鄭 浩

（中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041）

在全國(guó)鐵礦中，釩鈦磁鐵礦儲(chǔ)量位居第三，在國(guó)防、航空、電子等多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，是鈦的重要來源。實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦的快速、準(zhǔn)確測(cè)定，能夠?yàn)橘Y源開發(fā)和利用提供強(qiáng)有力技術(shù)支撐[1]。因此，還應(yīng)加強(qiáng)釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦的測(cè)定分析，從而提出有效測(cè)定方法。

1 測(cè)定條件

（1）樣品及試劑。樣品采用普通釩鈦磁鐵礦，同時(shí)選擇國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)釩鈦磁鐵礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07224。滴定法采用的試劑：過氧化鈉、500g/L硫氰酸銨溶液、飽和硫酸銨溶液、鹽酸、硫酸（1+1）、硫磷混酸、飽和碳酸氫鈉溶液、長(zhǎng)條鋁箔、0.03mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.03mol/L硫酸高鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液[2]。等離子發(fā)射光譜法采用的試劑：1mg/mL鈦標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液、1.15g/mL氫氟酸、1.19g/mL鹽酸、1.51g/mL硝酸、1.76g/mL高氯酸、硫酸（1+1）。

圖1 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀

（2）主要儀器。滴定法采用的儀器：XS204型電子分析天平、SX2-4-10型箱式電阻爐。光譜法主要采用ICP-5300型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（配有同心霧化器和旋流霧室），蠕動(dòng)泵速達(dá)50rpm。額定功率1500W，輔助氣流量達(dá)0.5L/min，霧化氣流量0.75L/min，垂直觀測(cè)高12mm，曝光時(shí)間長(zhǎng)波3s，短波10s，清洗時(shí)間30s。

2 測(cè)定方法

2.1 滴定法

對(duì)0.1g試樣進(jìn)行稱取，然后在剛玉坩堝中與0.5g氫氧化鈉和1g過氧化鈉混勻。覆蓋2g過氧化鈉后利用電爐子烘烤至焦黃后，然后采用700℃管式電阻爐進(jìn)行熔融，10min后進(jìn)行冷卻，然后利用300mL燒杯進(jìn)行熱水浸取，熱水量為75mL。溶液加熱至無氣泡后，采用50mL鹽酸進(jìn)行酸化。用鹽酸洗出坩堝后，將溶液轉(zhuǎn)入盛有35mL硫酸的500mL錐形瓶中，然后利用鹽酸將燒杯洗凈。添加20mK飽和硫酸銨后，錐形瓶?jī)?nèi)溶液體積約180mL，加熱至60℃后加入3.5g鋁箔長(zhǎng)條。直至反應(yīng)平緩，可以將裝有飽和碳酸氫鈉溶液蓋氏漏斗置于錐形瓶上。對(duì)溶液進(jìn)行加熱，直至沸騰后溶液變清亮，可以冷卻后在室溫中放置。將蓋氏漏斗取下后，添加5mL硫氰酸鉀溶液，然后利用硫酸高鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液滴定。直至溶液達(dá)到褐紅色，說明達(dá)到突變點(diǎn)，可以對(duì)消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積進(jìn)行記錄，從而通過計(jì)算實(shí)現(xiàn)二氧化鈦測(cè)定。

圖2 滴定法突變點(diǎn)顏色判斷

如式（1）所示，f指的是硫酸高鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液相等于二氧化鈦的量，m為試樣量，w（V2O5）為五氧化二釩量，V2和VO2分別為試樣和空白試樣滴定消耗的硫酸高銨標(biāo)準(zhǔn)液體積。在計(jì)算過程中對(duì)釩的影響進(jìn)行消除，能夠使測(cè)定結(jié)果排除釩的干擾。

2.2 光譜法

稱取0.1g試樣放入聚四氟乙烯坩堝中，添加酸度10%鹽酸，然后在180℃下進(jìn)行坩堝加熱，直至試樣熱溶解至大氣泡狀態(tài)后，可以進(jìn)行10mL氫氟酸添加，直至溶解體積達(dá)到5mL。在此基礎(chǔ)上，依次進(jìn)行2mL硝酸、1mL高氯酸和1mL硫酸添加，然后進(jìn)行低溫溶解，直至冒煙狀態(tài)后，升溫達(dá)到250℃。溶解至硫酸冒煙盡，可以進(jìn)行冷卻，添加10mL去離子水和10mL鹽酸。通過加熱，可以將鹽類溶解，然后放到室溫下冷卻。利用100mL容量瓶?jī)端♂專缓髶u勻后待測(cè)。采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀進(jìn)行二氧化鈦測(cè)定時(shí)，需要從儀器譜線庫(kù)中選取鈦的336.1nm譜線，然后對(duì)工作曲線進(jìn)行測(cè)定，得到譜線強(qiáng)度為2500000。在該強(qiáng)度下，能夠干擾測(cè)定結(jié)果的元素僅有Sc，在磁鐵礦中含量極低，因此不會(huì)影響鈦的測(cè)定。

3 測(cè)定結(jié)果

按照滴定法進(jìn)行釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦測(cè)定，需要開展精密度試驗(yàn)，采用上述方法分別對(duì)樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品中二氧化鈦進(jìn)行測(cè)定，然后對(duì)精密度進(jìn)行計(jì)算。從測(cè)定結(jié)果來看，樣品平均測(cè)定值為9.7%，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品測(cè)定平均值為10.8%，方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.31%～1.1%范圍內(nèi)。

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法進(jìn)行檢測(cè)，在試樣測(cè)定前需要對(duì)儀器檢出限進(jìn)行確認(rèn)，完成12份空白試樣測(cè)定，得到方法檢出限為0.003%。在此基礎(chǔ)上，采用光譜法分別對(duì)樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品中二氧化鈦進(jìn)行測(cè)定和精密度計(jì)算，可以得到樣品平均測(cè)定值為9.5%，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品測(cè)定平均值為10.6%，方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.66%～0.71%范圍內(nèi)。

對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較分析，可以確定不同測(cè)定方法的優(yōu)缺點(diǎn)，從而對(duì)測(cè)定方法進(jìn)行合理使用。從檢測(cè)結(jié)果可以看出，相較于滴定法，光譜法測(cè)定釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍更小，具有較高精密度和較好準(zhǔn)確性。由于采用該方法能夠?qū)ΦV石中二氧化鈦含量進(jìn)行直接測(cè)定，具有簡(jiǎn)便、快速的特點(diǎn)，因此能夠在大批量分析測(cè)試中得到應(yīng)用。而滴定法的檢測(cè)結(jié)果精密度盡管稍低，但是用于測(cè)定釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦也能達(dá)到測(cè)定工作要求，獲得較好的精密度，同時(shí)分析速度也較快。此外，相較于光譜法，滴定法的分析成本較低，可以在釩鈦磁鐵礦的選礦工藝流程中應(yīng)用。

4 結(jié)論

綜上所述，在釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦測(cè)定方面，采用滴定法能夠?qū)⑦^氧化鈉和氫氧化鈉等當(dāng)成是溶劑，可以根據(jù)硫酸高鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液消耗量對(duì)二氧化鈦含量進(jìn)行計(jì)算，消除釩元素干擾，以較低成本獲得較好測(cè)定精度，適合在選礦工藝中應(yīng)用。采用光譜法能夠通過混合酸溶解試樣，直接利用儀器完成礦石中二氧化鈦含量計(jì)算，精密度較高，且操作便利，因此適用于大批量測(cè)定工作。