微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低能耗的微波堿熔?滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，具體流程是通過(guò)微波堿熔鈦渣樣品，稀硫酸提取堿熔處理的樣品，鋁箔還原樣品，快速隔絕空氣冷卻，重鉻酸鉀容量法滴定，實(shí)現(xiàn)對(duì)鈦渣中鈦元素的快速、準(zhǔn)確分析。本發(fā)明以微波堿熔處理鈦渣樣品，具有熱傳導(dǎo)損失小、加熱均勻、分解速度更快、分解更徹底、節(jié)約能耗等優(yōu)點(diǎn)，適用于鈦渣（特別是酸溶處理分解不完全，一定需要堿熔處理才能完全分解的鈦渣樣品）中常量鈦元素的分析測(cè)定，具有快速、準(zhǔn)確、節(jié)能，檢測(cè)線性范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，平均單個(gè)鈦渣樣品的測(cè)定時(shí)間不超過(guò)50分鐘。
【專利說(shuō)明】
微波堿溶-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鈦渣中鈦的分析測(cè)定技術(shù)，具體是通過(guò)微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中 的鈦元素的測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦渣是經(jīng)過(guò)物理生產(chǎn)過(guò)程而形成的鈦礦富集物的俗稱，是生產(chǎn)四氯化鈦、鈦白粉 和海綿欽廣品的優(yōu)質(zhì)原料，主要由I凡欽磁鐵礦、欽鐵礦、金紅石、銳欽礦、循石、娃酸鹽等含 鈦礦物組成?！稁r石礦物分析》中提及對(duì)于釩鈦磁鐵礦等可采用鹽酸-磷酸-硫酸體系處理樣 品。鈦渣中還有大量的耐酸性很強(qiáng)的礦物，比如，鈦鐵礦、金紅石、銳鈦礦、榍石、硅酸鹽，常 規(guī)的酸溶處理該類含鈦礦樣的方法很難使樣品分解完全。YS/T. 514.1-2009《高鈦渣、金紅 石化學(xué)分析方法》中亦指出對(duì)于金紅石類的鈦渣樣品來(lái)講通常以過(guò)氧化鈉熔解樣品，滴定 分析，但是傳統(tǒng)的堿熔方法處理鈦渣樣品耗時(shí)、耗能。
[0003] 微波是指頻率為300MHz~300GHz的電磁波，基本特性通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收 三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收;具有很強(qiáng)的選擇性加熱能 力，物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)來(lái)決定。微波的熱慣性小，對(duì)介質(zhì)材料是 瞬時(shí)加熱升溫，升溫速度快。微波的輸出功率隨時(shí)可調(diào)，介質(zhì)溫升速度快，不存在"余熱"現(xiàn) 象，極有利于自動(dòng)控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。目前有利用微波純粹對(duì)高鈦渣進(jìn)行加熱的方 法，但是沒(méi)有通過(guò)微波堿熔，然后通過(guò)滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦的方法。
[0004] 因此，將微波技術(shù)應(yīng)用于鈦渣樣品的處理中，開發(fā)一種準(zhǔn)確、高效、快速、低能耗的 并適用于鈦渣中鈦的分析測(cè)試工作的技術(shù)已成為當(dāng)今分析工作者的一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于將微波技術(shù)用于礦石分析工作中，開發(fā)一種低能耗的微波堿 熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，具體流程是通過(guò)微波堿熔鈦渣樣品，以稀硫酸 提取堿熔處理的樣品，鋁箱還原樣品，快速隔絕空氣冷卻，重鉻酸鉀容量法滴定，實(shí)現(xiàn)對(duì)鈦 渣中鈦元素的快速、準(zhǔn)確分析。
[0006] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，具體工藝如下： 微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征步驟如下： 步驟一，準(zhǔn)確稱取一定量待測(cè)鈦渣樣品，置于剛玉坩堝中，加入碳酸鈉/過(guò)氧化鈉的混 合熔劑，攪拌后，再蓋上一薄層混合熔劑，置于微波環(huán)境中，高火檔加熱15-20 min，待鈦渣 樣品完全分解后，取出冷卻至室溫； 步驟二，將坩堝移至燒杯中，以80 mL的10%(v/v)的硫酸溶液加熱浸取，并煮沸除去過(guò) 氧化氫，再用另配的10% (v/V)的硫酸溶液洗凈坩堝，將洗滌坩堝后的硫酸溶液移入錐形瓶 中； 步驟三，往錐形瓶中的硫酸溶液加入濃度為14 mol/L濃磷酸10 mL，充分搖勻，加鋁片 2g(市售鋁箱取2g，無(wú)配比；剪成1平方厘米或者將鋁箱搓成球狀，因?yàn)殇X箱的形狀對(duì)反應(yīng)速 度影響很大，所以最好采用這兩種形狀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)），塞上防氧塞，待反應(yīng)近乎完全，溶液即將 澄清時(shí)，加熱煮沸并冒大氣泡I min; 步驟四，取下錐形瓶，快速與盛有碳酸氫鈉飽和溶液的裝置接通，以流水冷卻至室溫； 步驟五，取下錐形瓶，撥開防氧塞迅速加入4d的0.4%(取0.4g中性紅指示劑，溶解在 100 mL去離子水中，混勻，貯存于棕色瓶中）的中性紅指示劑，以0.005968 mol/L的重鉻酸 鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色不褪為終點(diǎn)； 步驟六，按下式計(jì)算T i 〇2的含量：
式中，為1??的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％; ?Τ為滴定試樣溶液時(shí)消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 的體積，mL; %為滴定試樣空白溶液消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，mL; T為重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 對(duì)鈦的滴定度，mg/mL; m為稱取試樣的質(zhì)量，g。
[0007] 步驟一中，混合溶劑和待測(cè)鈦渣樣品的質(zhì)量比為25:1。
[0008] 步驟一中，所述混合熔劑為碳酸鈉和過(guò)氧化鈉的混合物，碳酸鈉和過(guò)氧化鈉的質(zhì) 量比為1:4。
[0009] 步驟一中，所述微波環(huán)境采用微波爐實(shí)現(xiàn);實(shí)驗(yàn)中可使用美的公司的家用微波爐， 產(chǎn)品型號(hào)MM721NH1-PW。
[0010] 步驟三中，加入鋁片進(jìn)行防氧作用時(shí)，如果作用較緩慢則可稍微加熱，但不能使反應(yīng)過(guò) 快。
[0011] 步驟三、四中，加入鋁片還原到冷卻溶液的整個(gè)過(guò)程中，要注意保持防氧管道的暢 通，以免產(chǎn)生超壓或負(fù)壓，造成事故。
[0012] 步驟五中的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置為：首先稱取預(yù)先經(jīng)150°C烘Ih并置于干燥 器中冷卻至室溫的基準(zhǔn)重鉻酸鉀，用去離子水溶解，移入容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻； 此溶液對(duì)鈦的滴定度T= 2.8605 mg/mL。
[0013] 本方法中，所使用的涉及到的試劑純度均為分析純，用水均為去離子水。
[0014] 本發(fā)明的有益效果如下： 1. 使用微波加熱法代替馬弗爐熔樣，可極大地縮短熔樣時(shí)間，節(jié)省馬弗爐熔樣帶來(lái)的 時(shí)間浪費(fèi)和能源浪費(fèi)，有效地降低堿熔處理樣品測(cè)試鈦渣中鈦元素的成本； 2. 微波技術(shù)最重要的應(yīng)用是雷達(dá)和通信，此外，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)、生物 學(xué)以及人民生活等方面都有廣泛的應(yīng)用。作為加熱技術(shù)在礦石分析測(cè)試的應(yīng)用還很少，僅 管有微波堿熔-比色法測(cè)定氧化焙燒釩鈦球團(tuán)中鈦的報(bào)道，但是TiO 2的含量在9.48~20.77% (m/m)之間。微波堿熔-滴定法測(cè)定高含量的鈦仍然是個(gè)空白，本發(fā)明的開發(fā)正好填補(bǔ)了這 一空白，是對(duì)微波堿熔技術(shù)測(cè)定鈦渣中高含量鈦的一個(gè)突破； 3. 本發(fā)明操作步驟簡(jiǎn)捷，低能耗，分析速度快，單件樣品平均處理時(shí)間不超過(guò)50 min。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，采用本發(fā)明提供的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法 對(duì)成都某研究所鈦渣生產(chǎn)流程樣品分析的過(guò)程如下： 準(zhǔn)確稱取0.1000~0.1500 g待測(cè)鈦渣樣品，置于剛玉坩堝中，加入按照l(shuí):4(v/v)的碳酸 鈉/過(guò)氧化鈉混合形成的混合熔劑3g，攪拌后，再蓋上一薄層混合熔劑，置于微波爐中，高火 檔加熱15-20 min，[實(shí)驗(yàn)中使用美的公司的家用微波爐，產(chǎn)品型號(hào)MM721NHl-PW]，待鈦渣樣 品完全分解后，取出冷卻至室溫； 將坩堝移至300 mL燒杯中，以80 mL的10%(v/v)的硫酸溶液加熱浸取，并煮沸除去過(guò) 氧化氫，用1〇%(v/v)的硫酸溶液洗凈i甘堝，將溶液移入300 mL錐形瓶中； 加入濃磷酸10 mL，充分搖勻，加鋁片2 g，[剪成1平方厘米或者將鋁箱搓成球狀]，塞上 防氧塞，作用緩慢時(shí)可稍微加熱，[切記勿使反應(yīng)過(guò)快]，待反應(yīng)近乎完全，溶液即將澄清時(shí)， 加熱煮沸并冒大氣泡I min; 取下錐形瓶，快速與盛有碳酸氫鈉飽和溶液的裝置接通，以流水冷卻至室溫，[加入鋁 片還原到冷卻溶液的整個(gè)過(guò)程中，要注意保持防氧管道的暢通，以免產(chǎn)生超壓或負(fù)壓，造成 事故]; 取下錐形瓶，撥開防氧塞迅速加4d 0.4%的中性紅指示劑，以0.005968 mol/L的重鉻 酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色不褪為終點(diǎn)。
[0017] 按下式計(jì)算TiO2的含骨.
式中，為1??的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％; F為滴定試樣溶液時(shí)消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 的體積，mL; Fa為滴定試樣空白溶液消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，mL，T為重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶 液對(duì)鈦的滴定度，mg/mL;m為稱取試樣的質(zhì)量，g。使用相同的方法測(cè)定試劑空白，所得結(jié)果 減去試劑空白即為樣品實(shí)測(cè)結(jié)果。該批樣品中TiO 2的分析結(jié)果在29.56~64.54 % (m/m)之 間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征步驟如下： 步驟一，準(zhǔn)確稱取一定量待測(cè)鈦渣樣品，置于剛玉坩堝中，加入碳酸鈉/過(guò)氧化鈉的混 合熔劑，攪拌后，再蓋上一薄層混合熔劑，置于微波環(huán)境中，高火檔加熱15-20 min，待鈦渣 樣品完全分解后，取出冷卻至室溫； 步驟二，將坩堝移至燒杯中，以80 mL的10%體積比的硫酸溶液加熱浸取，并煮沸除去 過(guò)氧化氫，再用另配的10%體積比的硫酸溶液繼續(xù)洗凈坩堝，將洗滌坩堝后的硫酸溶液移入 錐形瓶中； 步驟三，往錐形瓶中的硫酸溶液加入濃度為14 mo 1/L的濃磷酸10 mL，充分搖勻，加鋁 片2g，塞上防氧塞，待反應(yīng)近乎完全，溶液即將澄清時(shí)，加熱煮沸并冒大氣泡I min; 步驟四，取下錐形瓶，快速與盛有碳酸氫鈉飽和溶液的裝置接通，以流水冷卻至室溫； 步驟五，取下錐形瓶，撥開防氧塞迅速加入4d的0.4%的中性紅指示劑，以0.005968 mol/L的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色不褪為終點(diǎn)； 步驟六，按下式計(jì)·式中，過(guò)為2??的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％;F為滴定試樣溶液時(shí)消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 的體積，mL; %為滴定試樣空白溶液消耗的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，mL ;Γ為重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液 對(duì)鈦的滴定度，mg/mL; m為稱取試樣的質(zhì)量，g。2. 如權(quán)利要求1所述的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征在 于:步驟一中，混合溶劑和待測(cè)鈦渣樣品的質(zhì)量比為25:1。3. 如權(quán)利要求1所述的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征在 于:步驟一中，所述混合熔劑為碳酸鈉和過(guò)氧化鈉的混合物，碳酸鈉和過(guò)氧化鈉的質(zhì)量比為 1 ： 4〇4. 如權(quán)利要求1所述的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征在 于:步驟一中，所述微波環(huán)境采用微波爐實(shí)現(xiàn)。5. 如權(quán)利要求1所述的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征在 于:步驟三中，加入鋁片進(jìn)行防氧作用時(shí)，當(dāng)作用較緩慢時(shí)，則稍微加熱。6. 如權(quán)利要求1或5所述的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征 在于:步驟三中，鋁片為1平方厘米大小，或者為球狀。7. 如權(quán)利要求1所述的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征在 于:步驟三、四中，加入鋁片還原到冷卻溶液的整個(gè)過(guò)程中，防氧管道處于暢通狀態(tài)。8. 如權(quán)利要求1所述的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征在 于:步驟五中中性紅指示劑是指:取〇.4g中性紅指示劑溶解在100 mL去離子水中后混勻并 貯存于棕色瓶中的中性紅指示劑。9. 如權(quán)利要求1所述的微波堿熔-滴定法檢測(cè)鈦渣中的鈦元素的測(cè)定方法，其特征在 于:步驟五中的重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置為:首先稱取預(yù)先經(jīng)150°C烘Ih并置于干燥器中冷 卻至室溫的基準(zhǔn)重鉻酸鉀，用去離子水溶解，移入容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻;此溶液 對(duì)鈦的滴定度Γ= 2.8605 mg/mL。
【文檔編號(hào)】G01N1/44GK105890967SQ201610205994
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】盧彥, 劉衛(wèi), 李剛, 李可及
【申請(qǐng)人】中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所