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高锰酸钾返滴定法测定高炉喷煤催化助燃剂中 MnO2

李树金，苏佳新，殷瑞霞

( 股份炼铁厂)

摘 要: 利用草酸钠将试样中的 MnO2在稀硫酸介质中还原，趁热用高锰酸钾标准溶液进行滴定，利用草酸钠与高锰酸钾返滴定分析方法，找出了最佳的分析条件，提高了分析方法的精密度与准确度，分析结果令人满意。

关键词: 稀硫酸介质; 二氧化锰; 草酸钠; 高锰酸钾

0 前言

高炉喷煤粉中，添加适量的高炉喷煤催化助燃剂，可以明显提高煤粉的利用率，起到提高喷煤置换比，降低焦比的作用［1 －2］。为了改善喷煤粉的燃烧效果，提高喷煤粉的置换比，需要在喷煤粉中加入一定比例量的高炉喷煤催化助燃剂。MnO2是喷煤催化助燃剂中的一种重要化学元素，为了保证喷煤催化助燃剂的质量，其中 MnO2的百分含量对高炉喷煤催化助燃剂产品质量的影响至关重要。为此，必须严格控制高炉喷煤催化助燃剂中 MnO2的含量［3 －4］。

目前，关于喷煤粉催化助燃剂中 MnO2的分析方法至今未见报道，也没有现成的国家标准方法和企业标准方法可循，鉴于此，开展喷煤粉催化助燃剂中 MnO2测定方法的试验有重要意义。

1 实验部分

1. 1 试剂

1) 硫酸: 1 + 5。

2) 草酸钠标准溶液: 0. 1000 mol / L， 称取6. 7000 g 草酸钠 ( 基准试剂，105 ～ 110 ℃ 干燥至恒重) ，溶解于 200 mL 水中，移入 1 000 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此草酸钠的浓度 C( 1/2Na2C2O4) =0. 1000 mol/L。

3) 高锰酸钾标准滴定溶液，C ( 1 /5KMnO4)= 0. 1000 mol / L: 称 取 3. 3 g 高 锰 酸 钾， 溶 于1 000 mL水中，缓慢低温加热煮沸 15 min。于暗处放置 7 ～10 d，使还原性物质完全被氧化。用砂芯漏斗过滤，以除去沉淀析出的 MnO2，滤液于棕色瓶中暗处保存。砂芯漏斗使用前用同浓度的高锰酸钾溶液缓慢加热煮沸 5 min，以消除漏斗中的还原性物质。

4) 以基准草酸钠标准溶液标定高锰酸钾标准滴定溶液: 准确移取 20 mL 草酸钠 0. 1000 mol/L的溶液于 250 mL 锥形瓶中，加 40 mL 硫酸溶液( 1 +9) ，加热至 70 ～80 ℃，用配制好的高锰酸钾标准滴定溶液滴定，滴定开始时速度要慢，随着Mn2 +的生成，反应速度增大，滴定可稍快，接近终点时滴定速度要慢，继续滴定至粉红色保持 30 s不消失为终点，同时做空白实验。按 ( 1) 式计算高锰酸钾标准滴定溶液的浓度:

1. 2 实验方法

称取 0. 2500 g 粒度小于 0. 097 mm 并在化验室条件下风干的试样，于 300 mL 锥形瓶中，随同试样进行空白试验。加 75 mL 硫酸 ( 1 +5) ，用滴定管准确加入 35. 00 mL 草酸钠标准溶液，盖上瓷坩埚盖，在 70 ～80 ℃热水浴中加热至黑色颗粒消失试样完全溶解。在加热过程中须经常摇动锥形瓶中试液，并加补蒸发失去的水。当试样溶解完全后( 有时因试样中含有多量其他元素不能全部分解，加热至90 min 后，可视 MnO2已经被草酸钠还原分解完全) ，取下趁热用高锰酸钾标准溶液滴定，接近终点时应慢慢滴定，且滴定温度应维持在 70 ～75 ℃ 之间 ( 如果温度低于 70 ℃ 时应再加热为佳) ，直至最后一滴高锰酸钾标准溶液使试液变微红为终点 ( ⅴ1) 。

计算 MnO2的百分含量:

2 实验结果与讨论

2. 1 溶解试样时热水浴温度的实验

高炉喷煤催化助燃剂测定 MnO2溶解试样时必须在 75 ～80 ℃的热水浴中加热，以免温度过高溶液沸腾，使过量的草酸钠分解而导致 MnO2结果偏高。溶样时必须使锥形瓶液面完全浸入热水浴中，使其受热均匀，以保证测定准确。加草酸钠还原分解试样时，热水浴温度最好不要超过 80 ℃，且加热时间不能过长，以试样溶解完全为佳，否则MnO2分析结果偏高。用高炉喷煤催化助燃剂在不同的热水浴温度内溶解试样，测定出 MnO2含量以及结果。溶解试样时热水浴温度的实验结果见表 1。

以本法实验测定 MnO2结果看，热水浴温度过低导致分析 MnO2结果偏低，热水浴温度过高导致分析 MnO2结果偏高，实验表明热水浴温度在 75 ～80 ℃ 时分析 MnO2结果较好。本方法确定在 75 ～80 ℃ 的热水浴中溶解试样。

2. 2 溶解过程中试样的前期处理

另外，还需要指出的是，高炉喷煤催化助燃剂试样中若含有低价铁或有机物时，能与高锰酸钾作用，使 MnO2结果偏低。如有氧化性物质存在时，需要多消耗草酸钠标准溶液使 MnO2结果偏高，所以试样的处理非常重要。

2. 3 实验样品的精密度与准确度实验

因至今未见有关部门销售高炉喷煤催化助燃剂标准样品，故选五个高炉喷煤催化助燃剂试样，按实验分析方法同样操作，对 MnO2结果进行六次平行测定，以验证本方法的精密度和准确度的试验数据，见表 2。

由表 2 的精密度和准确度实验数据结果，可知本方法精密度、准确度都较好，方法是可行的。

3 结语

本文实验研究了高炉喷煤催化助燃剂中 MnO2元素的草酸钠—高锰酸钾返滴定分析方法，确定了最佳分析条件，提高了分析方法的精密度和准确度。此方法简便、快捷、准确，分析结果稳定，满足了高炉喷煤催化助燃剂中 MnO2测定工作的需要。

参考文献

［1］ 薛明浩，王俊秀，王际祥 . 滴定法快速测定锰矿石中全锰和二氧化锰 ［J］ . 冶金标准化与质量，2007 ( 增刊) : 13-14.

［2］ 鞍钢钢研所 . 实用冶金分析 ［M］ . 沈阳: 辽宁科学技术出版社，1989: 525-526.

［3］ 徐万仁 . 高炉喷煤催化燃烧研究 ［J］ . 钢铁，1996，31 ( 1) : 10-15.

［4］ 蔡俊秀 . 催化助热燃烧 ［J］ . 煤炭轻化，1993，16( 1) : 45-53.