专利名称：一种测定高钛渣中杂质含量的方法
技术领域：
本发明属于冶金化工领域。
背景技术：
为了提高钒钛磁铁矿和其资源的综合利用价值，需对将用作冶金原料、组成复杂、 杂质成分含量变化较大的高钛渣成分进行准确的定量测定，以提高其利用率。目前对高钛渣中Si、Al、Ca、Mg、Fe等杂质元素成分的测定多采用化学分析方法，测定干扰因素多、分析流程长、消耗试剂多，并需要根据待测元素和干扰元素含量的变化随时改变或寻找适宜方法。目前尚未见到应用ICP-AES测定高钛渣中的Si、Al、Ca、Mg等杂质元素分析方法的报道。在文献中有攀钢的杨洪春采用电感耦合等离子体原子发射光谱法对钒渣中v205、 TFe, SiO2, A1203、CaO, MgO, MnO, TIO2, P、S的测定进行的试验研究报道，样品经碳酸钠和四硼酸钠混合熔剂在1020°C熔融后，用盐酸浸取，通过基体匹配和加入钇内标校正，实现了钒渣样品中常量、微量元素的同时测定。由于钒渣中的二氧化钛只有10%左右的含量，因此在体积百分比10%的盐酸溶液中浸取并进行测定，试样不会水解，可以进行样品溶液中系列成分的测定。但是高钛渣中二氧化钛的含量在80%左右，用盐酸浸取测定，样品溶液会严重水解，影响待测组分的准确测定，且其熔剂碳酸钠和四硼酸钠熔融温度高，对高钛渣的熔融效果较差，不适合高钛渣分解测定。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题而提供了一种简单、快速测定高钛渣中杂质含量的方法，利用本发明可以准确的测定出高钛渣中杂质含量。本发明所采用的技术方案是一种测定高钛渣中杂质含量的方法，包括以下步骤1)取1份待测试样，加入10份 20份的无水碳酸钠与硼酸质量比为1. 5 1 2 1的混合溶剂，在950°C 1150°C高温下熔融完全，冷却，得到熔块；2)将所述熔块放入到体积百分数为4% 6%的硫酸中加热，浸出熔块，用体积百分数为4% 6%的硫酸稀释定容，再稀释得到待测试液；3)制作工作曲线标准液；4)在电感耦合等离子体发射光谱仪上测定工作曲线标准溶液所含杂质的校准曲线和所述待测试液杂质的光谱强度，由计算机自动回归计算直接得出待测试样中杂质成分的结果。进一步地，所述步骤3)制作工作曲线标准液为取二氧化钛标准溶液，使取出标准溶液中二氧化钛的质量与所述待测试液中二氧化钛的质量相当，同时使二氧化钛标准溶液中的硫酸量与所述待测试液中的硫酸质量相当，将至少4份所述二氧化钛标准溶液置于容量瓶中，分别加入待测试样中杂质成分的标准溶液，定容至刻度，得到若干份工作曲线标准溶液；不同的所述二氧化钛标准溶液中杂质成分含量呈线形分布，待测试样中杂质的含量在所述校准曲线的最高点和最低点之间。进一步地，所述步骤3)制作工作曲线标准液为取二氧化钛基准试剂，使取出的基准试剂二氧化钛质量与待测试样的二氧化钛的质量相当，将二氧化钛基体试剂与步骤 1)、2)相同条件下熔融浸取，定容于容量瓶，得到基体溶液，取至少4份上述基体溶液，分别加入待测试样中杂质成分的标准溶液，使所述若干份的基体溶液中待测试样中测定的杂质成分的含量呈线形分布，定容至刻度，得到若干份工作曲线标准溶液；不同的所述二氧化钛标准溶液中杂质成分含量呈线形分布，待测试样中杂质的含量在所述校准曲线的最高点和最低点之间。优选地，所述无水碳酸钠与硼酸质量比为2 1。进一步地，所述待测试样置于钼金坩埚高温下熔融。优选地，所述试样杂质成分为铁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰。本发明具有以下优点本发明的方法可以简单、快速、准确的测定高钛渣中杂质含量，采用本发明的熔融方法，可以将试样分解完全，浸取迅速；采用本发明的浸取和稀释方法避免了待测试样的水解对分析元素测定的影响；将高盐及高硫酸介质的溶液稀释10倍进行测定，大大降低了盐分和酸效应的影响，提高了分析的准确度和精密度；两种方案配制工作曲线的标准溶液，可自由选择，各需所取。方法一，加入1. 00mg/mL的二氧化钛标准溶液[(1+19)的硫酸介质] 打底做工作曲线，并补加硫酸量及熔剂，使与待测的试样溶液中硫酸量及熔剂量一致，且确保了工作曲线的溶液和待测试样的溶液的酸度及熔剂量一致，提高了分析的准确度和精密度，能耗低，操作简单；方法二，用相当于待测试样中二氧化钛量的基准试剂二氧化钛直接与试样熔融的步骤同步操作，分取溶液二氧化钛打底，同步操作，保证了条件的一致性，提高了分析的准确度和精密度。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为实施例1的待测试样中SiO2的校准曲线；图2为实施例1的待测试样中Al2O3的校准曲线；图3为实施例1的待测试样中CaO的校准曲线；图4为实施例1的待测试样中MgO的校准曲线；图5为实施例1的待测试样中TFe的校准曲线；图6为实施例1的待测试样中MnO的校准曲线；
具体实施例方式实施例1(1)待测试样的熔融称取一份待测试样0. 2000g，置于钼金坩锅中，待测试样的称取量一般与待测试样的均勻性、代表性和后面分析时所用的试剂量和定容稀释体积等有直接关系。对于粉末原材料试样，如果待测试样制备均勻，有代表性，对不同数量级含量的成分测定，一般称待测试样量为0. Ig lg。电感耦合等离子体光谱法测定中通常对于待测试样中大于0. 的成分测定，称样量定为0. Ig 0. 5g，对于高钛渣中杂质常规含量成分铁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰等的测定足够达到其测定的灵敏度。加入称取试料质量15倍的用无水碳酸钠与硼酸按质量比2 1混合的熔剂，混勻。当称待测试样较低时，需加入高倍数的熔剂量，例如称取0. IOg 0. 20g待测试样时，加入2. Og 3. Og混合熔剂，称取0. 20g 0. 50g待测试样时，可只加入试料量10倍的熔剂，如0. 20g试样，加入2. Og混合熔剂，0. 30g试样，加入3. Og混合熔剂，0. 40g 0. 50g试样，加入4. 0 5. Og混合熔剂，均可，但熔剂量要准确称取，保持一致。混勻后在1000°C的高温炉中熔融 15min，取出，冷却，得到熔块。(2)熔块的浸取及稀释洗净坩埚外壁，在250mL的烧杯中加入SOmL硫酸(5+95)， 加热，浸出熔块，用硫酸(5+95)稀释定容于200mL容量瓶中，移取10. OOmL定容于IOOmL容量瓶中，得到待测试液。(3)工作曲线标准溶液的配制称取0.2000g待测试样，按80%的二氧化钛打底做工作曲线，移取1. 00mg/mL的二氧化钛标准溶液[(1+19)的硫酸介质]16. OOmL于五个 IOOmL容量瓶中，各补加0. 20mL硫酸及5mL浓盐酸，再各加入0. 30g混合熔剂(保持与待测试样溶液基本一致的熔剂量)，摇动至熔剂溶解。根据待测试样成分的含量范围，依次加入铁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰的标准溶液，使五个点标准溶液中铁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰的含量成适当的线性范围，并且最高点和最低点(非零点的最低点)含量包含了所测定的试样含量范围，定容至刻度，得到工作曲线标准溶液。(4)在电感耦合等离子体发射光谱仪上，根据经验也可在推荐的最佳测量谱线为硅 212. 412nm、251. 612nm ；铝 308. 215nm、396. 152nm ；钙 317. 933nm、393. 367nm ；镁 279. 553nm、280. 213nm、285. 213nm ；铁 239. 562nm、259. 940nm ；锰 257. 610nm、259. 373nm、 293. 930nm中，根据各仪器的测量条件选择铁、硅、铝、钙、镁、锰的最佳测量谱线，也可根据仪器状态选择其它的最佳测量谱线，测定工作曲线标准溶液的校准曲线和待测试样中杂质的光谱强度，由计算机自动回归计算直接得出试样的分析结果。本实施例所用仪器的最佳分析谱线各为硅 251. 612nm、铝 396. 152nm、钙 317. 933nm、镁 285. 213nm、铁 239. 562nm、 锰259. 373nm。待测试样1#中各杂质成分的光谱强度为硅42. 067ksp、铝16. 397ksp、钙 17. 103ksp、镁17. 690ksp、铁338. OOlksp、猛156. 223ksp，各杂质成分的校准曲线见图1至图6，其中图1为待测试样中SiO2的校准曲线，图2为待测试样中Al2O3的校准曲线，图3为待测试样中CaO的校准曲线，图4为待测试样中MgO的校准曲线，图5为待测试样中TFe的校准曲线；图6为待测试样中MnO的校准曲线，由计算机程序自动计算显示出待测试样中杂质的含量，其结果见表1中的1#试样。(5)对本实施例中的待测试样进行回收试验，其结果见表1中的1#试样中的回收相关数据。实施例2(1)待测试样的熔融称取一份待测试样0. IOOOg,置于钼金坩锅中；加入称取试料质量20倍的用无水碳酸钠与硼酸按质量比2 1混合的熔剂，混勻；混勻后在950°C的高温炉中熔融30min，取出，冷却，得到熔块。(2)待测试样熔片的浸取及稀释洗净坩埚外壁，在250mL的烧杯中加入IOOmL硫酸(4+96)，加热，浸出熔块，用硫酸(4+96)稀释定容于200mL容量瓶中，移取10. OOmL定容于IOOmL容量瓶中，得到待测试液。(3)工作曲线标准溶液的配制称取待测试样量90%的二氧化钛基准试剂(纯度 99. 99 %以上)一份，在与待测试样相同的条件下进行熔融浸取，定容于200mL容量瓶中，分取五份10. OOmL分别放于五个IOOmL容量瓶中，根据所测定试样成分的含量范围，依次加入铁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰的标准溶液，使五个点标准溶液中二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁的含量成适当的线性范围，并且最高点和最低点(非零点的最低点)含量包含了所测定的试样含量范围，定容至刻度，得到工作曲线标准溶液。(4)在电感耦合等离子体发射光谱仪上根据各仪器的最佳测量谱线选择铁、硅、 铝、钙、镁、锰的测量谱线，测定工作曲线标准溶液校准曲线和待测试样中杂质的光谱强度，由计算机自动回归计算直接得出试样的分析结果，本项目所用仪器的分析谱线各为硅 251. 612nm、铝 396. 152nm、钙 317. 933nm、镁 285. 213nm、铁 239. 562nm、锰 259. 373nm。由计算机程序自动计算显示出待测试样中杂质的含量见表1中的3#试样。(5)按本发明方法，对本实施例待测样品进行了 8次测定，并计算了其相对标准偏差，其结果见表1中的3#试样相关数据。实施例3(1)待测试样的熔融称取一份待测试样0. 5000g，置于钼金坩锅中；加入称取试料质量10倍的用无水碳酸钠与硼酸按质量比2 1混合的熔剂，混勻；混勻后在1150°C的高温炉中熔融lOmin，取出，冷却，得到熔块。(2)试样熔片的浸取及稀释洗净坩埚外壁，在250mL的烧杯中加入120mL硫酸 (6+94)，加热，浸出熔块，用硫酸(6+94)稀释定容于200mL容量瓶中，移取10. OOmL定容于 IOOmL容量瓶中，得到待测试液。(3)工作曲线标准溶液的配制称取试样量60%的二氧化钛基准试剂(纯度 99. 99%以上)一份，在与试样相同的条件下进行熔融浸取，定容于200mL容量瓶中。分取五份10. OOmL分别放于五个IOOmL容量瓶中，根据所测定试样成分的含量范围，依次加入铁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰的标准溶液，使五个点标准溶液中二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁的含量成适当的线性范围，并且最高点和最低点(非零点的最低点)含量包含了所测定的试样含量范围，定容至刻度，得到工作曲线标准溶液。(4)在电感耦合等离子体发射光谱仪上根据各仪器的最佳测量谱线选择铁、硅、 铝、钙、镁、锰的测量谱线，测定工作曲线标准溶液的校准曲线和待测试样中杂质的光谱强度由计算机自动回归计算直接得出试样的分析结果。本项目所用仪器的分析谱线各为硅 251. 612nm、铝 396. 152nm、钙 317. 933nm、镁 285. 213nm、铁 239. 562nm、锰 259. 373nm,由计算机程序自动计算显示出待测试样中杂质的含量见表1中的2#试样。(5)按本发明方法，对本实施例待测样品进行了回收试验，其结果见表1中的2#试样的回收相关数据。表1待测样品的测定结果
权利要求
1.一种测定高钛渣中杂质含量的方法，其特征在于，包括以下步骤1)取1份待测试样，加入10份 20份的无水碳酸钠与硼酸质量比为1.5:1 2 :1的混合溶剂，在950°C 1150°C高温下熔融完全，冷却，得到熔块；2)将所述熔块放入到体积百分数为4% 6%的硫酸中加热，浸出熔块，用体积百分数为 4% 6%的硫酸稀释定容，再稀释得到待测试液；3)制作工作曲线标准液；4)在电感耦合等离子体发射光谱仪上测定工作曲线标准溶液所含杂质的校准曲线和所述待测试液杂质的光谱强度，由计算机自动回归计算直接得出待测试样中杂质成分的结^ ο
2.根据权利要求1所述的测定高钛渣中杂质含量的方法，其特征在于，所述步骤3)制作工作曲线标准液为取二氧化钛标准溶液，使取出标准溶液中二氧化钛的质量与所述待测试液中二氧化钛的质量相当，同时使二氧化钛标准溶液中的硫酸量与所述待测试液中的硫酸质量相当，将至少4份所述二氧化钛标准溶液置于容量瓶中，分别加入待测试样中杂质成分的标准溶液，定容至刻度，得到若干份工作曲线标准溶液；不同的所述二氧化钛标准溶液中杂质成分含量呈线形分布，待测试样中杂质的含量在所述校准曲线的最高点和最低点之间。
3.根据权利要求1所述的测定高钛渣中杂质含量的方法，其特征在于，所述步骤3)制作工作曲线标准液为取二氧化钛基准试剂，使取出的基准试剂二氧化钛质量与待测试样的二氧化钛的质量相当，将二氧化钛基体试剂与步骤1)、2)相同条件下熔融浸取，定容于容量瓶，得到基体溶液，取至少4份上述基体溶液，分别加入待测试样中杂质成分的标准溶液，使所述若干份的基体溶液中待测试样中测定的杂质成分的含量呈线形分布，定容至刻度，得到若干份工作曲线标准溶液；不同的所述二氧化钛标准溶液中杂质成分含量呈线形分布，待测试样中杂质的含量在所述校准曲线的最高点和最低点之间。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的测定高钛渣中杂质含量的方法，其特征在于，所述无水碳酸钠与硼酸质量比为2 :1。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的测定高钛渣中杂质含量的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述待测试样置于钼金坩埚高温下熔融。
6.根据权利要求4所述的测定高钛渣中杂质含量的方法，其特征在于，所述试样杂质成分为铁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰。
7.根据权利要求5所述的测定高钛渣中杂质含量的方法，其特征在于，所述试样杂质成分为铁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化锰。
全文摘要
本发明公开了一种测定高钛渣中杂质含量的方法，属于冶金化工领域。该方法利用混合熔剂将高钛渣试样熔融，硫酸溶液浸取熔块制成试液，用电感耦合等离子体发射光谱仪对稀释后的高钛渣试液中杂质成分进行测定。利用本发明可以准确、简单、快速测定高钛渣中杂质成分的含量。
文档编号G01N1/44GK102253030SQ20111018102
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者周千学, 夏念平, 文斌, 杨艳, 杨芸, 谢芬, 赵希文, 邵梅, 闻向东 申请人:武汉钢铁(集团)公司