試論釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦的測定

鄭 浩

（中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041）

在全國鐵礦中，釩鈦磁鐵礦儲量位居第三，在國防、航空、電子等多個領域得到了應用，是鈦的重要來源。實現釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦的快速、準確測定，能夠為資源開發和利用提供強有力技術支撐[1]。因此，還應加強釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦的測定分析，從而提出有效測定方法。

1 測定條件

（1）樣品及試劑。樣品采用普通釩鈦磁鐵礦，同時選擇國家一級標準釩鈦磁鐵礦標準物質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、長條鋁箔、0.03mol/L重鉻酸鉀標準溶液、0.03mol/L硫酸高鐵銨標準溶液[2]。等離子發射光譜法采用的試劑：1mg/mL鈦標準儲備溶液、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射光譜儀（配有同心霧化器和旋流霧室），蠕動泵速達50rpm。額定功率1500W，輔助氣流量達0.5L/min，霧化氣流量0.75L/min，垂直觀測高12mm，曝光時間長波3s，短波10s，清洗時間30s。

2 測定方法

2.1 滴定法

對0.1g試樣進行稱取，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℃管式電阻爐進行熔融，10min后進行冷卻，然后利用300mL燒杯進行熱水浸取，熱水量為75mL。溶液加熱至無氣泡后，采用50mL鹽酸進行酸化。用鹽酸洗出坩堝后，將溶液轉入盛有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，錐形瓶內溶液體積約180mL，加熱至60℃后加入3.5g鋁箔長條。直至反應平緩，可以將裝有飽和碳酸氫鈉溶液蓋氏漏斗置于錐形瓶上。對溶液進行加熱，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準液滴定。直至溶液達到褐紅色，說明達到突變點，可以對消耗的標準液體積進行記錄，從而通過計算實現二氧化鈦測定。

圖2 滴定法突變點顏色判斷

如式（1）所示，f指的是硫酸高鐵銨標準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準液體積。在計算過程中對釩的影響進行消除，能夠使測定結果排除釩的干擾。

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℃下進行坩堝加熱，直至試樣熱溶解至大氣泡狀態后，可以進行10mL氫氟酸添加，直至溶解體積達到5mL。在此基礎上，依次進行2mL硝酸、1mL高氯酸和1mL硫酸添加，然后進行低溫溶解，直至冒煙狀態后，升溫達到250℃。溶解至硫酸冒煙盡，可以進行冷卻，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容量瓶兌水稀釋，然后搖勻后待測。采用電感耦合等離子發射光譜儀進行二氧化鈦測定時，需要從儀器譜線庫中選取鈦的336.1nm譜線，然后對工作曲線進行測定，得到譜線強度為2500000。在該強度下，能夠干擾測定結果的元素僅有Sc，在磁鐵礦中含量極低，因此不會影響鈦的測定。

3 測定結果

按照滴定法進行釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦測定，需要開展精密度試驗，采用上述方法分別對樣品和標準物質樣品中二氧化鈦進行測定，然后對精密度進行計算。從測定結果來看，樣品平均測定值為9.7%，標準物質樣品測定平均值為10.8%，方法相對標準偏差在0.31%～1.1%范圍內。

采用電感耦合等離子體發射光譜法進行檢測，在試樣測定前需要對儀器檢出限進行確認，完成12份空白試樣測定，得到方法檢出限為0.003%。在此基礎上，采用光譜法分別對樣品和標準物質樣品中二氧化鈦進行測定和精密度計算，可以得到樣品平均測定值為9.5%，標準物質樣品測定平均值為10.6%，方法相對標準偏差在0.66%～0.71%范圍內。

對檢測結果進行比較分析，可以確定不同測定方法的優缺點，從而對測定方法進行合理使用。從檢測結果可以看出，相較于滴定法，光譜法測定釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦的相對標準偏差范圍更小，具有較高精密度和較好準確性。由于采用該方法能夠對礦石中二氧化鈦含量進行直接測定，具有簡便、快速的特點，因此能夠在大批量分析測試中得到應用。而滴定法的檢測結果精密度盡管稍低，但是用于測定釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦也能達到測定工作要求，獲得較好的精密度，同時分析速度也較快。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用。

4 結論

綜上所述，在釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦測定方面，采用滴定法能夠將過氧化鈉和氫氧化鈉等當成是溶劑，可以根據硫酸高鐵銨標準液消耗量對二氧化鈦含量進行計算，消除釩元素干擾，以較低成本獲得較好測定精度，適合在選礦工藝中應用。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算，精密度較高，且操作便利，因此適用于大批量測定工作。