容量瓶中，并用水稀释容量瓶中的液体至刻度，摇勻，得到试液；
步骤5 移取步骤4得到的试液5ml至500ml锥形烧杯中，将该锥形烧杯置于温度为 200°C 300°C的环境中加热，使锥形烧杯中的试液蒸发至近干，稍冷，用IOml水吹洗锥形烧杯杯壁，加热至锥形烧杯中的水刚沸腾，再次用水吹洗锥形烧杯杯壁，并冷却至室温；
步骤6 在冷却的步骤5的锥形烧杯中加入浓度为100g/l的三氯化铁溶液1ml，摇勻， 加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液，至沉淀不再生成，过量5ml，再加入氟化氢铵饱和溶液至锥形烧杯中的液体呈现蓝色，过量1ml，用水吹洗锥形烧杯杯壁，混合均勻； 步骤7 按照标准方法进行硫代硫酸钠标准溶液的配置与标定； 步骤8 在步骤6的锥形烧杯中加入4g 5g固体碘化钾，并用步骤7配制的硫代硫酸钠标准滴定溶液进行滴定，当锥形烧杯中的溶液变为淡黄色时，将5ml浓度为5g/l的淀粉溶液加入锥形烧杯，继续滴定至锥形烧杯中的溶液呈现淡蓝色，加入5ml浓度为200g/l的硫氰酸钾溶液，震荡，继续滴定至溶液的淡蓝色消失；步骤9 按步骤2到步骤8的方法，对步骤2中称取的筛下样品进行化学分析； 步骤10 采用下述公式分别计算步骤2称取的筛上样品中铜的质量百分含量和筛下样品中铜的质量百分含量；
Cu(%) =〔(CXVX63. 55) + (MXr)) X 100%
式中，C表示硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，单位mol/L ；V表示滴定时消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，单位ml ；M表示步骤1中称取的粗铜试料的质量，单位g ；r 表示步骤4得到的试液的分取比；
步骤11 根据下述公式计算得到需要分析的粗铜试料中铜的含量； 步骤9得到的筛上样品中铜的质量百分含量X筛上样品在粗铜试料中的质量百分比 +步骤9得到的筛下样品中铜的质量百分含量X筛下样品在粗铜试料中的质量百分比，完成粗铜试料的化学分析。本发明化学分析方法具有如下优点
1)具有更好的代表性将样品称样量改为10. OOOOg，解决了现有分析方法中样品称样量未充分考虑实际样品的不均勻导致的分析样品的代表性问题，更加实用。2)减少了分析用水的用量，在低温电热板上浓缩至近干，用时IOmin左右，浓缩时间大大降低，不仅节约了电能，而且缩短分析人员分析时间，减少了分析步骤，加快了分析速度。3)先用稀硝酸(1:3)溶解样品，避免剧烈反应造成的铜的损失，并防止发生粗铜中杂质引起的钝化现象，待大部分粗铜溶解后，加入溴饱和溶液，氧化Sb、As、S等杂质元素， 最后补加少量浓硝酸，加速化学反应进程，保证样品充分溶解，避免了因样品溶解不完全而导致的分析误差。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。现有粗铜分析方法存在以下问题1)不够实用，样品称样量只有3. 0000g，未充分考虑到实际样品的不均勻导致的分析样品的代表性问题；2)每个样品溶解后移入500ml容量瓶中，再分取20ml用来分析，余下的480ml样品当作废液处理，严重浪费分析用水，并且分析用20ml样品需要低温加热浓缩处理到Iml左右才能分析，一般至少用时30min，浪费电能、大大延长了分析时间，不能适应准确快速分析的要求；3)采用浓硝酸(1 :2)50ml对样品进行分解，部分样品分解不完全，杂质中包裹着铜，对分析结果有很大影响。为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种化学分析方法，充分考虑了分析样品的代表性问题，缩短了分析时间，而且能对样品进行准确分析；该分析方法具体按以下步骤进行
步骤1 按体积比1 :3，分别取密度P为1.42 g/ml的浓硝酸和水，将浓硝酸加入水中， 混勻，得到稀硝酸；
按现有方法将需要分析的粗铜试料分为筛上样品和筛下样品，并分别得到筛上样品和筛下样品在粗铜试料中的质量百分含量，筛上样品的质量百分含量与筛下样品的质量百分含量之和为100% ；
步骤2 称取筛上样品10. 0000g，精确至0. OOOlg ；将称取的样品放入500ml锥形烧杯中，并加入50ml步骤1制得的稀硝酸，盖上表皿；
步骤3 待步骤2中筛上样品与稀硝酸的剧烈反应产生的红色氮氧化物烟停止后，加入 2ml溴饱和溶液，然后，置于温度为200 300°C的电热板上加热，至溴素红烟冒尽，此时，有 9/10的铜样溶解，之后加入密度P为1. 42 g/ml的浓硝酸10ml，待粗铜样品完全溶解；用水洗涤表皿及锥形烧杯杯壁，使锥形烧杯内的溶液自然冷却至室温；
步骤4 将步骤3中冷却至室温的溶液移入250ml容量瓶，用水洗涤锥形烧杯3次，将洗液并入容量瓶中(每次洗涤用水量在IOml左右)，然后用水稀释容量瓶中的液体至刻度(此容量瓶为单标线容量瓶，仅一条刻度线)，摇勻，得到试液；
步骤5 移取步骤4得到的试液5ml至500ml锥形烧杯中，将该锥形烧杯置于温度为 200 300°C的低温电热板上加热，使锥形烧杯中的试液蒸发至近干(刚好不存在流动相的状态)，得到浓缩并赶去硝酸的硝酸盐，稍冷(从电热板上取下后，待停止沸腾后)，用IOml水吹洗锥形烧杯杯壁，加热锥形烧杯，煮沸锥形烧杯中的水，煮沸至刚沸腾，取下，使烧杯中的硝酸盐类再溶解，再次用水吹洗锥形烧杯杯壁，并冷却至室温；
步骤6 在步骤5冷却至室温的锥形烧杯中加入浓度为100g/l的三氯化铁溶液1ml，摇勻，加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液，至沉淀不再生成，过量5ml，再加入氟化氢铵饱和溶液至锥形烧杯中的液体呈现蓝色，过量1ml，用水吹洗锥形烧杯杯壁，混合均勻；
乙酸-乙酸铵缓冲溶液的制备取90g乙酸铵，加入150ml水和IOOml冰乙酸， 溶解后，以水稀释至300ml，混勻，即得；
步骤7 按照标准方法进行硫代硫酸钠标准溶液的配置与标定； 步骤8 在步骤6的锥形烧杯中加入4 5g分析纯的固体碘化钾，并用步骤7配制的硫代硫酸钠标准滴定溶液进行滴定，当锥形烧杯中的溶液变为淡黄色时，将5ml浓度为5g/ 1的淀粉溶液加入锥形烧杯，继续滴定至锥形烧杯中的溶液呈现淡蓝色，加入5ml浓度为 200g/l的硫氰酸钾溶液，震荡，待碘化亚铜沉淀吸附的碘释出后，继续滴定至溶液的淡蓝色消失；
步骤9 按步骤2到步骤8的方法，对步骤2中称取的筛下样品进行化学分析； 步骤10 采用下述公式分别计算步骤2称取的筛上样品中铜的质量百分含量和筛下样品中铜的质量百分含量；
Cu(%) =〔(CXVX63. 55) + (MXr)) X 100%
式中，C表示硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，单位mol/L ；V表示滴定时消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，单位ml ；M表示步骤1中称取的粗铜试料的质量，单位g ；r 表示步骤4得到的试液的分取比；
步骤11 根据下述公式计算需要分析的粗铜试料中铜的质量百分比； 步骤9得到的筛上样品中铜的质量百分含量X筛上样品在粗铜试料中的质量百分比 +步骤9得到的筛下样品中铜的质量百分含量X筛下样品在粗铜试料中的质量百分比，完成粗铜试料的化学分析。 样品的代表性直接与分析结果的稳定性和准确性相关，而现有分析方法中 3. OOOOg的样品称样量，未充分考虑复杂粗铜样品不均勻导致的分析样品的代表性问题，本发明分析方法的称样量为10. OOOOg，很好地解决了分析样品的代表性问题。现有分析方法中每个样品溶解后移入500ml容量瓶中，再分取20ml用来分析，余下的480ml样品当作废液处理，严重浪费分析用水，并且分析用20ml样品需要低温加热浓缩处理到Iml左右才能分析，一般至少用时30min，浪费电能、大大延长分析人员分析时间，已跟不上现代要求准确快速分析的步伐。本发明分析方法中样品溶解后移入250ml容量瓶，减少了分析用水的用量；分析时只移取5ml样品，在低温电热板上浓缩至近干(残留的硝酸对分析结果有较大影响)，一般用时IOmin左右，浓缩时间大大降低，既节约了电能，又缩短了分析人员分析的时间，减少了分析步骤，同时还保证了分析结果的准确性和稳定性。现有分析方法采用浓硝酸 (1 :2) 50ml溶解样品，部分样品分解不完全，杂质中包裹着铜，对分析结果有很大影响。本发明分析方法先用稀硝酸(1 :3)溶解样品，避免剧烈反应造成的铜的损失，并防止粗铜中杂质引起的钝化现象，大部分粗铜溶解后，加入anl溴饱和溶液，氧化Sb、As、S等杂质元素，再补加少量浓硝酸，加速化学反应进程，保证样品充分溶解，避免了样品溶解不完全导致的分析误差。长期实践证明，本分析方法对大部分不均勻样品的分析结果具有较好的稳定性和重现性。
实施例1
按体积比1 :3，分别取密度P为1.42 g/ml的浓硝酸和水，将浓硝酸加入水中，混勻， 得到稀硝酸；按现有方法将需要分析的粗铜试料分为筛上样品和筛下样品，该筛上样品在粗铜试料中的质量百分比为98. 50%，该筛下样品在粗铜试料中的质量百分比为1. 50%。称取筛上样品10. OOOOg，精确至0. OOOlg ；将称取的样品放入500ml锥形烧杯中，并加入50ml 制得的稀硝酸，盖上表皿待筛上样品与稀硝酸的剧烈反应产生的红色氮氧化物烟停止后， 加入2ml溴饱和溶液，然后，置于温度为200°C的电热板上加热，至溴素红烟冒尽，此时，有 9/10的铜样溶解，之后加入密度P为1. 42 g/ml的浓硝酸10ml，待粗铜样品完全溶解；用水洗涤表皿及锥形烧杯杯壁，使锥形烧杯内的溶液自然冷却至室温；
将冷却至室温的溶液移入250ml容量瓶，用水洗涤锥形烧杯3次，每次用水IOml左右，将洗液并入容量瓶中，然后用水稀释容量瓶中的液体至刻度，摇勻，得到试液；移取该容量瓶中的试液5ml至500ml锥形烧杯中，将该锥形烧杯置于200°C的电热板上加热，使锥形烧杯中的试液蒸发至近干(刚好不存在流动相的状态)，得到浓缩并赶去硝酸的的硝酸盐，从电热板上取下后，待停止沸腾后，用IOml水吹洗锥形烧杯杯壁，加热锥形烧杯，煮沸锥形烧杯中的水，煮沸至刚沸腾，取下，使烧杯中的硝酸盐类再溶解，再次用水吹洗锥形烧杯杯壁，并冷却至室温；取90g乙酸铵，加入150ml水和IOOml冰乙酸，溶解后，以水稀释至 300ml，混勻，得到乙酸-乙酸铵缓冲溶液；在上述锥形烧杯中加入浓度为100g/l的三氯化铁溶液Iml，摇勻，再加入制得的乙酸-乙酸铵缓冲溶液，至沉淀不再生成，过量5ml，然后加入氟化氢铵饱和溶液至锥形烧杯中的液体呈现蓝色，过量1ml，用水吹洗锥形烧杯杯壁，混合均勻；按照标准方法配制和标定硫代硫酸钠标准溶液，该硫代硫酸钠标准溶液的浓度为 0. 10000mol/L ；在完成反应的锥形烧杯中加入4g分析纯的固体碘化钾，并用配制并标定的硫代硫酸钠标准滴定溶液进行滴定，当锥形烧杯中的溶液变为淡黄色时，将5ml浓度为5g/ 1的淀粉溶液加入锥形烧杯，继续滴定至锥形烧杯中的溶液呈现淡蓝色，加入5ml浓度为 200g/l的硫氰酸钾溶液，震荡，待碘化亚铜沉淀吸附的碘释出后，继续滴定至溶液的淡蓝色消失；采用与分析述筛上样品同样的方法对筛下样品进行化学分析，
对筛上样品进行化学分析过程中，消耗硫代硫酸钠标准溶液15. 35ml ；对筛下样品进行化学分析过程中，消耗硫代硫酸钠标准溶液15. 02ml,由此分别计算出筛上样品中铜的质量百分含量CU|S±(%)和筛下中样品铜的质量百分含量Cuist (%)
Cul^ (%)=〔0.10000nDl/LX15.35mlX63.55g/k)l+ (10. OOOOgX5ml+500ml)〕X 1009^7. 55% Cu蹄下(%)=〔0. 1000Qid1/LX 15. OMX63. 55&/π 1+ (10.0000gX5ml+25(M)〕X 1009^5. 45% 贝U，粗铜试料中铜的质量百分含量Cu(%)为 Cu (%) =97. 55% X 98. 50%+95. 45% X 1. 50%=97. 52%。对比例1
采用现有方法对实施例1中的粗铜试料进行分析，将溶解后的样品移入500ml容量瓶中，稀释至500ml，只用其中的20ml进行浓缩分析，且浓缩20ml溶液的时间为30min，是实施例1中浓缩时间的3倍，浪费能源并延长了分析时间；用浓硝酸分解样品，样品分解不完全，使得最终检测出的粗铜中的质量百分含量为86. 43%。实施例2
采用实施例1的方法对粗铜试料进行分析，样品与稀硝酸反应后，加入2ml溴饱和溶液，置于温度为300°C的电热板上加热；将试液5ml移至500ml锥形烧杯中，在300°C的电热板上加热；固体碘化钾的质量为5g ；计算得到该粗铜试料中铜的质量百分含量为97. 45%. 实施例3
采用实施例1的方法对粗铜试料进行分析，样品与稀硝酸反应后，加入2ml溴饱和溶液，置于温度为250°C的电热板上加热；将试液5ml移至500ml锥形烧杯中，在250°C的电热板上加热；固体碘化钾的质量为4. 5g ；计算得到该粗铜试料中铜的质量百分含量为 97. 67%.
权利要求
1.一种复杂粗铜样品的化学分析方法，充分考虑了分析样品的代表性问题，缩短了分析时间，能对样品进行准确分析，其特征在于，该分析方法具体按以下步骤进行步骤1 按体积比1 :3，将浓硝酸和水配成稀硝酸； 按现有方法将需要分析的粗铜试料分为筛上样品和筛下样品； 步骤2 称取筛上样品10. OOOOg，放入500ml锥形烧杯中，并加入50ml步骤1制得的稀硝酸，盖上表皿步骤3 待步骤2中筛上样品与稀硝酸反应产生的红色烟雾停止后，加入2ml溴饱和溶液，然后，置于温度为200°C 300°C的环境中加热，至红烟冒尽后，加入IOml浓硝酸，待粗铜样品完全溶解；用水洗涤表皿及锥形烧杯杯壁，使锥形烧杯内的溶液自然冷却至室温；步骤4 将步骤3中冷却至室温的溶液移入250ml容量瓶，用水洗涤锥形烧杯3次，将洗液并入容量瓶中，并用水稀释容量瓶中的液体至刻度，摇勻，得到试液；步骤5 移取步骤4得到的试液5ml至500ml锥形烧杯中，将该锥形烧杯置于温度为 200°C 300°C的环境中加热，使锥形烧杯中的试液蒸发至近干，稍冷，用IOml水吹洗锥形烧杯杯壁，加热至锥形烧杯中的水刚沸腾，再次用水吹洗锥形烧杯杯壁，并冷却至室温；步骤6 在冷却的步骤5的锥形烧杯中加入浓度为100g/l的三氯化铁溶液1ml，摇勻， 加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液，至沉淀不再生成，过量5ml，再加入氟化氢铵饱和溶液至锥形烧杯中的液体呈现蓝色，过量1ml，用水吹洗锥形烧杯杯壁，混合均勻； 步骤7 按照标准方法进行硫代硫酸钠标准溶液的配置与标定； 步骤8 在步骤6的锥形烧杯中加入4g 5g固体碘化钾，并用步骤7配制的硫代硫酸钠标准滴定溶液进行滴定，当锥形烧杯中的溶液变为淡黄色时，将5ml浓度为5g/l的淀粉溶液加入锥形烧杯，继续滴定至锥形烧杯中的溶液呈现淡蓝色，加入5ml浓度为200g/l的硫氰酸钾溶液，震荡，继续滴定至溶液的淡蓝色消失；步骤9 按步骤2到步骤8的方法，对步骤2中称取的筛下样品进行化学分析； 步骤10 采用下述公式分别计算步骤2称取的筛上样品中铜的质量百分含量和筛下样品中铜的质量百分含量；Cu(%) =〔(CXVX63. 55) + (MXr)) X 100%式中，C表示硫代硫酸钠标准滴定溶液的实际浓度，单位mol/L ；V表示滴定时消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，单位ml ；M表示步骤1中称取的粗铜试料的质量，单位g ；r 表示步骤4得到的试液的分取比；步骤11 根据下述公式计算得到需要分析的粗铜试料中铜的含量 步骤9得到的筛上样品中铜的质量百分含量X筛上样品在粗铜试料中的质量百分比 +步骤9得到的筛下样品中铜的质量百分含量X筛下样品在粗铜试料中的质量百分比， 完成粗铜试料的化学分析。
2.根据权利要求1所述的化学分析方法，其特征在于，所述步骤1中所取浓硝酸的密度为 1. 42 g/ml。
3.根据权利要求1所述的化学分析方法，其特征在于，所述步骤4中每次洗涤追星烧杯的用水量为10ml。
4.根据权利要求1所述的化学分析方法，其特征在于，所述步骤6中乙酸-乙酸铵缓冲溶液的制备取90g乙酸铵，加入150ml水和100ml冰乙酸，溶解后，以水稀释至300ml，混勻，即得。
全文摘要
本发明公开了一种复杂粗铜样品的化学分析方法，将需要分析的粗铜试料分为筛上样品和筛下样品；取筛上样品10.0000g，加入稀硝酸红色烟雾停止后，加入溴饱和溶液，加热至红烟冒尽，加浓硝酸，粗铜样品完全溶解；水洗，至室温；稀释得到试液；将5ml试液蒸发至近干，稍冷，水吹洗后使水刚沸腾，再吹洗；室温下依次加入三氯化铁溶液、乙酸-乙酸铵缓冲溶液、氟化氢铵饱和溶液和碘化钾，硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定；按上述方法处理筛下样品；分别计算筛上样品和筛下样品中铜的质量百分含量；再计算粗铜试料中铜的质量百分比。本发明分析方法充分考虑了分析样品的代表性问题，缩短了分析时间，能对样品进行准确分析。
文档编号G01N31/16GK102226800SQ20111015900
公开日2011年10月26日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者乔军, 孙宏光, 豆小霞, 赵蔚, 韦应红 申请人:白银有色集团股份有限公司