Киселинно-основно титруване на ксантогенати



Дата06.05.2017
Размер97.32 Kb.
ГОДИШНИК НА МИННО-ГЕОЛОЖКИЯ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. ИВАН РИЛСКИ”, Том 56, Св. II, Добив и преработка на минерални суровини, 2013

ANNUAL OF THE UNIVERSITY OF MINING AND GEOLOGY “ST. IVAN RILSKI”, Vol. 56, Part ІI, Mining and Mineral processing, 2013



КИСЕЛИННО-ОСНОВНО ТИТРУВАНЕ НА КСАНТОГЕНАТИ
Нели Минчева1, Валерия Ковачева-Нинова2
1Минно-геоложки университет ”Св. Иван Рилски”, 1700 София, e-mail:nmintcheva@abv.bg

2Минно-геоложки университет ”Св. Иван Рилски”, 1700 София, e-mail: valia@mgu.bg
РЕЗЮМЕ. При преработката на сулфидни минерални руди като събиратели се използват ксантогенати. За определянето на тяхната чистота е необходим бърз и надежден метод, приложим в производството. Два вида от най-често използваните ксантогенати – етилов и амилов бяха анализирани чрез киселинно-основно титруване. Методът се основава на лесната хидролиза на ксантогенати в кисела среда, след което се прилага обратно титруване на киселината с натриева основа. Получените резултати бяха сравнени с тези от йодометрично титруване. Анализирани бяха технически ксантогенати и такива с висока чистота, сертифицирана от производителя.
ACID-BASE TITRATION OF XANTHATES

Neli Mintchevа1, Valeria Kovacheva-Ninova2

1 University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, Department of Chemistry, 1700 Sofia, Bulgaria, E-mail: nmintcheva@abv.bg

2 University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, Department of Mineral Processing and Recycling, 1700 Sofia, Bulgaria, E-mail: valia@mgu.bg
ABSTRACT. A rapid, reliable and accurate method for determination of xanthate purity is required to monitor the quality of xanthates applied in processing of sulfide mineral ores. Two commonly used types of xanthates (ethyl and amyl) were analyzed by acid-base titration. The method is based on facile hydrolysis of xanthates in acidic solution. Back titration of hydrochloric acid with sodium hydroxide was used. The results obtained were compared with those from iodometric titration. High purity and technical grade xanthates produced from commercial chemical companies were analyzed.



Въведение
Ксантогенатите са широко използвани събиратели при флотацията на руди, съдържащи сулфидни минерали (Harris, 1998). Техническите ксантогенати използвани в обогатителните фабрики освен основно вещество съдържат и редица примеси, образувани вследствие на нарушени условия на синтез и съхранение (Дуденков и Шубов, 1989). Основно тези примеси представляват сулфиди (S2-) и тритиокарбонати (CS32-), като последните в алкални среди се превръщат в пертиокарбонати и сулфид (Глембоцкий и др. 1961; Митрофанов, 1967; Хан и др., 1986)). Присъствието на примеси особено в алкален пулп, какъвто в повечето случаи се поддържа при флотация на руди на цветните метали, възпрепятства и намалява сорбцията на ксантогената върху минералната повърхност. Освен това съдържанието на висок процент примеси променя концентрацията на разтвора на ксантогената, с което се понижава подаваното количество събирател.
Постоянният входящ контрол на използвания ксантогенат е от съществено значение за поддържане на технологичния режим на фабриките. Понастоящем контролирането на чистотата им се извършва по различни методи. Поради което, изборът на подходящ аналитичен метод за анализ на съдържанието на ксантогенат също е от важно значение.
Според литературната справка, националните и международни стандарти, и сертификатите на фирмите производители няма единен стандартизиран метод за анализ и при използване на различни методики се получават различни резултати. Основен проблем при определянето на чистотата на ксантогената е изборът на бърз, чувствителен и точен аналитичен метод. В литературата са известни разнообразни химико-аналитични методики, в които са използвани особеностите на ксантогената да се окислява до диксантогенид, да се разлага на изходните си съставки в кисела среда, да образува малко разтворими соли на тежките метали във вода и т.н. Надеждни резултати по тези методи се получават при анализ на чисти разтвори с концентрация не по-малка от 10-3 N (Плаксин и др., 1965). Eдин от най-чувствителните и точни методи за определяне е потенциометричното титруване на ксантогената с разтвор на сребърен нитрат. Този метод на определяне среща редица затруднения при изучаване кинетиката на разлагане на ксантогената, тъй като е много чувствителен към промени в рН на средата. Отчитайки това обстоятелство, че в процеса на титруване на кисели разтвори на ксантогената произтича и разлагането му, анализите трябва да се провеждат след предварителна неутрализация на киселината с основа, при строго определена стойност на рН.
Резултати и обсъждане
Определяне на чистотата на ксантогенат чрез киселинно-основно титруване. Методът се основава на разлагане на ксантогената с излишък на HCl и последващо титруване на нереагиралата киселина със стандартен разтвор на NaOH. Приложим е за всички видове ксантогенати (етилов, пропилов, бутилов, амилов), поради свойството им да се разлагат в кисела среда. Използват се водни разтвори на ксантогенатите, които се третират с излишък на солна киселина. Ксантогенатът реагира със HCl в еквивалентно количество по уравнение (1), а останалата нереагирала киселина се титрува с основа.

Ксантогеновата киселина (ROCSSH) е нестабилна, бързо се разлага по уравнение (2) до алкохол и сяровъглерод, който напуска системата като газ, а това изтегля равновесието (1) надясно и способства за пълното протичане на реакцията. Последното е основание реакцията между ксантогената и HCl да бъде използвана в титриметричния анализ.
Тъй като ксантогенатите, особено техническите, съдържат примеси като карбонати и сулфиди, то те се елиминират преди титруването чрез утаяване с BaCl2.
Анализ на еталони и технически ксантогенати. В каталозите на фирмите производителки на химически реагенти намерихме следните продукти: калиев етилов ксантогенат (C2H5OCS2K) на фирмата ACROS ORGANICS с чистота 97 % и калиев амилов ксантогенат (C5H11OCS2K) с чистота над 90% от фирмата TCI. Тези вещества използвахме като еталони, за да тестваме точността на използвания метод. По същата методика бяха анализирани четири партиди от технически етилов и амилов ксантогенат, любезно предоставени от фирма „Елаците-Мед“ АД, с. Мирково. Получените резултати са представени в Таблица 1.



Таблица 1.

Процентно съдържание на етилов и амилов ксантогенат за „чистите“ и техническите проби.


Проба


Вид на ксантогената

Процентно

съдържание

(за паралелни проби)

Средна стойност

(киселинно-основен анализ)

Средна стойност

(йодометричен анализ)


1

Калиев етилов ксантогенат

(ACROS ORGANICS)

99.49


98.37

98.93

96.10



2

Калиев амилов ксантогенат

(TCI)

100.13


99.83

99.98

91.87



3

Натриев етилов ксантогенат

(технически)

74.97


75.42

75.19

72.03



4

Натриев етилов ксантогенат

(технически)

82.26


83.22

82.74

82.09



5

Калиев амилов ксантогенат

(технически)

89.13


88.80

88.96

76.91



6


Калиев амилов ксантогенат

(технически)

91.67


89.52

90.59

81.16


За т.нар. еталон от калиев етилов ксантогенат средната стойност за процентно съдържание, определена по киселинно-основния метод е 98.93%. За същата проба по йодометричния метод е получено средно съдържание 96.10%, което се доближава по-добре до посочената от производителя чистота. Определянето на чистотата на ксантогенати по метода на йодометрията е описано в друга наша статия (Минчева, Н. и др., 2012). За амиловия ксантогенат от TCI (с чистота по сертификат над 90%) са получени 99.98% и 91.87%, съответно от киселинно-основния и от йодометричния анализ. Става ясно, че резултатите получени от киселинно-основното титруване са значително по-високи от стойностите по сертификат от производителя, а също и в сравнение с резултатите от йодометричното титруване. Това се дължи на неселективната киселинно-основна реакция в основата на определението. Ясно е, че солната киселина взаимод­ейства не само с ксантогената, но и с примеси като свободна алкална основа, карбонати и др. Трябва да се отбележи, че отклонението в резултатите за амиловия ксантогенат са значително по-големи, което внася голяма неточност в анализа.

Използвахме същата процедура и проведохме анализа за четири партиди от технически етилов и амилов ксан­тогенат. Както се вижда от Таблица 1, възпроизводимостта на резултатите, получени от паралелните проби е много добра. В този случай точността е трудно да се определи, защото нямаме сигурна стойност, но бихме могли да сравним с резултатите от йодометрията. За проба 3 от киселинно-основния анализ получаваме 75.19%, докато от йодометричния – 72.03%. Проба 4 е също от технически етилов ксантогенат и резултатите за нея са 82.74% и 82.09%, съответно за киселинно-основния и йодомет­ричния анализ, което показва много добро съвпадение на данните от два различни метода. За анализираните амилови ксантогенати (от две различни партиди) получихме процентно съдържание 88.96%, определено по киселинно-основния метод и 76.91%, определено по йодометричния метод за проба 5. Докато за втората партида (проба 6) са намерени 90.59% по киселинно-основния метод и 82.16% по йодометричния метод. Отново се наблюдава голямо завишение на резултата, получен от киселинно-основния метод.

В заключение да обобщим, че тук е представен киселинно-основен титриметричен метод за определяне на чистотата на ксантогенати, който е бърз и удобен метод, позволяващ лесно автоматизиране на анализа, но същевременно неговата точност е значително по-ниска от другия титриметричен метод – йодометрията. Установена беше ясна тенденция на повишаване на определената чистота на ксантогената, което би заблудило операторите във флотационните фабрики и би довело до производствени загуби.
Експериментална част
Материали. Приготвя се 20% разтвор на BaCl2. Стандартните разтвори на HCl и NaOH, с концентрация 0,1000 N се стандартизират по познатите методики, като се титруват съответно с безводен натриев карбонат и калиев бифталат (Стойчева, М. и др. 2002). Необходими са 0,1% разтвори на фенолфталеин, метилоранж и метилово червено.
Като еталон за етилов ксантогенат беше използван продукт на фирмата ACROS ORGANICS, със сертификат за анализ и чистота 97%, а като еталон за амилов ксантогенат – съединението с чистота над 90%, осигурена от фирмата TCI.
Анализ. На аналитична везна се претегля проба от 5 г ксантогенат, разтваря се с дестилирана вода в мерителна колба от 250 мл, добавят се 10 мл 20% разтвор на BaCl2, и разтвора се долива до марката. Разтворът се филтрува през нагънат филтър, а филтратът се използва за анализа. С фол-пипета се отпипетират 25 мл от филтрата, прехвърлят се количествено в Ерленмайерова колба и се добавя съответно:

35 мл 0,1000 N разтвор на HCl – за етиловия ксантогенат

30 мл 0,1000 N разтвор на HCl – за амиловия ксантогенат.

Разтворът се нагрява до кипене, оставя се да се охлади при стайна температура и се титрува със 0,1000 N стандартен разтвор на NaOH, при индикатор метилово червено, до цветен преход от червено до жълто. Отчита се обемът на изразходения титрант. Титруват се няколко паралелни проби до получаване на хармонични резултати.


Изчисления. Изчисляването на процентното съдържание на ксантогената се извършва по следната формула:


където: Р – процентно съдържание

VHCl - прибавеният обем на HCl, в литри

CHCl - точната концентрация на разтвора на HCl

VNaOH - обемът на изразходения титрант, в литри

CNaOH - точната концентрация на разтвора на NaOH

V – общият обем на разтвора на цялата проба (250 мл)

v - аликвотната част, която титруваме (25 мл)

М – молекулната маса на ксантогената

W – масата на пробата за анализ

Литература
Глембоцкий, Б. А., В.И. Классен, И.Н. Плаксин. 1961. Флотация, М., Госгортехиздат.

Дуденков, С.В., Л.Я. Шубов. 1969. Основы теории и практика применения флотационных реагентов, М., Недра, М.

Минчева, Н., В. Ковачева-Нинова, Б. Николов. 2012. Годишник на минно-геоложкия университет, т. 55, св.II, 158.

Митрофанов, С.И. 1967. Селективная флотация, М., Недра.

Плаксин, И.Н., А.М. Околович, Р.Л. Попов. 1965. Контроль флотационного обогащения по остаточной концент­рации ксантогената, ЦНИИ информации и технико-экономических исследований цветной металлургии, М.

Стойчева, М., Шишкова, Л. Г., Велчева, Б. 2002. Ръководство за упражнения по аналитична химия. Минно-геоложки университет „Св. Иван Рилски“, С.

Хан, Г.А., Л.И. Габриелова, Н.Ц. Влацова. 1986. Флотационные реагенты и их применение, Недра, М.

Harris, G.H. 1998. Xanthates, In: Howe-Grant, M. (Ed.), Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technоlogy, 4th Ed. John Wiley&Sons, New York, pp.713-734.




Каталог: sessions
sessions -> Изследване чистотата на слънчогледово масло за производство на експлозиви anfo
sessions -> Laser “Raman” spectroscopy of anglesite and cubanite from deposit “Chelopech” Dimitar Petrov
sessions -> Св иван рилски
sessions -> Modeling of
sessions -> Управление на риска от природни бедствия
sessions -> Oценка на риска от наводнениe в елховското структурно понижение в района на гр. Елхово красимира Кършева
sessions -> Гравиметрични системи използвани в република българия и оценка точността на системи igsn-71 и unigrace при точки от гравиметричните и мрежи
sessions -> Toxicological assessment of photocatalytically destroyed mixed azo dyes by chlorella vulgaris
sessions -> Field spectroscopy measurements of rocks in Earth observations


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница