CN104181272B - 钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法，包括：1)称取重量为M的待测钒钛磁铁矿试样；2)加足量矿石溶解液对待测钒钛磁铁矿试样进行加热溶解；3)向反应容器中加入稀盐酸；4)然后滴加氯化亚锡溶液至浅黄色，再次加热至微沸，而后冷却至室温；5)向反应容器中加钨酸钠溶液，用三氯化钛溶液滴至蓝色，并滴加三氯化钛溶液稍微过量；6)再用重铬酸钾溶液滴至无色，并滴加二苯胺磺酸钠指示剂；7)采用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫色；8)对滴定至紫色后的溶液取样测定其中钒重量百分含量；9)计算的步骤。该方法操作简单，测定速度快，检测结果与国家标准方法相当，可较好地满足现场快速分析的需要。

Description

钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法

技术领域

本发明属于铁矿成分分析技术领域，具体涉及一种钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法。

背景技术

钒钛磁铁矿不仅是铁的重要来源，而且伴生的钒、钛、铬、钴、镍、铂族和钪等多种组份，具有重要的综合利用价值。全铁是钒钛磁铁矿品位质量的重要指标，因此无论是钒钛磁铁矿的贸易和工艺应用研究，全铁的含量是必检项目之一。

目前钒钛磁铁矿中全铁的测定方法都是采用试样碱熔后分离钒测定，此方法工序长，增加了分析成本，不符合生产现场对分析快速的要求。另外，张玉滨、杜春萍等在《江西冶金》，2007，27(6)：39-40、43上发表了《钒钛铁矿中全铁的快速分析》文章，介绍了在溶样后加入氟化铵,使用氟化铵消除钒钛的干扰，此过程中钒不是全部还原为三价的钒与氟络合的，有一部分可能还原为四价钒也会消耗重铬酸钾标准滴定溶液，使分析结果偏高，它往往与分析方法中的负误差累计，对低含量钒的试样形成了一个假象的准确结果，且部分铁离子也会被氟离子络合，不被还原，形成负误差，这样对于含钒高的钒钛磁铁矿样品，对全铁分析的准确度影响较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法，该方法操作简单，测定速度快，检测结果与国家标准方法相当，可较好地满足现场快速分析的需要。

为实现上述目的，本发明的钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法，其特殊之处在于，它依次包括以下步骤：

1)称取重量为M的待测钒钛磁铁矿试样，置于反应容器中，其中0.1g≤M≤0.5g；

2)加足量矿石溶解液对待测钒钛磁铁矿试样进行加热溶解，所述矿石溶解液由浓度为40～60g/L的氟化钾或氟化钠溶液、体积比为1︰1的硫磷混酸溶液和浓硝酸组成，其中，所述氟化钾或氟化钠溶液、硫磷混酸溶液、浓硝酸三者间的体积比为2～5︰6～10︰1；

3)向反应容器中加入10～30mL的稀盐酸；

4)然后滴加浓度为50～70g/L的氯化亚锡溶液至浅黄色，再次加热至微沸，而后冷却至室温；

5)向反应容器中加0.5～1.5mL浓度为200～300g/L的钨酸钠溶液，用体积比为1︰10～15的三氯化钛溶液滴至蓝色，并滴加三氯化钛溶液稍微过量；

6)再用浓度为0.5～1.5g/L的重铬酸钾溶液滴至无色，并滴加4～8滴浓度为1.5～2.5g/L的二苯胺磺酸钠指示剂；

7)采用浓度为0.045～0.10mol/L的重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫色，所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积为Vml；所述重铬酸钾标准滴定溶液对一个不含钒的铁矿石标准样品中铁的滴定度为mg/mL；

8)对滴定至紫色后的溶液取样测定其中钒重量百分含量，计为W_v％；

9)计算矿石试样的全铁重量百分含量W_TFe％为：

$W_{\mathrm{TFe}}\%=\frac{T_{\mathrm{Fe}/K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7}\×V}{M\×1000}\×100\%-1.096\×W_V\%.$

进一步地，步骤3)中所述稀盐酸为体积比为1︰1～1︰3的盐酸溶液，

再进一步的，步骤7)中所采用的重铬酸钾标准滴定溶液对铁的滴定度的测定方法，包括以下步骤：

1)选取重量为N的不含钒的铁矿石标准样品，其中0.1g≤N≤0.5g，其中全铁重量百分含量为n％；

2)接着按照权利要求1中步骤2)～步骤6)的方法对所述不含钒的铁矿石标准样品进行处理；

3)然后采用与前述钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法步骤7)相同浓度的重铬酸钾标准滴定溶液滴定至稳定的紫色，所消耗的重铬酸钾标准滴定溶液的体积为V_nmL

4)计算所述重铬酸钾标准滴定溶液的滴定度为：

$T_{\mathrm{Fe}/K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7}=\frac{N\×n\%\×1000}{V_n}.$

本发明的钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法中各项工艺参数控制的原理如下：

步骤3)中加入的稀盐酸用于溶解矿石，溶样冒烟后的盐类可用于调节反应物的酸度，有利于后面氧化还原反应的进行。步骤4)中滴加氯化亚锡溶液至浅黄色，即对反应物中的三价铁离子进行预还原，使得大部分的三价铁还原为二价铁。步骤5)中，钨酸钠溶液作为指示剂，三氯化钛溶液用于还原全部三价铁离子为二价，过量钛离子遇钨酸钠生成钨酸钛，溶液显蓝色；步骤6)中，钨酸钛溶液被重铬酸钾氧化溶液呈无色；滴加二苯胺磺酸钠指示剂；步骤7)采用用一定浓度的重铬酸钾标准滴定溶液滴定，此时重铬酸钾标准滴定溶液氧化二价铁离子转变成三价铁离子，二苯胺磺酸钠指示剂遇三价铁离子呈紫色。步骤8)中所述钒重量百分含量测定方法采用常规的测量方式即可，如：在电感耦合等离子体发射光谱仪上测定滴定完后的试样溶液中钒的含量，或者在X-荧光分析仪上制样将过180目以上的试样，用压片法测定得出试样中钒的含量。

本发明的有益技术效果在于：

(1)本方法避免了分离钒的繁琐操作，且硫磷混酸加硝酸，能快速地将试样分解完全，既节约了时间，又保证了分析的准确度。

(2)利用钒在本方法中的定量反应，运用差减法减除钒相当于的铁量，得出准确的无钒影响的全铁含量，简单准确。

(3)用标准样品在相同条件下求标准值对标准溶液的滴定度，可减小样品分解的各条件不确定及系统误差。

本发明的测定方法快速，简单，结果的准确度与国家标准方法相当，可较好地满足现场快速分析的需要。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法作进一步详细说明。

实施例1

取某矿山的钒钛磁铁矿，对其中全铁含量进行快速测定，测定方法依次包括以下步骤：

1)称取重量为0.1018g的待测钒钛磁铁矿试样，置于250mL锥形瓶中；

2)向锥形瓶中加足量矿石溶解液，所述矿石溶解液的组成为5mL体积质量分数浓度为50g/L的氟化钠溶液、12.0mL体积比为1:1的硫磷混酸溶液和2mL浓硝酸，轻轻摇动瓶子使试样分散，在高温电炉上加热至瓶内冒硫酸烟至瓶口，取下，稍冷；

3)加10mL体积比为1:3的盐酸溶液；

4)向锥形瓶中滴加体积质量分数浓度为60g/L的氯化亚锡溶液(取6g氯化亚锡溶于20mL热浓盐酸中，用水稀释至100mL，混匀,加入数颗锡粒)至溶液显浅黄色，加热至微沸，取下稍冷加50mL水，冷却至近室温；

5)加1mL体积质量分数浓度为250g/L的钨酸钠溶液(称取25g钨酸钠溶于适量水中，加5mL磷酸，用水稀释至100mL)，用体积比为1:14的三氯化钛溶液[取2mL三氯化钛溶液(约15％质量体积浓度)用盐酸(1+5)稀释至30mL]滴至蓝色，并过量一滴；

6)再用体积质量分数浓度为1g/L的稀重铬酸钾溶液滴至无色，立即滴加5滴体积质量分数为2g/L的二苯胺磺酸钠指示剂溶液；

7)用浓度为0.049mol/L的重铬酸钾标准滴定溶液滴定至稳定的紫色，所消耗的重铬酸钾标准溶液的体积数为15.03mL；所述重铬酸钾标准滴定溶液对一个不含钒的铁矿石标准样品中铁的滴定度为2.7442mg/mL；

8)对滴定后的紫色溶液稀释定容到200mL容量瓶中，抽取50.00mL溶液试样定容到100mL容量瓶中，在电感耦合等离子体光谱仪上测定得出所述溶液试样中钒的重量百分含量为0.301％；

9)计算矿石试样的全铁重量百分含量W_TFe％为：

$W_{\mathrm{TFe}}\%=\frac{T_{\mathrm{Fe}/K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7}\×V}{M\×1000}\×100\%-1.096\×W_V\%.$

即：

W_TFe％＝(2.7442×15.03/0.1018×1000)×100％-1.096×0.301％

＝40.52％-0.33％

＝40.19％。

其中，重铬酸钾标准滴定溶液对铁的滴定度的测定方法包括以下步骤：

1)平行称取两份不含钒的磁铁矿标准样品YSBC11701-94试料各0.1000g进行测定，其全铁重量百分含量为44.73％，置于250mL锥形瓶中；

2)接着按照上述钒钛磁铁矿中全铁含量进行快速测定方法的步骤2)～步骤6)的方法对两份矿石样进行处理，即：

首先，向锥形瓶中加足量矿石溶解液，所述矿石溶解液的组成为5mL体积质量分数浓度为50g/L的氟化钠溶液、10.0mL体积比为1:1的硫磷混酸溶液和2mL浓硝酸，轻轻摇动瓶子使试样分散，在高温电炉上加热至瓶内冒硫酸烟至瓶口，取下，稍冷；

然后，加10mL体积比为1:3的盐酸溶液；

其次，向锥形瓶中滴加体积质量分数浓度为60g/L的氯化亚锡溶液至溶液显浅黄色，加热至微沸，取下稍冷加50mL水，冷却至近室温；

再其次加1mL体积质量分数浓度为250g/L的钨酸钠溶液，用体积比为1:14的三氯化钛溶液滴至蓝色，并过量一滴；

然后再用体积质量分数浓度为1g/L的稀重铬酸钾溶液滴至无色，立即滴加5滴体积质量分数为2g/L的二苯胺磺酸钠指示剂溶液；

3)用浓度为0.049mol/L的重铬酸钾标准滴定溶液滴定至稳定的紫色，两次消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积数分别是16.32mL和16.28mL，平均值为16.30mL；

4)求出重铬酸钾标准滴定溶液对标准样品中铁的滴定度 $T_{\mathrm{Fe}/K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7}=\frac{0.1000\×44.73\×10}{16.30}=2.7442\mathrm{mg}/\mathrm{mL}.$

用分离钒的国标分析方法测定此该矿山的钒钛磁铁矿试样中全铁含量为40.12％，与本发明方法检测的结果40.19％，检测结果的相对误差为0.42％，证明本发明的测定方法有较好的一致性。

实施例2

取某矿山的钒钛磁铁矿，对其中全铁含量进行快速测定，测定方法依次包括以下步骤：

1)称取0.2005g的待测钒钛磁铁矿标准样品GBW07226，置于250mL锥形瓶中；

2)向锥形瓶中加足量矿石溶解液，所述矿石溶解液的组成为：8mL体积质量分数50g/L的氟化钾溶液、20mL体积比为1:1的硫磷混酸溶液、3mL浓硝酸，轻轻摇动瓶子使试样分散，在高温电炉上加热至瓶内冒硫酸烟至瓶口，取下，稍冷；

3)加15mL体积比为1:2的盐酸溶液；

4)滴加体积质量分数为60g/L的氯化亚锡溶液(取6g氯化亚锡溶于20mL热浓盐酸中，用水稀释至100mL，混匀，加入数颗锡粒)至浅黄色，加热至微沸，取下稍冷加50mL水，冷却至近室温；

5)加1mL体积质量分数为250g/L的钨酸钠溶液(称取25g钨酸钠溶于适量水中，加5mL磷酸，用水稀释至100mL)，用体积比为1:14的三氯化钛溶液[取2mL三氯化钛溶液(约15％质量体积浓度)用盐酸(1+5)稀释至30mL]滴至蓝色，并三氯化钛溶液过量一滴；

6)再用体积质量分数为1g/L的稀重铬酸钾溶液滴至无色，立即滴加5滴体积质量分数为2g/L的二苯胺磺酸钠指示剂溶液；

7)用浓度为0.055mol/L的重铬酸钾标准滴定溶液滴定至稳定的紫色，所消耗的重铬酸钾标准溶液的体积数为37.42ml；所述重铬酸钾标准滴定溶液对一个不含钒的铁矿石标准样品中铁的滴定度为2.7459mg/mL；

8)对滴定后的紫色溶液稀释定容到200mL容量瓶中，抽取50.00mL溶液试样定容到100mL容量瓶中，在电感耦合等离子体光谱仪上测定得出所述溶液试样中钒的重量百分含量为0.289％；

9)计算矿石试样的全铁重量百分含量W_TFe％为：

$W_{\mathrm{TFe}}\%=\frac{T_{\mathrm{Fe}/K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7}\×V}{M\×1000}\×100\%-1.096\×W_V\%.$

即：

W_TFe％＝(2.7459×37.42/0.2005×1000)×100％-1.096×0.289％

＝51.24％-0.317％

＝50.923％

其中，重铬酸钾标准滴定溶液对铁的滴定度的测定方法，包括以下步骤：

1)平行称取两份不含钒的磁铁矿标准样品YSBC11701-94试料各0.2000g进行测定，其全铁重量百分含量为44.73％，置于250 mL锥形瓶中；

2)接着按照本实施例上述钒钛磁铁矿中全铁含量进行快速测定方法的步骤2)～步骤6)的方法对两份矿石样进行处理；

3)两次分析消耗浓度为0.055mol/L的重铬酸钾标准滴定溶液的体积平均值为32.58mL；

4)求出重铬酸钾标准滴定溶液对铁的滴定度T＝0.2000×44.73％×1000/32.58＝2.7459mg/mL。

用分离钒的国标分析方法测定此该矿山的钒钛磁铁矿试样中全铁含量为50.81％，与本发明方法检测的结果50.923％，检测结构的相对误差为0.22％，证明本发明的测定方法准确定很高。

实施例3

取某矿山的钒钛磁铁矿，对其中全铁含量进行快速测定，测定方法依次包括以下步骤：

1)称取0.4997g钒钛磁铁矿标准样品GBW07224，置于1000mL锥形瓶中；

2)向锥形瓶中加足量矿石溶解液，所述矿石溶解液的组成为：30mL体积质量分数50g/L氟化钠溶液，加90mL体积比为1:1的硫磷混酸溶液，加入10mL浓硝酸，轻轻摇动瓶子使试样分散，在高温电炉上加热至瓶内冒硫酸烟至瓶口，取下，稍冷；

3)加30mL体积比为1:2的盐酸溶液；

4)滴加体积质量分数为60g/L的氯化亚锡溶液(取6g氯化亚锡溶于20mL热浓盐酸中，用水稀释至100mL，混匀，加入数颗锡粒)至浅黄色，加热至微沸，取下稍冷加50mL水，冷却至近室温；

5)加1.5mL体积质量分数为250g/L的钨酸钠溶液(称取25g钨酸钠溶于适量水中，加5mL磷酸，用水稀释至100mL)，用体积比为1:15的三氯化钛溶液[取2mL三氯化钛溶液(约15％质量体积浓度)用盐酸(1+5)稀释至30mL]滴至蓝色，并过量一滴；

6)再用体积质量分数为1g/L的稀重铬酸钾溶液滴至无色，立即滴加5滴体积质量分数为2g/L的二苯胺磺酸钠指示剂溶液；

7)用浓度为0.10mol/L的重铬酸钾标准滴定溶液滴定至稳定的紫色，并记下所消耗的重铬酸钾标准溶液的体积数为29.00mL，所述重铬酸钾标准滴定溶液对一个不含钒的铁矿石标准样品中铁的滴定度为5.7021mg/mL。

8)对滴定后的紫色溶液稀释定容到200mL容量瓶中，抽取50.00mL溶液试样定容到100mL容量瓶中，在电感耦合等离子体光谱仪上测定得出所述溶液试样中钒的重量百分含量为0.184％；

9)计算矿石试样的全铁重量百分含量W_TFe％为：

$W_{\mathrm{TFe}}\%=\frac{T_{\mathrm{Fe}/K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7}\×V}{M\×1000}\×100\%-1.096\×W_V\%.$

即：

W_TFe％＝(5.7021×29.00/0.4997×1000)×100％-1.096×0.184％

＝33.20％-0.20％

＝33.00％

其中，重铬酸钾标准滴定溶液对铁的滴定度的测定方法，包括以下步骤：

1)平行称取两份不含钒的磁铁矿标准样品YSBC11701-94试料各0.4500g进行测定，其全铁重量百分含量为44.73％，置于500mL锥形瓶中；

2)接着按照本实施例上述钒钛磁铁矿中全铁含量进行快速测定方法的步骤2)～步骤6)的方法对两份矿石样进行处理；

3)两次分析消耗浓度为0.10mol/L的重铬酸钾标准滴定溶液的体积平均值为35.30mL；

4)求出重铬酸钾标准滴定溶液对铁的滴定度T＝0.4500×44.73％×1000/35.30＝5.7021mg/mL。

用分离钒的国标分析方法测定此该矿山的钒钛磁铁矿试样中全铁含量为32.97％，与本发明方法检测的结果33.00％，检测结构的相对误差为0.09％，证明本发明的测定方法准确定很高。

Claims (2)

1.一种钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法，其特征在于，它依次包括以下步骤：

1)称取重量为M的待测钒钛磁铁矿试样，置于反应容器中，其中0.1g≤M≤0.5g；

2)加足量矿石溶解液对待测钒钛磁铁矿试样进行加热溶解，所述矿石溶解液由浓度为40～60g/L的氟化钾或氟化钠溶液、体积比为1︰1的硫磷混酸溶液和浓硝酸组成，其中，所述氟化钾或氟化钠溶液、硫磷混酸溶液、浓硝酸三者间的体积比为2～5︰6～10︰1；

3)向反应容器中加入10～30mL的稀盐酸；

4)然后滴加浓度为50～70g/L的氯化亚锡溶液至浅黄色，再次加热至微沸，而后冷却至室温；

5)向反应容器中加0.5～1.5mL浓度为200～300g/L的钨酸钠溶液，用体积比为1︰10～15的三氯化钛溶液滴至蓝色，并滴加三氯化钛溶液稍微过量；

6)再用浓度为0.5～1.5g/L的重铬酸钾溶液滴至无色，并滴加4～8滴浓度为1.5～2.5g/L的二苯胺磺酸钠指示剂；

7)采用浓度为0.045～0.10mol/L的重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫色，所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积为Vml；所述重铬酸钾标准滴定溶液对一个不含钒的铁矿石标准样品中铁的滴定度为mg/mL；

8)对滴定后的溶液取样测定其中钒重量百分含量，计为W_v％；

9)计算矿石试样的全铁重量百分含量W_TFe％为：

其中，步骤7)中所采用的重铬酸钾标准滴定溶液对铁的滴定度的测定方法，包括以下步骤：

a、选取重量为N的不含钒的铁矿石标准样品，其中0.1g≤N≤0.5g，其全铁重量百分含量为n％；

b、接着按照上述步骤2)～步骤6)的方法对所述不含钒的铁矿石标准样品进行处理；

c、然后采用上述步骤7)相同浓度的重铬酸钾标准滴定溶液滴定至稳定的紫色，所消耗重铬酸钾标准滴定溶液的体积为V_nmL；

d、计算所述重铬酸钾标准滴定溶液的滴定度为：

$T_{Fe/K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7}=\frac{N\×n\%\×1000}{V_n}.$

2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿中全铁含量的快速测定方法，其特征在于：步骤3)中所述稀盐酸为体积比为1:1～1:3的盐酸溶液。