CN103323449A - 一种直接还原钒钛矿中金属铁和亚铁的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直接还原钒钛矿金属铁和亚铁测定方法，其铁测定步骤：试样中加碘和无水乙醇搅拌过滤，用乙醇洗涤溶液至黄色消失；将溶液在水浴上蒸干碘和乙醇；加盐酸及纯水、过硫酸铵，加热煮沸后冷却；加饱和醋酸铵，调节pH=2±0.2；加磺基水杨酸指示剂，用EDTA标准液滴定至紫色变黄色。通过算式：铁%=N×V×0.05585×100/G，其中N为EDTA标准液浓度；V为消耗EDTA标准液体积；G为称样重。本方法采用碘-乙醇EDTA溶解金属铁，提高了金属铁的选择性溶解，消除了低价钛干扰，提高了分析的准确性，接下来测定亚铁，用钨酸钠为指示剂使三价钛生成钨蓝，用重铬酸钾滴定至蓝色消失，也消除低价钛的干扰。

Description

一种直接还原钒钛矿中金属铁和亚铁的测定方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域中铁和亚铁的测定方法，特别是一种直接还原钒铁矿中金属铁和亚铁的测定方法。 

背景技术

在直接还原炼铁技术中，转底炉煤基直接还原工艺是近年来备受关注的新炼铁工艺，该工艺以矿粉、煤粉复合含碳球团为原料,在1300-1350℃的温度下,使得球团快速还原,得到金属化率为85%以上的金属化球团,即直接还原铁，直接还原铁的质量由金属化率来衡量，而亚铁含量的高低直接影响直接还原铁的质量，在直接还原钒钛铁矿铁的炼铁过程中，亚铁和金属铁的测定虽有过报道，但均未考虑低价钛和低价钒的影响，因此，建立准确、快速、简单分析方法意义重大。 

测定还原铁中金属铁和亚铁测定方法目前还没有国家标准，常用的的方法有三氯化铁法、铜盐法和汞盐法等，均使金属铁溶解进入溶液，而亚铁不溶与金属铁分离，用重铬酸钾容量法测定金属铁的含量。在隔绝空气条件下，酸溶，测定金属铁和亚铁合量，从而用差减法测定亚铁量。《冶金分析》2009年第六期郑玲、陶俊《三氯化铁分解-重铬酸钾法测定直接还原铁中金属铁》，2010年第二期郑玲，陶俊的文章《三氯化铁分解-重铬酸钾法测定直接还原铁中亚铁》就是用重铬酸钾直接测定金属铁和亚铁含量。浙江冶金研究所王启华马蓉生的《直接还原炼铁过程中金属铁和亚铁测定方法研究》提出金属铁和亚铁不分离，差减法分别求得。两步法，第一步用三氯化铁侵取金属铁，然后再用酸溶解亚铁，一份MFe得到三份的Fe2+，而亚铁得到一份的Fe2+，得到四份的Fe2+。第二步用二氯化汞溶解金属铁，得到一份的Fe2+，用酸溶解亚铁，得到二份的Fe2+。通过差减分别得到金属铁和亚铁含量。《广西化工》1999年第一 期邓雁、罗智等《还原钛铁矿中铁的测定》是用碱熔后酸化三氯化钛-重铬酸钾法测定全铁，用三氯化铁法测定金属铁，差减发测得亚铁含量。 

目前技术中，通过三氯化铁溶解试样，测定金属铁时用三氯化铁溶解，同时部分低价钛也被侵取，三价铁使样品中的低价钛氧化，而呈二价铁，被重铬酸钾标准溶液滴定，使分析结果严重偏高。测定亚铁时，部分低价钛被溶解，存在于溶液中，用重铬酸钾标准溶液滴定时，被同时滴定，使分析结果偏高。 

还有测定方法通过采用二氯化汞溶解金属铁，然而二氯化汞剧毒，国家早已禁止使用。 

发明内容

本发明目的是提供一种直接还原钒钛矿金属铁和亚铁的测定方法，碘-乙醇EDTA溶解金属铁提高了金属铁的选择性溶解，消除了低价钛干扰，提高了分析的准确性，且简单、快速。 

实现本发明目的一种直接还原钒钛矿中金属铁的测定方法，步骤如下： 

一种直接还原钒钛矿中金属铁的测定方法，步骤如下： 

步骤1、称取钒钛矿还原铁试样，加入碘和无水乙醇，搅拌30-40min，在铺有中速滤纸的和滤纸桨的古氏坩埚减压过滤，用乙醇洗涤溶液至黄色消失； 

步骤2、将溶液移入烧杯，置于水浴上将碘和乙醇蒸干； 

步骤3：加入1:1盐酸溶液及少量纯水，其中1:1盐酸溶液为浓盐酸与水按体积比1:1配制，加入过硫酸铵，加热煮沸至出现大气泡，取下冷却； 

步骤4：加入饱和醋酸铵，用酸度计，调节PH=2±0.2； 

步骤5：加入磺基水杨酸指示剂，用EDTA标准溶液滴定至紫色变为黄色为终点。 

计算公式：金属铁%=N×V×0.05585×100/G 

其中：N 为EDTA标准溶液浓度(mol/L)； 

V 为消耗EDTA标准溶液体积(ml); 

G 为称样重(g)。 

一种直接还原钒钛矿中亚铁的测定方法，利用金属铁含量的计算结果测定金属亚铁的含量，其步骤如下： 

步骤1、称取钒钛矿还原铁试样，加入氟化钾、碳酸氢钠、盐酸，迅速盖上空气保护装置，加热至微沸，保持20-30min取下； 

步骤2、打开空气保护装置，迅速加入碳酸氢钠饱和溶液，并加橡皮塞，用流水冷却至室温； 

步骤3、加入钨酸钠指示剂，摇动溶液至钨蓝出现； 

步骤4、用重铬酸钾标准溶液滴定至蓝色消失，加入硫磷混酸，二苯胺磺酸钠指示剂，立即用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定紫色为终点。 

计算公式：亚铁%=（N×V×0.05585×100/G-金属铁%）×1.2865 

其中：N为重铬酸钾标准溶液浓度(mol/L)； 

V为消耗重铬酸钾标准溶液体积(ml)。 

本发明测定直接还原钒钛矿中金属铁和亚铁的方法，采用碘-乙醇EDTA溶解金属铁，提高了金属铁的选择性溶解，消除了低价钛干扰，提高了分析的准确性，且简单、快速。测定亚铁溶液中存在的三价钛，用钨酸钠为指示剂使三价钛生成钨蓝，用重铬酸钾滴定至蓝色消失，消除了低价钛的干扰。 

具体实施方式

为更好的说明本发明，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。 

实施例1 

步骤1、EDTA标准溶液的配制与标定 

（1A）称取市售分析纯乙二胺四乙酸二钠盐7.5克，加水于60-70℃溶解后，稀至1000ml； 

（1B）准确吸取三份20ml铁标液（0.02mol/l）与250ml烧杯中，加入4-5滴硝酸，放到酸度计上，调PH2±0.2,加入5%磺基水杨酸5滴，分别得三份溶液； 

（1C）将步骤（1A）的EDTA标准溶液分别滴定在（1B）的三份溶液中，直至溶液由紫色变成黄色为终点，之后按式（1）计算EDTA标准溶液准确浓度。 

N_EDAT=N_Fe×V_Fe/V_EDAT     式（1） 

式中：N_EDAT--EDTA标准溶液浓度(mol/L)；N_Fe--铁标液浓度(mol/L)；V_Fe--铁标液体积（毫升）；V_EDAT---消耗EDTA标准溶液体积（毫升）。 

其中，N_Fe为0.02mol/l，V_Fe为20ml，V_EDAT20ml，因此N_EDAT计算得EDTA标准溶液浓度0.02mol/l。 

步骤2、重铬酸钾标准溶液的配置与标定 

（2A）称取市售分析纯重铬酸钾2.5g溶于水中，稀至1000ml，得重铬酸钾标准溶液； 

（2B）准确吸取三份20毫升，浓度为0.05mol/l的硫酸亚铁铵标准溶液分别于250ml锥形瓶中，加入水至体积150毫升左右，30毫升硫磷混酸（该溶液体积比：15:15:70），0.5%二苯胺磺酸钠指示剂6滴，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定紫色为终点。按式（2）计算重铬酸钾标准溶液浓度 

N1=N₂×V₂/V₁     式(2) 

式中：N1–为重铬酸钾标准溶液相当于铁浓度(mol/L)；V₁—消耗重铬酸钾标准溶液体积（毫升）；N₂—硫酸亚铁铵标准溶液浓度(mol/L)；V₂--硫酸亚铁铵标准溶液体积(mol/L)。在此，V₁为体积20ml，V₂为体积20ml，N₁计算得为0.05(mol/L)。 

步骤3、测定金属铁溶液制备 

（3A）称取0.1000克钒钛矿还原铁试样于锥形瓶中，加入1克碘，50毫升乙醇，于电磁搅拌器上搅拌30分钟，在铺有中速滤纸的和滤纸桨的古氏坩埚减压过滤，用乙醇洗涤锥形瓶和溶液至黄色消失。将溶液移入250ml烧杯中，置于水浴上将碘和乙醇蒸干后，加入1：1盐酸（即浓盐酸和水的体积比为1:1）2毫升，少量水,加入1g过硫酸铵，置于电热板上，氧化二价铁至三价，煮沸至出现大气泡，分解过硫酸铵，取下冷却，加入5ml饱和醋酸铵（该饱和溶液 是：将市售分析纯醋酸铵溶于一定水中，直至溶液中出现沉淀），用酸度计，调节PH=2±0.2，加入5%磺基水杨酸指示剂5滴， 

（3B）用步骤（1A）制定标液滴定（3A）待测溶液中，直至滴定液由紫色变为黄色为终点,按式（3）计算金属铁的质量分数。 

金属铁%=N×V×0.05585×100/G       式（3） 

其中：N为EDTA标准溶液浓度(mol/L)，V为消耗EDTA标准溶液浓度体积(ml)，G为称样重(g)，其中V为39.50ml.。N为0.02(mol/L)，G为0.1g 

即得钒钛矿还原铁金属的质量分数为44.12% 

步骤4、待测亚铁溶液的制备 

（4A）准确称取0.100克钒钛矿还原铁试样，于干燥锥形瓶中,加入1克氟化钾，1克碳酸氢钠，30毫升盐酸，立刻盖隔绝空气的保护装置，于电热板上低温溶解20分钟左右，取下，流水冷至室温，迅速加入50毫升饱和碳酸氢钠溶液（该饱和溶液是：将市售分析纯碳酸氢钠溶于一定水中，直至溶液中出现沉淀），加入25%钨酸钠溶液（5克钨酸钠溶于95毫升水中，加入5毫升磷酸）15滴，摇晃溶液呈蓝色，用重铬酸钾标准溶液滴至蓝色消失（不记读数），保持体积150-200毫升，加入30毫升硫磷混酸，6滴0.5%的二苯胺磺酸钠（0.5克二苯胺磺酸钠溶于100毫升水中）指示剂； 

（4B）用步骤（2A）配制的滴定液滴定（4A）溶液至溶液为稳定紫色为终点，记录滴定液消耗重铬酸钾标准溶液的体积为V按式(4)计算。 

亚铁%=（N×V×0.055.85×100/G-金属铁%）×1.2865   式(4) 

其中：N为重铬酸钾标准溶液浓度(mol/L)，V为消耗重铬酸钾标准溶液浓度体积(ml)，G试样重，其中V为19.18ml，N为0.05mol/L，G为0.1g， 

即得钒钛矿还原铁亚铁的质量分数为12.14% 

以上所述化学试剂均为市售分析纯，配制方法均按常规配制方法。 

实施例2 

步骤1、重铬酸钾标准溶液、EDTA标准溶液的配制及标定同实施例1； 

2、待测金属铁试样溶液制备： 

（2A）称取0.1000克钒钛矿还原铁试样于锥形瓶中，加入2克碘，70毫升乙醇，于电磁搅拌器上搅拌60分钟，在铺有中速滤纸的和滤纸桨的古氏坩埚减压过滤，用乙醇洗涤锥形瓶和溶液至黄色消失。将溶液移入250ml烧杯中，置于水浴上将碘和乙醇蒸干后，加入1：1盐酸（即浓盐酸和水的体积比为1:1），2毫升，少量水,加入2g过硫酸铵，置于电热板上，氧化二价铁至三价，煮沸至出现大气泡，分解过硫酸铵，取下冷却，加入5ml饱和醋酸铵，用酸度计，调节PH=2±0.2，加入5%磺基水杨酸指示剂10滴，得待测溶液； 

3、用1配制EDTA标液滴定2A待测溶液，直至滴定液由紫色变为黄色为终点,按式（3）计算金属铁的质量分数为44.12%； 

4、待测亚铁溶液的制备 

（4A）准确称取0.100克钒钛矿还原铁试样，于干燥锥形瓶中加入2克氟化钾，碳酸氢钠2克，35毫升盐酸，立刻盖隔绝空气的保护装置于电热板上溶解30分钟左右，取下，流水冷至室温，加入100毫升饱和碳酸氢钠溶液，体积保持150-200毫升，加入25%钨酸钠溶液20滴，摇匀，溶液呈蓝色，用重铬酸钾标准溶液滴至蓝色消失（不记读数），加入35毫升硫磷混酸，10滴0.5%的二苯胺磺酸钠（0.5克二苯胺磺酸钠溶于100毫升水中）指示剂； 

（4B）用1配制的重铬酸钾标准滴定液滴定4A溶液至溶液为稳定紫色为终点，记录滴定液消耗重铬酸钾标准溶液的体积为V按式(4)计算所得亚铁的质量分数为12.13%。 

其中，硫磷混酸溶液，盐酸溶液、25%钨酸钠溶液、5%磺基水杨酸溶液、0.5%二苯胺磺酸钠溶液的配制同实施例1。 

本发明测定直接还原钒钛矿中金属铁和亚铁含量，采用碘-乙醇EDTA溶解金属铁，提高了金属铁的选择性溶解，消消除了低价钛干扰，提高了分析的准确性，且简单、快速。测定亚铁溶液中存在的三价钛，用钨酸钠为指示剂使三价钛生成钨蓝，用重铬酸钾滴定至蓝色消失，消除了低价钛的干扰。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。 

Claims (2)

1.一种直接还原钒钛矿中金属铁的测定方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、称取钒钛矿还原铁试样，加入碘和无水乙醇，搅拌30-40min，在铺有中速滤纸和滤纸浆的古氏坩埚减压过滤，用乙醇洗涤溶液至黄色消失；

步骤2、将溶液移入烧杯，置于水浴上将碘和乙醇蒸干；

步骤3：加入1:1盐酸溶液及少量纯水，其中1:1盐酸溶液为浓盐酸与水按体积比1:1配制，加入过硫酸铵，加热煮沸至出现大气泡，取下冷却；

步骤4：加入饱和醋酸铵，用酸度计，调节PH=2±0.2；

步骤5：加入磺基水杨酸指示剂，用EDTA标准溶液滴定至紫色变为黄色为终点；

计算公式：金属铁%=N×V×0.05585×100/G

其中：N为EDTA标准溶液浓度(mol/L)；

V为消耗EDTA标准溶液体积(ml)；

G为称样重(g)。

2.一种直接还原钒钛矿中亚铁的测定方法，其特征在于，利用权利要求1的计算结果测定金属亚铁的含量，其步骤如下：

步骤1、称取钒钛矿还原铁试样，加入氟化钾、碳酸氢钠、盐酸，迅速盖上空气保护装置，加热至微沸，保持20-30min取下，

步骤2、打开空气保护装置，迅速加入碳酸氢钠饱和溶液，并加橡皮塞，用流水冷却至室温；

步骤3、加入钨酸钠指示剂，摇动溶液至钨蓝出现；

步骤4、用重铬酸钾标准溶液滴定至蓝色消失，加入硫磷混酸，二苯胺磺酸钠指示剂，立即用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定紫色为终点；

计算公式：亚铁%=（N×V×0.05585×100/G-金属铁%）×1.2865

其中：N为重铬酸钾标准溶液浓度(mol/L)；

V为消耗重铬酸钾标准溶液体积(ml)。