一种硅铁中钛含量的测定方法
【专利摘要】本发明涉及硅铁领域，具体为一种硅铁中钛含量的测定方法，包括：1)采用湿法?酸溶的分解体系消解硅铁样品；2)以稀硝酸与样品中的非钛金属盐反应，以去离子水稀释，得到消解样液；3)在酸性介质中，以抗坏血酸掩蔽对主反应干扰的金属离子，以二溴对羟基苯基荧光酮为钛显色剂，配制成使溶液吸光度在0.05～0.7范围内的待测稀溶液；4)以去离子水为参比，测得待测稀溶液的吸光度A；5)配制并测定钛的阶梯浓度系列标准溶液的各吸光度值，以测定的吸光度值为纵坐标，钛的阶梯浓度系列标准溶液分别对应的钛含量为横坐标绘制工作曲线；6)计算样品中的钛含量。与国家现行标准方法相比，本发明灵敏度高，显色速度快，适合生产现场测定。
【专利说明】
一种娃铁中钛含量的测定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及硅铁领域，具体为一种硅铁中钛含量的测定方法。
【背景技术】
[0002] 硅铁在钢工业、铸造工业及其他工业生产中被广泛应用，硅铁是炼钢工业中必不 可少的脱氧剂。钢中添加一定数量的硅，能显著提高钢的强度、硬度和弹性，提高钢的磁导 率，降低变压器钢的磁滞损耗。在应用中，硅铁中钛的含量应精确。
[0003] 国家现行标准YB/T 4114-2003对低碳合金中钛含量的测定，采用的是二氨替比林 甲烷溶液法进行显色分析，此方法必须使用铂金坩埚，测定成本高;样品消解液需要完全蒸 干，否则显色液易浑浊，使分析无法进行;灵敏度低；显色液稳定需15分钟以上，所需时间较 长，不利于生产现场测定。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种能满足生产现场需求的快速测定硅铁中钛含量的方 法，在生产现场没有高精度仪器和铂金坩埚，生产节奏较快的情况下满足生产需求。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0006] -种硅铁中钛含量的测定方法，包括以下步骤：
[0007] (1)采用湿法-酸溶的分解体系消解硅铁样品，即以浓硝酸、氢氟酸、高氯酸对硅铁 样品进行消解；
[0008] (2)以稀硝酸与消解后的硅铁样品中的非钛金属盐反应，加热至溶液澄清后，以去 离子水稀释，定容，得到消解样液；
[0009] (3)在上述消解样液中加入酸性介质，以抗坏血酸掩蔽对主反应干扰的金属离子， 以二溴对羟基苯基荧光酮为钛显色剂，配制成使溶液吸光度在〇. 05~0.7范围内的待测稀 溶液；
[0010] (4)以去离子水为参比，测得待测稀溶液的吸光度A;
[0011] (5)配制并测定钛的阶梯浓度系列标准溶液的各吸光度值，以测定的吸光度值为 纵坐标，以钛的阶梯浓度系列标准溶液分别对应的钛含量为横坐标，绘制工作曲线，线性相 关系数要求大于0.99;
[0012] (6)计算硅铁样品中的钛含量：
[0013]
[0014] 式中，mi为从工作曲线上查得的试样测定液中钛的含量，yg;m为称样量，g;v为样 品消解的样液总体积，mLm为测定液中分取的消解样液体积，mL。
[0015] 所述步骤（1)中，硅铁样品为普通硅铁样品、低铝硅铁样品或低碳硅铁样品，称取 磨碎并能通过孔径为〇.125_的筛孔的硅铁样品，并与浓硝酸、氢氟酸、高氯酸混合。
[0016] 所述步骤（1)中，称取硅铁样品0.1 g，精确至0.0002g;加入密度1.42g/mL的浓硝酸 2mL、密度1.15g/mL的氢氟酸lmL、密度1.67g/mL的高氯酸为2mL，置于电热板上加热至溶液 近干，样品呈湿盐状，冷却。
[0017]所述的硅铁中钛含量的测定方法，稀硝酸为5mL，采用密度1.42g/mL的浓硝酸与水 的体积比为1:1配制；对于普通硅铁样品定容至IOOmU对于低铝硅铁样品或低碳硅铁样品 定容至50mL。
[0018] 所述步骤(3)中，移取消解样液于容量瓶中，向试样中依次加入抗坏血酸水溶液、 硫酸水溶液、聚乙二醇辛基苯基醚水溶液，再加入钛显色剂，加去离子水至刻度，摇匀；以去 离子水为参比，测得吸光度A。
[0019] 所述的硅铁中钛含量的测定方法，容量瓶的体积为25mL，消解样液为2~5mL，浓度 为0.5wt %的抗坏血酸水溶液2mL，浓度为0.5mo 1/L的硫酸水溶液3.5mL，体积浓度为5 %的 聚乙二醇辛基苯基醚水溶液5mL;钛显色剂3mL，钛显色剂为二溴对羟基苯基荧光酮溶液，二 溴对羟基苯基荧光酮溶液由0.04g二溴对羟基苯基荧光酮加到无水乙醇50mL中，搅拌均匀 后再加3mol/L硫酸2mL溶解，最后加无水乙醇定容至IOOmL制得。
[0020] 所述测定钛的阶梯浓度系列标准溶液的各吸光度值具体步骤为：
[0021] 1)准确称取0.1668g于950°C灼烧至恒重的纯度99.9wt%以上二氧化钛置于400mL 烧杯中，加入5g硫酸铵、50mL硫酸，盖上表面皿，加热溶解后，冷却移入盛有450mL水的烧杯 中，冷却至室温，移入1000 mL容量瓶中，并用硫酸与水的体积比为1:9配制的硫酸水溶液稀 释至刻度，摇匀形成钛溶液，此钛溶液ImL含IOOyg钛；
[0022] 2)取I.OOmL上述钛溶液置于IOOmL容量瓶中，以硫酸与水的体积比为1:9配制的硫 酸水溶液稀释至刻度，摇匀形成钛标准溶液，此钛标准溶液ImL含Iyg钛；
[0023] 3)移取上述钛标准溶液0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4. OOmL于5只 IOOmL容量 瓶中，分别依次加入:浓度为0.5wt%的抗坏血酸水溶液2mL、浓度为0.5mol/L的硫酸水溶液 3.5 m L、体积浓度为5 %的聚乙二醇辛基苯基醚水溶液5 m L、钛显色剂3 m L，加去离子水至 2 5mL，摇匀定容;钛显色剂为二溴对羟基苯基荧光酮溶液，二溴对羟基苯基荧光酮溶液由 0.04g二溴对羟基苯基焚光酮加到无水乙醇50mL中，搅拌均勾后再加 3mol/L硫酸2mL溶解， 最后加无水乙醇定容至IOOmL制得；
[0024] 4)以去离子水为参比，依次测定各容量瓶中溶液的吸光度值。
[0025] 所述吸光度值的测定采用分光光度计，工作波长为544nm，选用1~2cm比色皿。 [0026]由于采用以上技术方案，本发明具有以下优点及有益效果：
[0027] 1、采用本发明灵敏度高，测定范围(w/w): 0.005%~0.500% ;
[0028] 2、采用本发明显色速度快，一般仅需5分钟，适合生产现场测定；
[0029] 3、采用本发明不需要使用铂金坩埚，使用聚四氟乙烯皿，测试成本低。
【附图说明】
[0030] 图1为钛标准溶液与吸光度值的工作曲线图；图中，横坐标为试样测定液中钛的含 量m(yg);纵坐标为吸光度值A。
【具体实施方式】
[0031] 在具体实施过程中，本发明硅铁中钛含量的快速测定方法，具体步骤如下：
[0032] 1)采用湿法-酸溶的分解体系消解硅铁样品，即以浓硝酸、氢氟酸、高氯酸对样品 进行消解:该体系消解硅铁合金非常高效，先利用HF将样品中的Si晶格溶解破坏，然后再利 用HClO 4的高沸点将样品溶液温度提升，利用HClO4的强氧化性将溶液中的低价金属离子氧 化到高价态;同时，通过浓硝酸的氧化溶解能力溶解样品里的多种元素，以便分析。
[0033] 2)以稀硝酸与样品中的非钛金属盐反应，生成可溶性盐，加合适的掩蔽剂可以规 避对主反应的干扰。
[0034] 3)在上述消解样液中，加入硫酸使溶液保持一定的酸度，加入抗坏血酸使三价铁 离子还原为二价铁离子，掩蔽其对主反应的干扰，加入聚乙二醇辛基苯基醚提高显色反应 的灵敏度，以二溴对羟基苯基荧光酮为钛显色剂，配制吸光度在〇. 05~0.7范围内的待测稀 溶液。主反应生成络合物的适宜酸度为0.07~0.08m〇VL硫酸介质，溶液吸光度在0.05~ 0.7范围内遵循朗伯比尔定律，且测试误差最小，所以有时要对消解样液进行稀释。
[0035] 4)以去离子水为参比测得待测溶液的吸光度值A;
[0036] 5)配制并测定钛的阶梯浓度系列标准溶液的各吸光度值，以测定的吸光度值为纵 坐标，钛的阶梯浓度系列标准溶液分别对应的钛含量为横坐标绘制工作曲线，线性相关系 数要求大于0.99。如图1所示，本发明中工作曲线的一元线性回归方程为y = 0.13398x+ 0.0529,相关系数 R2 = O .9997。
[0037] 6)计算样品中的钛含量。
[0038]下面通过实施例和附图对本发明进一步详细说明。
[0039] 实施例
[0040] 本实施例硅铁中钛含量的快速测定方法，具体步骤如下：
[0041] -、试剂的准备:①硝酸(p = 1.42g/mL);②氢氟酸(P=1.15g/mL);③高氯酸(P = 1.67g/mL);④稀硝酸（v/v:l + l，按所述①硝酸与水的体积比为1:1配制）；⑤硫酸水溶液 (0.5mo I/L);⑥硫酸水溶液(3. Omo I/L);⑦抗坏血酸水溶液(w/w，0.5 % );⑧聚乙二醇辛基 苯基醚(Triton-x-100)水溶液(v/v: 5 % );⑨二溴对羟基苯基荧光酮溶液(w/w: 0.04 % ): 0.04g二溴对羟基苯基焚光酮加到无水乙醇50mL中，搅拌均勾后再加3mol/L硫酸2mL溶解， 最后加无水乙醇定容至lOOmL。
[0042] 二、分析步骤:①称取磨碎并能通过孔径为0.125mm的筛孔的样品0. 1000 g于聚四 氟乙烯坩埚中，加硝酸2mL，用塑料滴管滴加氢氟酸lmL，加高氯酸2mL，置于电热板上加热至 溶液近干，样品呈湿盐状。②取下冷却，加入5mL稀硝酸溶解非钛金属盐类，加热至溶液澄清 后，将溶液移入50mL容量瓶(容量瓶内放置Al < 1.0 wt %的低铝硅铁样品或C < 0.05wt %的 低碳硅铁样品）或IOOmL容量瓶(容量瓶内放置普通硅铁样品）中，以去离子水稀释至刻度， 摇匀。③移取2~5mL上述溶液两份于25mL的容量瓶中，向试样中依次加入抗坏血酸水溶液 2mL、0.5mol/L硫酸水溶液3.5mL、聚乙二醇辛基苯基醚水溶液5mL、二溴对羟基苯基荧光酮 溶液3mL(钛显色剂），加去离子水至25mL，摇匀定容。④静置5分钟后，用1~2cm比色皿比色， 以去离子水为参比，在544nm波长处用760CRT紫外可见分光光度计测定吸光度。⑤移取Iyg/ mL钛标准溶液0.50mL、1.0 OmL、2. OOmL、3. OOmL、4. OOmL分别于25mL容量瓶中，以下加入钛显 色剂按显色步骤进行，以去离子水做参比，测定其吸光度，以钛的阶梯浓度系列标准溶液分 别对应的钛含量为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。
[0043]三、分析结果:按照以下公式计算：
[0044]
[0045] 式中，nu为从工作曲线上查得的钛量，yg;m为称取的硅铁样品量，g;v为样品消解 的样液总体积，mL;V1为显色时分取的消解样液体积，mL。
[0046] 本发明的注意事项：I、Fe( ΙΠ )用抗坏血酸还原为（Π )，消除干扰；2、当加入 0.5mol/L硫酸小于2.5mL时，溶液出现浑浊，因此加入的硫酸应大于2.5mL; 3、绘制标准曲线 时，显色液中标准溶液用量不能超过6yg。超过6yg的部分不符合朗伯比尔定律，导致曲线弯 曲。
[0047] 本实施例中，测定钛的阶梯浓度系列标准溶液的各吸光度值具体步骤为：
[0048] 1)准确称取0.1668g于950°C灼烧至恒重的纯度99.9wt%以上二氧化钛置于400mL 烧杯中，加入5g硫酸铵、50mL硫酸，盖上表面皿，加热溶解后，冷却移入盛有450mL水的烧杯 中，冷却至室温，移入1000 mL容量瓶中，并用硫酸与水的体积比为1:9配制的硫酸水溶液稀 释至刻度，摇匀形成钛溶液，此钛溶液ImL含IOOyg钛；
[0049] 2)取I.OOmL上述钛溶液置于IOOmL容量瓶中，以硫酸与水的体积比为1:9配制的硫 酸水溶液稀释至刻度，摇匀形成钛标准溶液，此钛标准溶液ImL含Iyg钛；
[0050] 3)移取上述钛标准溶液0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4. OOmL于5只 IOOmL容量 瓶中，分别依次加入:浓度为0.5wt%的抗坏血酸水溶液2mL、浓度为0.5mol/L的硫酸水溶液 3.5 m L、体积浓度为5 %的聚乙二醇辛基苯基醚水溶液5 m L、钛显色剂3 m L，加去离子水至 2 5mL，摇匀定容;钛显色剂为二溴对羟基苯基荧光酮溶液，二溴对羟基苯基荧光酮溶液由 0.04g二溴对羟基苯基焚光酮加到无水乙醇50mL中，搅拌均勾后再加3mol/L硫酸2mL溶解， 最后加无水乙醇定容至IOOmL制得；
[0051] 4)以去离子水为参比，依次测定各容量瓶中溶液的吸光度值。
[0052] 其中，吸光度值的测定采用分光光度计，工作波长为544nm，选用1~2cm比色皿。本 发明的测试方法，以两次平行试验的平均值表示测定结果，保留三位有效数字。
[0053]实施例结果表明，本发明以浓硝酸、氢氟酸、高氯酸对样品进行消解，该体系消解 硅铁合金非常高效，先利用HF将样品中的Si晶格溶解破坏，然后再利用HCKk的高沸点将样 品溶液温度提升，利用HClO 4的强氧化性将溶液中的低价金属离子氧化到高价态。同时，通 过浓硝酸的氧化溶解能力溶解样品里的多种元素，以便分析。采用本发明钛在强酸溶液中 以四价离子状态存在，并能与二溴对羟基苯基荧光酮形成稳定的络合物，用抗坏血酸屏蔽 干扰钛-二溴对羟基苯基荧光酮生成的三价铁，保证了主反应的顺利进行。
【主权项】
1. 一种娃铁中铁含量的测定方法，其特征在于，包括W下步骤： (1) 采用湿法-酸溶的分解体系消解娃铁样品，即W浓硝酸、氨氣酸、高氯酸对娃铁样品 进行消解； (2) W稀硝酸与消解后的娃铁样品中的非铁金属盐反应，加热至溶液澄清后，W去离子 水稀释，定容，得到消解样液； (3) 在上述消解样液中加入酸性介质，W抗坏血酸掩蔽对主反应干扰的金属离子，W二 漠对径基苯基巧光酬为铁显色剂，配制成使溶液吸光度在0.05~0.7范围内的待测稀溶液； (4) W去离子水为参比，测得待测稀溶液的吸光度A; (5) 配制并测定铁的阶梯浓度系列标准溶液的各吸光度值，W测定的吸光度值为纵坐 标，W铁的阶梯浓度系列标准溶液分别对应的铁含量为横坐标，绘制工作曲线，线性相关系 数要求大于0.99; (6) 计算娃铁样品中的铁含量：式中，m功从工作曲线上查得的试样测定液中铁的含量，yg;m为称样量，g;v为样品消解 的样液总体积，ιΛ;νι为测定液中分取的消解样液体积，mL。2. 根据权利要求1所述的娃铁中铁含量的测定方法，其特征在于，所述步骤（1)中，娃铁 样品为普通娃铁样品、低侣娃铁样品或低碳娃铁样品，称取磨碎并能通过孔径为0.125mm的 筛孔的娃铁样品，并与浓硝酸、氨氣酸、高氯酸混合。3. 根据权利要求1或2所述的娃铁中铁含量的测定方法，其特征在于，所述步骤（1)中， 称取娃铁样品0.1 g，精确至0.0002g;加入密度1.42g/mL的浓硝酸2mL、密度1.15g/mL的氨氣 酸ImL、密度1.67g/mL的高氯酸为2mL，置于电热板上加热至溶液近干，样品呈湿盐状，冷却。4. 根据权利要求1所述的娃铁中铁含量的测定方法，其特征在于，稀硝酸为5mL，采用密 度1.42g/mL的浓硝酸与水的体积比为1:1配制；对于普通娃铁样品定容至lOOmL，对于低侣 娃铁样品或低碳娃铁样品定容至50mL。5. 根据权利要求1所述的娃铁中铁含量的测定方法，其特征在于，所述步骤(3)中，移取 消解样液于容量瓶中，向试样中依次加入抗坏血酸水溶液、硫酸水溶液、聚乙二醇辛基苯基 酸水溶液，再加入铁显色剂，加去离子水至刻度，摇匀；W去离子水为参比，测得吸光度A。6. 根据权利要求5所述的娃铁中铁含量的测定方法，其特征在于，容量瓶的体积为 25mL，消解样液为2~5mL，浓度为0.5wt %的抗坏血酸水溶液2mL，浓度为0.5mol/L的硫酸水 溶液3.5血，体积浓度为5 %的聚乙二醇辛基苯基酸水溶液51^;铁显色剂3mL，铁显色剂为二 漠对径基苯基巧光酬溶液，二漠对径基苯基巧光酬溶液由0. (Mg二漠对径基苯基巧光酬加 到无水乙醇50mL中，揽拌均匀后再加3mo 1 /L硫酸2mL溶解，最后加无水乙醇定容至1 OOmL制 得。7. 根据权利要求1所述的娃铁中铁含量的测定方法，其特征在于，所述测定铁的阶梯浓 度系列标准溶液的各吸光度值具体步骤为： 1)准确称取〇.1668g于950°C灼烧至恒重的纯度99.9wt%W上二氧化铁置于400mL烧杯 中，加入5g硫酸锭、50mL硫酸，盖上表面皿，加热溶解后，冷却移入盛有450mL水的烧杯中，冷 却至室溫，移入lOOOmL容量瓶中，并用硫酸与水的体积比为1:9配制的硫酸水溶液稀释至刻 度，摇匀形成铁溶液，此铁溶液ImL含10化g铁； 2) 取1 .OOmL上述铁溶液置于lOOmL容量瓶中，W硫酸与水的体积比为1:9配制的硫酸水 溶液稀释至刻度，摇匀形成铁标准溶液，此铁标准溶液ImL含化g铁； 3) 移取上述铁标准溶液0.50mL、1. OOmL、2. OOmL、3. OOmL、4. OOmL于5只1 OOmL容量瓶中， 分别依次加入：浓度为0.5wt %的抗坏血酸水溶液2mL、浓度为0.5mol/L的硫酸水溶液 3.5 m L、体积浓度为5 %的聚乙二醇辛基苯基酸水溶液5 m L、铁显色剂3 m L，加去离子水至 25mL，摇匀定容;铁显色剂为二漠对径基苯基巧光酬溶液，二漠对径基苯基巧光酬溶液由 0.04g二漠对径基苯基巧光酬加到无水乙醇50mL中，揽拌均匀后再加3mol/L硫酸2mL溶解， 最后加无水乙醇定容至lOOmL制得； 4. W去离子水为参比，依次测定各容量瓶中溶液的吸光度值。8.根据权利要求1或5或7所述的娃铁中铁含量的测定方法，其特征在于，所述吸光度值 的测定采用分光光度计，工作波长为544nm，选用1~2cm比色皿。
【文档编号】G01N21/31GK105842175SQ201610163726
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】吴文利, 张守村, 韩凤兰, 艾银国
【申请人】北方民族大学