CN102798696A - 一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti的含量方法。该测试方法包括：计算出CuSO₄对EDTA标准溶液体积比K；熔融矾土，配制分离SiO₂等杂质的滤液；用EDTA标准溶液体滴定滤液中的铁；加入过量的EDTA，用CuSO₄标准溶液返滴定滤液中的铝和钛；加入苦杏仁酸溶液，用CuSO₄标准溶返滴定滤液中的钛；分别计算样品的铝、钛和铁含量等步骤。本发明测试方法简单实用，结果准确可靠，能满足日常分析的需要。

Description

一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法

技术领域

本发明涉及一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，该方法简单实用，结果准确可靠，能满足日常分析的需要。

背景技术

高铝矾土，是一种重要的耐火材料，在冶金、电瓷等行业使用广泛，其组成较简单，主要含Al₂O₃（按Al₂O₃含量高低，一般可分为3等5级:一等特级，85%以上；一等一级，75-85%；二等二级，65-75%；三等三级，50-65%；四级，50%以下）。杂质除硅外，其它杂质主要为铁、钛、锰等造岩金属氧化物，含量相对较少。铁、钛等元素属于有害杂质元素，影响到矾土的质量。对其中Fe、Al、Ti的测定，由于经典的化学法手续过繁琐。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定矾土中Fe、Al、Ti含量，虽然分析结果准确、灵敏度高，但是仪器价格较高，不能满足日常分析的需要。

目前许多金属离子的含量检测均可采用EDTA络合滴定法。EDTA是一种有机氨羧络合剂，能和许多金属离子形成络合常数各不相同的稳定络合物，可准确分析不同金属离子含量。目前已有文献报道了EDTA单独滴定Fe、Al、Ti或滴定其中其中两种元素的方法，比如矾土中Al₂O₃含量的单独测定（以苦杏仁酸隐蔽钛络合滴定铝）等。已有文献报道了以PAN指示剂，CuSO₄为回滴剂的EDTA烙量法测定铝矾土铝含量；但是以上这些方法都不能连续测定三种元素。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种简单有效的连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，该方法简单实用，结果准确可靠，能满足日常分析的需要。

为了解决上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)计算出CuSO₄对EDTA标准溶液体积比K；

(b)熔融高铝矾土粉，配制分离SiO₂等杂质的滤液；

(c)用EDTA标准溶液滴定滤液中的铁；

(d)取滴定铁后的溶液，加入过量的EDTA标准溶液加入过量的EDTA，用CuSO₄标准溶液返滴定滤液中的铝和钛；

(e)加入苦杏仁酸溶液，用CuSO₄标准溶液返滴定滤液中的钛；

(f)分别计算样品的铝、钛和铁含量。

步骤（a）中，首先移取0.01mol/L的EDTA标准溶液10.00ml于三角烧瓶中，加5-20ml水、乙酸-乙酸铵缓冲液20ml、亚甲基红盐指示剂2ml，用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液滴至草绿色出现为终点，记下CuSO₄体积V_K。按公式V_K=10.00/V，计算CuSO₄对EDTA标准溶液体积比V_K。

步骤（b）中，称取0.5000g试样和2g混合熔剂于铂金坩埚中，搅匀后放高频熔样机上，经950℃熔融30分钟后，剥落样品熔珠放入250ml烧杯，加盐酸40ml，置磁力搅拌器上加热搅拌溶解提取，定容250ml，摇匀，以备分析取样。

步骤（c）中，用移液管吸取分离杂质后的滤液50ml于250ml烧杯中，加1+1硝酸1ml，加热至60-70℃取下，用1+1氨水中和至pH 1.5-2.0。加入10滴磺基水杨酸钠指示剂，立即以EDTA标准溶液滴定至紫红色刚一消失（变成亮黄色）。记录消耗的EDTA标准溶液体积为V₁。

步骤（d）中，取滴定铁后的溶液，加入过量的EDTA标准溶液,体积记为V（一般加30ml，根据溶液铝含量调整），煮沸，加入0.2%对硝基苯酚2滴，滴加1+1氨水，再以滴加1+1的盐酸调至换色消失，使pH=4.2，煮沸3分钟，冷却至室温。加入pH=4.5的缓冲溶液20ml，并滴加0.2%的亚硝基红盐指示剂2ml。用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液滴加至溶液变成草绿色，记下消耗体积为V₂。

步骤（e）中，取滴定铝钛总量后的溶液，加入5%苦杏仁酸15ml，加热煮沸3分钟，冷却至室温。用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液滴加，记下消耗体积为V₃。

步骤（f）中，计算样品的铝、钛和铁含量公式如下：

${\mathrm{Fe}}_2{O}_3\%=\frac{V_1\×{\mathrm{TFe}}_2{O}_3\×250}{G\×50}\×1000\×100$

${\mathrm{Al}}_2{O}_3\%=\frac{(V-V_2)\×K\×{\mathrm{TAl}}_2{O}_3\×250}{G\×50}\×1000\×100$

$\mathrm{Ti}{O}_2\%=\frac{(V_3-V_2)\×K\×\mathrm{TTi}{O}_2\×250}{G\×50}\×1000\×100$

式中：TFe₂O₃、TAl₂O₃和TTiO₂分别代表在pH=4.5的乙酸-乙酸铵缓冲液，以0.2%的亚硝基红盐指示剂条件下的各自滴定度，指每1mL某摩尔浓度的滴定液（即标准溶液）所相当的被测物质的质量。计算公式为：T_B/A=m_A/V_B，其中：B指标液，A指被测物，单位为g/mL。

本发明的有益效果：本发明通过优化滴定反应次序、控制反应条件、添加苦杏仁酸等条件，先滴定Fe后返滴定Al、Ti合量，然后用苦杏仁酸释放测Ti量滴定，来同时测定Al、Fe和Ti含量。本发明方法简单实用，迄今未见报道；结果准确可靠，能满足日常分析的需要。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的介绍，但是本发明的实施方式不仅限于此。

实施例：首先移取EDTA标准溶液10.00ml于三角烧瓶中，加10ml水、乙酸-乙酸铵缓冲液20ml、亚甲基红盐指示剂2ml，用CuSO₄标准溶液滴至草绿色出现为终点，记下CuSO₄体积V_K。按K=10.00/V_K计算CuSO₄对EDTA标准溶液体积比K。

称取0.5000g试样和2g混合熔剂于铂金坩埚中，搅匀后放高频熔样机上，经950℃熔融30分钟后，剥落样品熔珠放入250ml高型烧杯，加盐酸40ml，置磁力搅拌器上加热搅拌溶解提取，定容250ml，摇匀，以备分析取样。

用移液管吸取分离杂质后的滤液50ml于250ml烧杯中，加1+1硝酸1ml，加热至60-70℃取下，用1+1氨水中和至pH 1.5-2.0。加入10滴磺基水杨酸钠指示剂，立即以EDTA标准溶液滴定至紫红色刚一消失（变成亮黄色）。记录消耗的EDTA标准溶液体积为V1。

取滴定铁后的溶液，加入过量的EDTA标准溶液,体积记为V（一般加30ml，根据溶液铝含量调整），煮沸，加入0.2%对硝基苯酚2滴，滴加1+1氨水，再以滴加1+1的盐酸调至换色消失，使pH=4.2，煮沸3分钟，冷却至室温。加入pH=4.5的缓冲溶液20ml，并滴加0.2%的亚硝基红盐指示剂2ml。用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液滴加至溶液变成草绿色，记下消耗体积为V₂。

取滴定铝钛总量后的溶液，加入5%苦杏仁酸15ml，加热煮沸3分钟，冷却至室温。用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液滴加，记下消耗体积为V₃。

计算样品的铝、钛和铁含量公式如下：

${\mathrm{Fe}}_2{O}_3\%=\frac{V_1\×{\mathrm{TFe}}_2{O}_3\×250}{G\×50}\×1000\×100$

${\mathrm{Al}}_2{O}_3\%=\frac{(V-V_2)\×K\×{\mathrm{TAl}}_2{O}_3\×250}{G\×50}\×1000\×100$

$\mathrm{Ti}{O}_2\%=\frac{(V_3-V_2)\×K\×\mathrm{TTi}{O}_2\×250}{G\×50}\×1000\×100$

式中：TFe₂O₃、TAl₂O₃和TTiO₂分别代表在pH=4.5的乙酸-乙酸铵缓冲液，以0.2%的亚硝基红盐指示剂条件下的各自滴定度，指每1mL某摩尔浓度的滴定液（即标准溶液）所相当的被测物质的质量。计算公式为：T_B/A=m_A/V_B（其中B指标液，A指被测物，单位为g/mL）。

本法所用试剂纯度为分析纯，所用水为二次蒸馏水，相关溶液配制如下：

0.01mol/L的EDTA标准溶液：在分析天平上称取3.8g乙二胺四乙酸二钠，溶于100mL去离子水中，微热溶解后，转移到500mL试剂瓶中，再加入400mL去离子水，摇匀。如有混浊，应过滤。以CaCO₃为基准物标定EDTA溶液。

0.03mol/L的CuSO₄标准溶液：7.5g硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）溶于水，加0.8mL硫酸，转入1L下口瓶中，用水稀释至1L，摇匀。采用本发明步骤（a）中的方法，用0.01mol/L的EDTA标准溶液标定。

pH4.5的乙酸-乙酸铵缓冲液：取醋酸铵7.7g，加水50ml溶解后，加冰醋酸6ml与适量的水使成100ml，即得。

0.2%亚甲基红盐指示剂溶液：称取0.2g指示剂溶解入100g质量含量为60%的乙醇中；pH变色范围4.4-6.2。

磺基水杨酸钠指示剂溶液：将10g磺基水杨酸钠溶于100mL水中。

混合熔剂：1份无水碳酸钾（或无水碳酸钠）与1份无水硼砂混匀研细，贮于磨口瓶中。

1+1硝酸：在烧杯中加入1体积的蒸馏水，用酸入水的方法在玻璃棒搅拌下再往烧杯中加入一体积的质量浓度为65%的浓硝酸。

1+1氨水：在烧杯中加入1体积的蒸馏水，在玻璃棒搅拌下再往烧杯中加入一体积的质量含量为25%～28%的氨水。

1+1盐酸：在烧杯中加入1体积的蒸馏水，用酸入水的方法在玻璃棒搅拌下再往烧杯中加入一体积的质量浓度为37.5%的浓盐酸。

5%苦杏仁酸溶液：在烧杯中加入200ml蒸馏水，在玻璃棒搅拌下再往烧杯中加入10g苦杏仁酸，如果溶解慢，可略微加热。

0.2%对硝基苯酚溶液：称取0.2g对硝基苯酚指示剂溶于5ml乙醇中，并稀释至100ml。

本法使用的主要实验仪器如下：

高频熔样机：德国Herzog公司高频熔样机，型号：HAG-M-HF。

选用国家建筑材料测试中心的矾土标准物质作为测试原料，对结果进行对比如下：

结论：通过此方法测试的结果绝对误和相对误差非常小，精准度高，符合滴定分析的要求，能准确滴定高铝矾土粉的铁、铝和钛的含量。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式的限制，凡是依据本发明的计算实质，对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的的保护范围。

Claims (7)

1.一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)计算出CuSO₄对EDTA标准溶液体积比K；

(b)熔融高铝矾土粉，配制分离SiO₂等杂质的滤液；

(c)用EDTA标准溶液滴定滤液中的铁；

(d)取滴定铁后的溶液，用CuSO₄标准溶液返滴定滤液中的铝和钛；

(e)加入苦杏仁酸溶液，用CuSO₄标准溶液返滴定滤液中的钛；

(f)分别计算样品的铝、钛和铁含量。

2.根据权利要求1所述的一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，其特征在于，所述的步骤(a)中，CuSO₄对EDTA标准溶液体积比K计算方法为：移取0.01mol/L的EDTA标准溶液10.00ml于三角烧瓶中，加5-20ml水、乙酸-乙酸铵缓冲液20ml、亚甲基红盐指示剂2ml，用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液滴至草绿色出现为终点，记下CuSO₄体积V_K；按K=10.00/V_K计算。

3.根据权利要求1所述的一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，其特征在于，所述的步骤(b)中，熔融高铝矾土粉矾土，配制分离SiO₂等杂质的滤液是指：称取0.5000g高铝矾土粉试样和2g混合熔剂于铂金坩埚中，搅匀后放高频熔样机上，经950℃熔融30分钟后，剥落样品熔珠放入250ml烧杯，加盐酸40ml，置磁力搅拌器上加热搅拌溶解提取，定容250ml，摇匀，以备分析取样。

4.根据权利要求1所述的一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，其特征在于，所述的步骤(c)中，用EDTA标准溶液滴定滤液中的铁：用移液管吸取分离杂质后的滤液50ml于250ml烧杯中，加1+1硝酸1ml，加热至60-70℃取下，用1+1氨水中和至pH 1.5-2.0；加入10滴磺基水杨酸钠指示剂，立即以0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至紫红色刚一消失，即变成亮黄色时，记录消耗的0.01mol/L的EDTA标准溶液体积为V1。

5.根据权利要求1所述的一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，其特征在于，所述的步骤(d)中，加入过量的0.01mol/L的EDTA标准溶液，用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液返滴定滤液中的铝和钛：取滴定铁后的溶液，加入过量的0.01mol/L的EDTA标准溶液,体积记为V，煮沸，加入质量含量为0.2%对硝基苯酚2滴，滴加1+1氨水，再以滴加1+1的盐酸调至换色消失，使pH=4.2，煮沸3分钟，冷却至室温；再加入pH4.5的乙酸-乙酸铵缓冲液20ml，并滴加质量含量为0.2%的亚硝基红盐指示剂2ml得到混合溶液；用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液滴加至混合溶液变成草绿色，记下消耗体积为V₂。

6.根据权利要求1所述的一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，其特征在于，所述的步骤(e)中，加入苦杏仁酸溶液，用CuSO₄标准溶液返滴定滤液中的钛：取滴定铝钛总量后的溶液，加入质量含量为5%苦杏仁酸15ml，加热煮沸3分钟，冷却至室温；用0.03mol/L的CuSO₄标准溶液滴加至变成草绿色，记下消耗体积为V₃。

7.根据权利要求1所述的一种连续测定高铝矾土粉中Fe、Al和Ti含量的方法，其特征在于，所述的步骤(f)中，计算样品的铝、钛和铁含量公式如下：

${\mathrm{Fe}}_2{O}_3\%=\frac{V_1\×{\mathrm{TFe}}_2{O}_3\×250}{G\×50}\×1000\×100$

${\mathrm{Al}}_2{O}_3\%=\frac{(V-V_2)\×K\×{\mathrm{TAl}}_2{O}_3\×250}{G\×50}\×1000\×100$

$\mathrm{Ti}{O}_2\%=\frac{(V_3-V_2)\×K\×\mathrm{TTi}{O}_2\×250}{G\×50}\×1000\×100$

式中：TFe₂O₃、TAl₂O₃和TTiO₂分别代表在pH=4.5的乙酸-乙酸铵缓冲液，以质量含量为0.2%的亚硝基红盐指示剂条件下的各自滴定度，指每1mL某摩尔浓度的滴定液所相当的被测物质的质量；计算公式为：T_B/A=m_A/V_B，其中B指标液，A指被测物，单位为g/mL。