钛铁矿中钛和铁的联合测定.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 冶金分析,2010 ,303 80282 Metallurgical Analysis ,2010 ,303 80282 文章编号1000 - 7571201003 - 0080 - 03 钛铁矿中钛和铁的联合测定 史玉奎 3 ,房培菊 山东石横特钢集团有限公司,山东肥城 271612 摘 要基于用碱熔法分解试样,试样溶液经酸化后无需分离作为母液备用。一份在适当的硫 酸和盐酸溶液中,隔绝空气条件下,用铝将四价钛还原后,直接用硫酸铁铵滴定钛;另一份在适 当酸度溶液中,用氯化亚锡将大量铁还原,再加三氯化钛将剩余少量铁还原后,用重铬酸钾标 液滴定铁。本方法实现了钛铁矿中钛和铁的快速联测,简化了重复熔样,缩短了分析时间,测 定全铁的相对标准偏差n 6 小于0130 ,TiO2相对标准偏差n 6 小于0190 ;测定标准 样品,结果与认定值相符合,满足了生产分析要求。 关键词钛铁矿;钛;铁;联合测定 中图分类号O655123 文献标识码A 收稿日期2009 - 06 - 18 作者简介史玉奎1972 , 男,工程师,从事冶金分析工作;E2mail syk2449 1631com 钛铁矿是重要的冶金原料,是提炼钛的主要 矿石。钛和铁是钛铁矿中的重要元素,其含量高 低决定矿石的品级。对钛铁矿中钛和铁分析有关 资料都是采用单独测定[1 - 4],即分次熔融试样来 测定钛和铁,试验过程繁琐,分析周期长。为了提 高分析速度,在测定方法基本原理不变的基础上 联测,即样品碱熔融后,制取母液,再分别测定钛 和铁的含量。此方法实现了钛铁矿中钛和铁的快 速测定,填补了该方法目前尚无联测的空白。方 法快捷、 简便、 经济,结果稳定、 准确,分析周期大 大缩短,满足了实际生产稳、 准、 快的要求。 1 实验部分 111 主要仪器与试剂 高温炉温度适于控制在500～1 000℃的 范围;盖氏漏斗容积为100 mL ;刚玉坩埚50 mL。 铝箔纯度 ≥9915 ;混合熔剂两份无水碳酸 钠和一份硼酸,于105℃ 烘干,研细,混匀;二氧化 钛标准溶液0150、1100、1150、3100 mg/ mL ,按文 献[1]配制,硫酸铁铵标准滴定溶液0101、0102、 01025 mol/ L ,按文献[1]配制、 标定;氯化亚锡溶 液10 g/ L ,10 g氯化亚锡溶于20 mL盐酸中,加水 稀释至100 mL ;中性红指示0105 g/ L ;二苯胺磺 酸钠指示剂5 g/ L ,称取二苯胺磺酸钠015 g ,溶于 100 mL水中,加2滴磷酸;三氯化钛1 19 取三 氯化钛溶液体积分数为15 ～20 ,用盐酸 1 9 稀释至20倍,加少许锌粒,防止氧化;重铬酸钾 标准溶液c1/ 6K2Cr2O7 0 105 mol/ L。 除二氧化钛为光谱纯,重铬酸钾为基准试剂 外,其余所用试剂均为分析纯,实验用水为一次蒸 馏水。 112 实验方法 11211 钛的测定 称取01400 0 g预干燥试样, 置于含有约210 g氢氧化钠和115 g过氧化钠垫 底的刚玉坩埚中,混匀,加约215 g过氧化钠覆盖 试样,在700～730℃ 下熔融10～15 min ,取出稍 冷。置于预先盛有50 mL温水的400 mL烧杯 中,浸取试样,待反应完全后冷却,慢慢加入50 mL硫酸1 1、35 mL盐酸,用水洗出坩埚,将 溶液转移至250 mL容量瓶中,冷却至室温,稀释 至刻度,摇匀备用。 分取100 mL母液于500 mL锥形瓶中,补加 20 mL盐酸,加热至约60℃ 取下,将折成小块的 铝箔钛含量在110 ～310 时铝箔用量为2 g , 钛含量在大于310 时铝箔用量为 3 g 放入溶液 中,并不断摇动,待铝箔快反应完时溶液呈浅灰 色,仍有少量铝箔在反应 , 立即盖上准备好的盖 08 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 史玉奎,房培菊1 钛铁矿中钛和铁的联合测定1 冶金分析,2010 ,303 80282 氏漏斗或防氧塞,胶塞上插玻璃管,上面套胶皮 管,其末端放入饱和碳酸氢钠溶液中 , 在低温电 炉上加热使铝箔全部溶解,并冒大气泡,取下流水 冷却至室温。取下盖氏漏斗,迅速加入5 mL硫 氰酸钠溶液200 g/ L ,立即用硫酸铁铵标准溶液 滴定至褐红色突变点 , 记下硫酸铁铵标准溶液 消耗的体积。 按下式计算试样中钛含量,以质量分数表示 wTi/ TV2-V1100/m1 式中T 1 mL硫酸铁铵标准溶液相当于 钛的量,g; V2 滴定时试液所消耗硫酸铁铵标液的 体积,mL ; V1 滴定时随同试样空白所消耗硫酸铁 铵标准溶液的体积,mL ; m1 滴定钛的试液中所含试样量,g。 11212 全铁的测定 分取100 mL母液于500 mL锥形瓶中,加热至沸,用氯化亚锡溶液还原至 溶液呈淡黄色,冷至室温。加2滴中性红指示剂, 此时溶液呈蓝色,滴加三氯化钛1 19至溶液为 无色,加约1 g固体碳酸氢钠,滴加重铬酸钾可 用标准溶液或稍加稀释至溶液呈稳定蓝色,立即 加4滴二苯胺磺酸钠指示剂5 g/ L ,用重铬酸钾 标准溶液滴定至溶液为紫红色为终点。 全铁的百分含量按下式计算 wTFe/ CV355185100 / 1000 m2 式中C 重铬酸钾标准溶液的浓度,mol/ L ; V3 滴定试样时消耗的重铬酸钾标准溶 液的体积,mL ; m2 滴定铁的试液中所含试样量,g ; 55185 Fe的摩尔质量,g/ mol。 2 结果与讨论 211 熔融条件 熔融温度低于600℃,时间少于8 min ,样品 熔解不完全,分析结果偏低;熔融温度太高,时间 太长,刚玉坩埚容易腐蚀性穿透,并且碱性熔融物 不宜浸出。经条件实验,熔融温度在700～730 ℃,熔融时间10～15 min为最佳。 212 熔样方法 碱熔样采用高铝坩埚[5],由于高铝坩埚的热 稳定性较差,浸取试样时坩埚温度不能过高,否则 容易炸裂。一般试样也可以采取酸熔法,称取 014 g试样于40 mL瓷坩埚中,加入10～12 g焦 硫酸钾,盖上坩埚盖,预先放入400～500℃ 的高 温炉内,升至700～750℃ 熔融10～15 min ,取出 冷却后,用盐酸和硫酸混合液浸取制备母液。 如果只是测定钛含量,可以使用热稳定性好 和成本较低的铁坩埚进行碱熔法熔样。有资料[6] 使用微波消解样品,同样满足试验要求。 213 干扰消除 钒、 铬、 钼、 钨、 锡等元素因在用铝片还原时, 也会同时被还原到低价,当用高价铁滴定时,又被 氧化到高价,致使测定结果偏高。如有这些元素 存在,可通过沉淀过滤消除干扰,将熔样后的浸出 溶液过滤,上述干扰元素存在于溶液中与钛、 铁分 离。将沉淀溶解于酸液中,以下操作按方法过程 进行。 214 精密度试验 对日常样品进行重复性测定,实验结果见表 1 ,全铁的相对标准偏差均小于0130 , TiO2的 相对标准偏差均小于0190 。 表1 精密度试验结果 Table 1 Precision testsw/ 样品编号 Sample No. 组分 Compon2 ent 测得值 n 6 Found 标准偏差 SD 相对标准 偏差 RSD 1 TiO2 TFe 10151 28112 01091 01082 0187 0119 2 TiO2 TFe 27177 38116 01070 01069 0125 0118 3 TiO2 TFe 29100 29175 01071 01081 0125 0127 表2 准确度试验结果 Table 2 Accuracy testsw/ 样品编号 Sample No1 元素 Element 认定值 Certified 测得值 n 4 Found GBW07227 钒钛磁铁矿 Vanadium titanium magnetite TiO2 TFe 10174 13123 10166 13126 YSBC19716 钛精矿 Titanium preparation concentrate TiO2 TFe 48157 36124 48151 36134 YSBC19704 钛精矿 Titanium preparation concentrate TiO2 TFe 47186 30165 47183 30159 18 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. SHI Yu2kui ,FANG Pei2ju1Combined determination of titanium and iron in ilmenite. Metallurgical Analysis ,2010 ,303 80282 215 准确性试验 采用钛铁矿标准物质验证方法的准确性,试 验数据见表2 ,测定值与认定值的偏差小于标样 测定的不确定度,方法准确性较高,达到标准方法 的要求。 216 结果比较 随机选取3个日常样品,采用本方法和传统 法[3]分别进行测定,测定结果见表3。可见,本方 法与传统分析方法的测定结果相吻合,方法偏差 在合理范围之内。 表3 样品分析结果比较n 3 Table 3 Comparison of determination resultsw/ 样品编号 Sample No1 组分 Component 本法 Proposed 传统法[3] Conventional 偏差 Deviation 4 TiO220159201480111 TFe3817638185- 0109 5 TiO22811228133- 0121 TFe3218832198- 0110 6 TiO230131301240107 TFe30105291910114 217 注意问题 钛的还原过程及滴定中必须在碳酸氢钠的保 护下,以隔绝空气中氧气的氧化,还原后煮沸时间 不可过长,且还原冷却至室温后应立即滴定,不可 长时间放置。如试验过程中溶液与空气接触被氧 化,会造成结果的偏低和测定数据不稳定。 钛的测定在硫酸和盐酸的混合溶液中进行, 溶液的酸性要适当,保证还原和滴定的酸度条件。 参考文献 [1] GB/ T 6730123 - 2006铁矿石 钛含量的测定 硫酸铁 铵滴定法[S]1 [2] GB/ T 673015 - 2007铁矿石 铁含量的测定 三氯化钛 还原法[S]1 [3] YS/ T 360 - 1994钛铁矿砂矿精矿化学分析方法 [S]1 [4]鞍钢钢铁研究所,沈阳钢铁研究所 1 实用冶金分析 [M]1 沈阳辽宁科学技术出版社,1990 ,50425051 [5]王洪娟1 钛铁矿中钛测定方法的改进[J ]1 黑龙江冶 金 Hei Long Jiang Ye Jin ,1997 ,4 282291 [6]周晓东,张云梅1 钛铁矿中钛的测定[J ]1 理化检验 化学分册Physical Testing and Chemical Analysis Part B Chemical Analysis ,2007 ,433 54425461 Combined determination of titanium and iron in ilmenite SHI Yu2kui , FANG Pei2ju Shangdong Shiheng Special Steel Co. , Ltd. , Feicheng 271612 , China Abstract The samples were decomposed by alkali fusion . The sample solution could be used after acidification without separation. The titaniumⅣin one sample solution was reduced by alumi2 num in proper H2SO42HCl medium in the absence of air , and then it was directly titrated with ferric ammonium sulfate solution. The large quantity of iron in another solution was reduced by stannous chloride in proper acid solution , and the residual little iron was reduced by adding titanium trichloride , and then it was titrated with potassium dichromate standard solution.This realized a rapid combined determination of titanium and iron in ilmenite ore , which simplified the repeated sample fu2 sion and shortened the analytical time. The relative standard deviations RSD ,n 6 of total iron and TiO2were less than 0. 30 and 0. 90 , respectively. This was applied to the determination of standard sample , and the results were consistent with the certified values , which could meet the re2 quirements of analysis. Key words ilmenite ; titanium ; iron ; combined determination 28