CN101666789B - 一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法，本发明具有如下有益效果：1、与目前广泛使用的过氧化钠分解—硫酸亚铁铵标准溶液滴定的方法相比，本发明的方法不需高温分解矿样，只需在较低温度下进行矿样浸出，用时较少，操作简便；2、与目前广泛使用的过氧化钠分解—硫酸亚铁铵标准溶液滴定的方法相比，本发明的方法取样量较大，所测定的结果能更好地反映含钒石煤矿物中钒的真实品位；3、所得待测溶液不含固体，颜色判断清楚明确。

Description

一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法

技术领域

本发明涉及一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法。

背景技术

含钒石煤矿是我国作为钒的单独矿床开采的主要含钒资源，V₂O₅品位较低，一般为1.0％左右。石煤中的钒以V(III)为主，有部分V(IV)，很少见V(V)。由于V(III)和Al(III)具有大小相似的离子半径、电负性相近、配位数相同的化学性质，因此，V(III)主要取代部分Al(III)进入六次配位的铝氧八面体结构中，呈类质同象存在，形成含钒水云母K(Al，V)₂AlSi₃O₁₀(OH)₂。

快速而准确地测定含钒石煤中钒品位对石煤提钒工业的发展有着重要的意义，但尚未见有任何国际或国家标准对其进行针对性较强的相关介绍。目前，含钒石煤中钒的测定多采用过氧化钠分解-硫酸亚铁铵标准溶液滴定的方法。该方法主要是利用过氧化钠在800℃高温下破坏石煤中含钒矿物的晶体结构，使钒能在后续操作中溶解进入液体，进而进行测定。由于过量过氧化钠的存在，使得石煤中含钒矿物的晶体结构的破坏较为完全，因此，该方法测得V₂O₅品位值较为准确，但该方法同时也存在三个主要问题：1)试样分解需要在800℃下进行，完成分解过程后，需反复煮沸以确保完全溶解矿物中的钒，如此操作显得耗时，繁琐；2)取样量较少，仅为0.5000g，若矿物中钒分布不均，就容易造成测定误差，而为解决此问题，需进行多个平行试样的测定，这样又增加了操作强度；3)试样难以完全分解，剩余的固态渣有可能影响颜色的判定。

发明内容

本发明的目的是提供一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法。

本发明的技术方案如下：一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法，步骤如下：

(1)矿样预处理与矿样溶解：将石煤矿破碎并细磨至其粒度全部过200目筛，将其置于烘箱中在105℃～125℃下干燥2h～4h，取石煤矿样于容器中，按液固体积质量比为0.5～5∶1加入水，得矿浆，按矿样与氢氟酸质量体积比为10∶1～5，逐步加入分析纯或化学纯氢氟酸，室温下浸出0.5h～2h后，按矿样与硫酸质量体积比为10∶1～5加入硫酸，在85℃～100℃下浸出1h～4h，完成后，趁热过滤、洗涤，得矿样溶解液；

(2)药品和试剂：

分析纯或化学纯硫酸；分析纯或化学纯氢氟酸；分析纯或化学纯磷酸；分析纯硫酸亚铁；分析纯亚硝酸钠；分析纯高锰酸钾；分析纯脲；分析纯硫酸亚铁铵标；分析纯碳酸钠；分析纯苯代邻氨基苯甲酸；分析纯五氧化二钒；

(3)钒指示剂及其配制方法：

1)将碳酸钠溶液加热，取分析纯苯代邻氨基苯甲酸溶于其中，冷却后移入棕色瓶中保存；

2)取分析纯五氧化二钒或分析纯偏钒酸铵灼烧制成的五氧化二钒，加硫酸、磷酸和水，加热溶解后，冷至室温，加入苯代邻氨基苯甲酸溶液，在人工振荡或电磁搅拌条件下用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定至亮黄色，此溶液即为钒指示剂；

(4)滴定用钒标准溶液：取五氧化二钒于硫酸溶液中，加热溶解后，冷至室温，移入容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀，配成浓度为150.0μg/mL滴定用钒标准溶液；

(5)含钒石煤矿物中钒的测定：取矿样溶解液于容器中，以所取滤液体积为基准量，加入20倍的硫酸(1+1)，5倍磷酸(1+1)，用水稀释至100倍，放置冷却后加5倍硫酸亚铁标准溶液，放置2～10min；在人工振荡或电磁搅拌条件下滴加2％高锰酸钾水溶液至溶液变为红色，保持5～25min不褪色；加入10倍的10％脲水溶液，滴加1％亚硝酸钠水溶液至红色消失，过量1～5滴，等待5～25min；加入15倍钒指示剂，在人工振荡或电磁搅拌条件下，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，当溶液转为亮黄色则为终点，根据消耗的硫酸亚铁铵标准溶液体积，按下式计算待测石煤矿中钒的品位，以V₂O₅百分含量表示：

$V_2{O}_5\%=\frac{V\×T\×100}{V_0\×m}\×1.7852\×100\%$

式中：V-所耗硫酸亚铁铵标准溶液体积，mL；

V₀-所取滤液体积，mL；

T-硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度，g/mL；

m-所取含钒石煤矿样质量，g。

本发明具有如下有益效果：1、与目前广泛使用的过氧化钠分解-硫酸亚铁铵标准溶液滴定的方法相比，本发明的方法不需高温分解矿样，只需在较低温度下进行矿样浸出，用时较少，操作简便；2、与目前广泛使用的过氧化钠分解-硫酸亚铁铵标准溶液滴定的方法相比，本发明的方法取样量较大，所测定的结果能更好地反映含钒石煤矿物中钒的真实品位；3、所得待测溶液不含固体，颜色判断清楚明确。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1将取自湖南某地的石煤矿(记为1#)进行钒的测定：

(1)矿样预处理与矿样溶解：将石煤矿破碎并细磨至其粒度全部过200目筛，将其置于烘箱中在105℃下干燥2h。取5g干燥后矿样于塑料杯中，逐步加入分析纯氢氟酸2mL，室温下浸出1h后，将矿浆全部移入烧杯中，加入硫酸(1+1)4mL，95℃下浸出3h，完成后，趁热过滤、洗涤，定容滤液体积为100mL；

(2)药品与试剂：

硫酸(分析纯)；

硫酸(1+1)：将1体积硫酸与1体积水混合配制而成；

硫酸(5+95)：将5体积硫酸与95体积水混合配制而成；

磷酸(分析纯)；

磷酸(1+1)；将1体积磷酸与1体积水混合配制而成；

硫酸亚铁溶液(5％)：称取5g分析纯硫酸亚铁溶于50mL左右硫酸(5+95)，并用该硫酸稀释至100mL，混匀；

亚硝酸钠溶液(1％)：称取1g分析纯亚硝酸钠溶于适量蒸馏水，稀释至100mL，混匀；

高锰酸钾溶液(2％)：称取2g分析纯高锰酸钾溶于沸水中，冷却后稀释至100mL，贮于棕色瓶中；

脲溶液(10％)：称取10g分析纯脲溶于适量蒸馏水，稀释至100mL，用时现配；

硫酸亚铁铵标准溶液(约0.003mol/L)：称取1.18g分析纯硫酸亚铁铵[(NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O]溶于盛有硫酸(5+95)的1000mL容量瓶中，并用上述硫酸(5+95)稀释至刻度，混匀；

(3)钒指示剂及其配制方法：

①先配制碳酸钠溶液，称取1g分析纯碳酸钠溶于300mL～400mL蒸馏水；

②将上述碳酸钠溶液稍稍加热，趁其微热之际，称取0.1g分析纯苯代邻氨基苯甲酸溶于其中，冷却后移入500mL棕色瓶中并稀释至刻度保存；

③称取10mg分析纯五氧化二钒，加45mL硫酸(1+1)，5mL磷酸(1+1)，60mL水，加热溶解后，冷至室温，加入上述10mL苯代邻氨基苯甲酸溶液，在人工振荡(或电磁搅拌)条件下用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定至亮黄色即可，此时总体积约为150mL，此溶液即为钒指示剂溶液；

(4)钒标准溶液(用于测定滴定度)：将一定量(≥1g)的五氧化二钒(基准试剂)置于烘箱内，调节温度为105℃，烘干1h，后称取0.2678g溶于盛有100mL硫酸(1+1)的400mL烧杯中，加热溶解。待完全溶解后，冷至室温，移入1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含150.0μg钒。

(5)含钒石煤矿物中钒的测定：取步骤(1)中所述滤液1mL于300mL锥形瓶中，用少量水润洗瓶内壁。加入20mL硫酸(1+1)，5mL磷酸(1+1)，用水稀释至约100mL，放置冷却后加5mL硫酸亚铁，放置2min；在人工振荡条件下滴加高锰酸钾至溶液变为红色，保持5min不褪色；加入10mL脲溶液，滴加亚硝酸钠溶液至红色消失，过量1～2滴，等待5min；加入15mL钒指示剂，在人工振荡条件下，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，当溶液转为亮黄色则为终点，根据消耗的硫酸亚铁铵标准溶液体积，按下式计算待测石煤矿中钒的品位，以V₂O₅百分含量表示：

$V_2{O}_5\%=\frac{V\×T\×100}{V_0\×m}\×1.7852\×100\%$

式中：V-所耗硫酸亚铁铵标准溶液体积，mL；

V₀-所取滤液总体积，mL；

T-硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度，g/mL；

m-所取含钒石煤矿样质量，g。

结果见表1。

实施例2(药品与试剂的配制同实施例1)

将取自贵州某地的石煤矿(记为2#)破碎，细磨至其粒度全部过200目筛，将其置于烘箱中在105℃下干燥3h，取10g矿样于塑料杯中，逐步加入分析纯氢氟酸4mL，室温下搅拌浸出2h，加入硫酸(1+1)5mL，95℃下浸出4h后，趁热过滤、洗涤，定容滤液体积为100mL。取1mL滤液至300mL锥形瓶中，用少量水润洗瓶内壁。加入20mL硫酸(1+1)，5mL磷酸(1+1)，用水稀释至约100mL，放置冷却后加5mL硫酸亚铁，等待2min，在人工振荡条件滴加高锰酸钾至溶液变为红色，等待5min，确认其不褪色后加入10mL脲溶液，滴加亚硝酸钠溶液至红色消失，过量1～2滴，等待5min后加入15mL钒指示剂，在人工振荡条件下，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，当溶液转为亮黄色则为终点。根据消耗的硫酸亚铁铵标准溶液体积，按实施例1的方法计算石煤矿中钒的品位。结果见表1。

表1测试结果(V₂O₅％)

样品编号	标准值	本法测得值	绝对误差	相对误差
					1#	0.98	1.01	0.03	3.06
2#	0.87	0.89	0.02	2.29

表1中的标准值是指用过氧化钠分解-硫酸亚铁铵标准溶液滴定的方法得到的测定值。测试结果表明，用本法的测得值大于用过氧化钠分解-硫酸亚铁铵标准溶液滴定的方法得到的测定值，说明本法对石煤矿石的溶解既快速又充分，更接近石煤中钒含量的真值。

Claims (1)

1.一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法，步骤如下：

(1)矿样预处理与矿样溶解：将石煤矿破碎并细磨至其粒度全部过200目筛，将其置于烘箱中在105℃～125℃下干燥2h～4h，取石煤矿样于容器中，按液固体积质量比为0.5～5∶1加入水，得矿浆，按矿样与氢氟酸质量体积比为10∶1～5，逐步加入分析纯或化学纯氢氟酸，室温下浸出0.5h～2h后，按矿样与硫酸质量体积比为10∶1～5加入硫酸，在85℃～100℃下浸出1h～4h，完成后，趁热过滤、洗涤，得矿样溶解液；

(2)药品和试剂：

分析纯或化学纯硫酸；分析纯或化学纯氢氟酸；分析纯或化学纯磷酸；分析纯硫酸亚铁；分析纯亚硝酸钠；分析纯高锰酸钾；分析纯脲；分析纯硫酸亚铁铵标；分析纯碳酸钠；分析纯苯代邻氨基苯甲酸；分析纯五氧化二钒；

(3)钒指示剂及其配制方法：

1)将碳酸钠溶液加热，取分析纯苯代邻氨基苯甲酸溶于其中，冷却后移入棕色瓶中保存；

2)取分析纯五氧化二钒或分析纯偏钒酸铵灼烧制成的五氧化二钒，加硫酸、磷酸和水，加热溶解后，冷至室温，加入苯代邻氨基苯甲酸溶液，在人工振荡或电磁搅拌条件下用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定至亮黄色，此溶液即为钒指示剂；

(4)滴定用钒标准溶液：取五氧化二钒于硫酸溶液中，加热溶解后，冷至室温，移入容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀，配成浓度为150.0μg/mL滴定用钒标准溶液；

(5)含钒石煤矿物中钒的测定：取矿样溶解液于容器中，以所取滤液体积为基准量，加入20倍的硫酸1+1，5倍磷酸1+1，用水稀释至100倍，放置冷却后加5倍硫酸亚铁标准溶液，放置2～10min；在人工振荡或电磁搅拌条件下滴加2％高锰酸钾水溶液至溶液变为红色，保持5～25min不褪色；加入10倍的10％脲水溶液，滴加1％亚硝酸钠水溶液至红色消失，过量1～5滴，等待5～25min；加入15倍钒指示剂，在人工振荡或电磁搅拌条件下，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，当溶液转为亮黄色则为终点，根据消耗的硫酸亚铁铵标准溶液体积，按下式计算待测石煤矿中钒的品位，以V₂O₅百分含量表示：

$V_2{O}_5\%=\frac{V\×T\×100}{V_0\×m}\×1.7852\×100\%$

式中：V-所耗硫酸亚铁铵标准溶液体积，mL；

      V₀-所取滤液体积，mL；

      T-硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度，g/mL；

      m-所取含钒石煤矿样质量，g。