CN103604804A - 一种铁原料中铁含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

一种铁原料中铁含量的测定方法，化学分析方法领域，其特征在于（1）利用络合掩蔽的方法将还原Fe³⁺时所产生的大量Ti⁴⁺掩蔽掉，避免Ti⁴⁺发生水解形成胶体状沉淀；（2）利用氯化钠提供Cl^–，Cl^–与Ti⁴⁺发生络合反应，抑制了Ti⁴⁺的水解；反应式如下：Ti⁴⁺+Cl^–=[TiCl₆]^2-。本发明解决了三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法测定铁含量时，钛离子极易水解产生胶体状沉淀造成滴定误差的问题，应用一定量中性盐将还原Fe³⁺的所产生的大量钛离子掩蔽掉，避免在滴定过程中生成白色胶体状水解产物，改善了滴定反应速度和滴定终点判定的敏锐性，提高了铁含量测定的准确性。

Description

一种铁原料中铁含量的测定方法

技术领域

本发明属于化学分析方法领域，具体涉及一种采用重铬酸钾滴定法准确测定铁原料中高含量铁的方法。

背景技术

铁在自然界中储量及其丰富，大量存在于铁矿和锰矿、铬矿、铜矿等其它有色金属矿藏中，它们是黑色冶金和有色冶金的必备原料。在钢铁冶炼过程中，将产生大量的高炉渣、电炉渣及其它富含铁元素的渣类产物和冶炼除尘系统排出的铁含量很高的除尘灰，在钢铁冶金生产流程的酸洗工艺过程中还将产生大量的“红泥”,其主要成分也是铁的氧化物。

为了精准控制冶炼工艺，提高钢铁产品的成分合格率，生产出高质量的不同用途的钢铁产品，也为了合理地循环使用钢铁生产过程产生的废弃物，减少资源浪费和环境污染，必须要求检测部门准确测定各类矿产品和除尘灰、“红泥”等铁原料中大量存在的高铁含量。

不同铁原料，含铁量不同。铁矿类物质中铁含量一般可达50-60%，大多以氧化物形态存在，铁精矿中除了大量的氧化铁外还含有少量单质铁；除尘灰中铁含量约在30%以上，主要以氧化铁形态存在，酸洗钢后产生的“红泥”中铁含量可达60%以上，主要以氧化铁形态存在。

目前，高含量铁（含量大于30%）的测定常用的方法是三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法。该方法原理是：在一定浓度的盐酸介质中，将样品溶解出的Fe³⁺离子用三氯化钛还原为Fe²⁺，然后用二苯胺磺酸钠为指示剂，重铬酸钾标准溶液滴定Fe²⁺，从而测定全铁的百分含量。

GB/T6730.5-2007中是先用氯化亚锡（Sn²⁺）将大部分的Fe³⁺离子还原成Fe²⁺，自身被氧化成（Sn⁴⁺），然后用三氯化钛将未被还原的少量Fe³⁺离子全部还原成Fe²⁺。由于Sn²⁺或Sn⁴⁺属于重金属离子，大量排放这种滴定后的溶液将对环境造成污染。因此生产中常常不使用氯化亚锡，而仅直接使用三氯化钛还原Fe³⁺，自身转变为Ti⁴⁺。但是，当样品中铁含量较高时，将需消耗大量的三氯化钛，产生大量的Ti⁴⁺，即便是在强酸性介质中Ti⁴⁺也极易发生水解（生成链状聚合形式的—Ti—O—Ti—O—，即钛酰离子TiO²⁺），生成白色胶体状水解产物，将影响滴定反应速度和滴定终点的判定，从而影响铁含量的准确测定。

发明内容

为了提高滴定法检测铁含量准确度，且避免发生Ti⁴⁺的水解现象的目的，本发明提供一种铁原料中铁含量的测定方法。

本发明的技术方案是：

1、在酸度不变的条件下，酸度条件：在150mL标准滴定溶液中含有如下述量的酸。

（1）、样品溶解后剩余的10mL盐酸；

（2）、滴定过程中加入的30mL硫磷混合酸（H₂SO₄︰H₃PO₄︰H₂O=3︰2︰5）。

将大量的Ti⁴⁺（正四价钛离子）络合，减少滴定液中游离的Ti⁴⁺的含量。

本发明的技术方案是：

可以作为掩蔽剂掩蔽Ti⁴⁺的物质有Cl^–、H₂O₂。H₂O₂在酸性溶液中具有强氧化性，它的使用将影响后续的氧化还原滴定反应。Cl^–可以很好的掩蔽Ti⁴⁺，阻止Ti⁴⁺生成钛酰离子。反应式如下：

Ti⁴⁺+ Cl^–=[TiCl₆]^2-

但提供Cl^–的物质最好是中性的、水溶性较好的物质，这样可达到不影响溶液酸度和快速络合掩蔽的目的。氯化钠价格低廉，且具有上述要求的基本性质，因此本发明使用氯化钠作为Cl^–的提供者，很好的掩蔽大量的Ti⁴⁺。

经试验确定，测定铁含量达60%及以上的样品时，加入2g固体氯化钠，即可达到掩蔽的目的。

本发明在不使用含重金属离子的氯化亚锡作还原剂的条件下，消除滴定溶液混浊现象，实现滴定法准确测定高含量铁，污染小，分析成本低，准确度高。

本发明解决了三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法测定铁含量时，钛离子极易水解产生胶体状沉淀造成滴定误差的问题，应用一定量中性盐将还原Fe³⁺的所产生的大量钛离子掩蔽掉，避免在滴定过程中生成白色胶体状水解产物，改善了滴定反应速度和滴定终点判定的敏锐性，提高了铁含量测定的准确性。

本发明的测定结果的精密度可满足GB/T6730.5-2007要求（允许差R_d=0.156%）。

具体实施方式

将铁原料样品溶解后，保持10mL的盐酸介质，即是用盐酸溶解铁原料样品后形成的溶液，经加热蒸发至该溶液体积为10mL；

调整待滴定溶液体积为150mL，滴加15滴钨酸钠溶液（浓度是250g/L）后，不断搅拌溶液的情况下滴加三氯化钛溶液（浓度是15g/L）至溶液变蓝。再用重铬酸钾溶液（0.25g/L）滴定至无色，此时不计重铬酸钾溶液消耗量。加入2g固体氯化钠，溶解后立即加入30mL硫磷混合酸（体积比H2SO4：H3PO4：H2O=3：2：5）和5滴二苯胺磺酸钠（2g/L）指试剂，用重铬酸钾标准溶液（0.01667mol/L）滴定，溶液由绿色变为紫色时为终点。

所述标准滴定溶液是浓度为0.01667mol/L的重铬酸钾标准溶液。

说明重铬酸钾标准溶液与待测的亚铁离子反应达到等当点，溶液颜色变化仅作为反应终点到达肉眼辨识方法。

随同样品做空白试验；

准确读取滴定消耗的重铬酸钾标准溶液的体积，按以下计算公式计算样品中铁含量。

w=(v₁-v₂)×0.0055847×100/m

式中：

w——铁的质量分数（%）；

v₁——滴定样品时消耗的重铬酸钾标准溶液的体积（mL）；

v₂——滴定空白溶液时消耗的重铬酸钾标准溶液的体积（mL）；

m——样品的质量（g）；

0.0055847——1 mL浓度为0.01667mol/L的重铬酸钾标准溶液相当于铁的含量（g）；

本发明中的铁原料主要指各类铁矿、炼钢副产品除尘灰、酸洗副产品“红泥”。

Claims (1)

1.一种铁原料中铁含量的测定方法，其特征在于

（1）利用络合掩蔽的方法将还原Fe³⁺时所产生的大量Ti⁴⁺掩蔽掉，避免Ti⁴⁺发生水解形成胶体状沉淀；

（2）、利用氯化钠提供Cl^–，Cl^–与Ti⁴⁺发生络合反应，抑制了Ti⁴⁺的水解；反应式如下：

Ti⁴⁺+ Cl^–=[TiCl₆]^2-；

具体操作步骤是：

（1）将干燥铁原料样品溶解后，铁原料样品溶液保持10mL的盐酸介质；

（2）调整待标准滴定溶液体积为150mL，滴加15滴浓度是25g/L的钨酸钠溶液后，滴加浓度是15g/L的三氯化钛溶液并不断搅动溶液，直到溶液变蓝；再滴加浓度是0.25g/L的重铬酸钾溶液至无色；加入2g固体氯化钠，溶解后立即加入30mL硫磷混合酸和5滴浓度是2g/L的二苯胺磺酸钠指试剂，用浓度是0.01667mol/L的重铬酸钾标准溶液滴定至溶液由绿色变为紫色时为终点；

（3）随同样品做空白试验；

（4）准确读取滴定消耗的重铬酸钾标准溶液的体积：

（5）按以下计算公式计算样品中铁含量：

w=(v₁-v₂)×0.0055847×100/m

式中，

w——铁的质量分数（%）；

v₁——滴定样品时消耗的重铬酸钾标准溶液的体积（mL）；

v₂——滴定空白溶液时消耗的重铬酸钾标准溶液的体积（mL）；

m——样品的质量（g）；

0.0055847——1 mL浓度为0.01667mol/L的重铬酸钾标准溶液相当于铁的含量（g）；

所述硫磷混合酸为按照体积比H₂SO₄︰H₃PO₄︰H₂O=3︰2︰5；

所述标准滴定溶液是浓度为0.01667mol/L的重铬酸钾标准溶液。