含钛高炉渣中二氧化钛含量分析方法研究

X射线荧光光谱法快速分析高炉渣中TiO2
曲月华
【期刊名称】《冶金分析》
【年(卷),期】2003(023)005
【摘要】采用高炉渣标准样品为基体,加入不同量的纯TiO2试剂,制备合成样品.以硼酸、碳酸锂为熔剂,大比例稀释样品,熔融制成一系列标准玻璃样片,用X射线荧光光谱法测定样片中TiO2.研究了标样的合成、熔剂的选择、试样的制备和测量条件.用本法测定了渣样中质量分数为0.3%～5%二氧化钛,与化学分析方法相比,省时,省力,分析成本低,无环境污染,满足了冶炼现场快速分析的需要.
【总页数】3页(P40-42)
【作者】曲月华
【作者单位】鞍山钢铁集团公司技术中心理化检验所,辽宁鞍山,114001
【正文语种】中文
【中图分类】O657.34
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CSM 08 01 22 01－2005高炉渣—二氧化钛含量的测定—铝片还原高铁溶液滴定法1 范围本推荐方法用铝片还原-高铁溶液滴定法测定高炉渣中二氧化钛的含量。

本方法适用于高炉渣中质量分数大于0.2%的二氧化钛含量的测定。

2 原理试料以过氧化钠熔融，在适当酸度下，用铝片把高价钛还原成低价钛，以硫氰酸铵为指示剂，用三氯化铁标准溶液滴定钛。

计算二氧化钛的质量分数。

3 试剂分析中，除另有说明外，仅使用分析纯的试剂和蒸馏水或与其纯度相当的水。

3.1 过氧化钠3.2 铝片，质量分数99.9%3.3 盐酸，ρ 约1.19g/mL3.4 硫酸铵饱和溶液3.5 硫氰酸铵溶液，500g/L3.6 二氧化钛标准溶液，0.500mg/mL称取0.5000g 预先在800℃灼烧2h 的二氧化钛（质量分数99.9%），精确至0.0001g 。

置于带盖的铂坩埚中，加入10g 焦硫酸钾仔细熔融数分钟，取出，冷却后，融块用200mL 硫酸（1+9）加热提取，洗净坩埚。

溶液中加60mL 硫酸（1+1），冷却后，移入1000mL 的容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

此溶液1mL 含0.500mg 二氧化钛。

3.7 三氯化铁标准滴定溶液，c (FeCl 3·6H 2O)＝0.025 mol/L3.7.1 配制称取6.76g 三氯化铁于300mL 烧杯中，加20mL 盐酸（1+1）加热溶解，取下冷却，移入1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

3.7.2 标定移取20.00mL 二氧化钛标准溶液（0.500mg/mL ）3份，分别置于500mL 锥形瓶中，加30mL 盐酸，20mL 硫酸（1+1）加热溶解，加水溶液体积至150mL 。

加2～3g 铝片，经常摇动，当大部分铝片溶解后，塞上带导管的橡皮塞，导管另一端插入一杯蒸馏水中。

将锥形瓶置于低温电炉加热煮沸至无小气泡。

以下按5.5进行，滴至溶液呈微红色不褪为终点。

3.7.3 计算按下式计算单位体积三氯化铁标准滴定溶液相当于二氧化钛的质量：21V V C T ×= 式中：T —单位体积三氯化铁标准滴定溶液相当于二氧化钛的质量，mg/mL ；C —二氧化钛标准溶液的浓度，mg/mL ；V 1—分取二氧化钛标准溶液的体积，mL ；V 2—滴定二氧化钛标准溶液消耗三氯化铁标准滴定溶液的体积，mL 。

含钛高炉渣制备二氧化钛晶须的研究钛高炉炉渣是一种工业废弃物，然而，它可以通过一系列的研究和处理工艺转化为具有重要应用价值的材料，比如二氧化钛晶须。

二氧化钛是一种多功能的材料，具有广泛的应用潜力，包括催化剂，光催化剂，生物医学材料等。

为了制备二氧化钛晶须，首先需要对含钛高炉炉渣进行表征和分析。

炉渣的主要成分是富含二氧化钛的铁钛矿，同时还含有少量的杂质元素。

分析炉渣的成分和形态可以为后续的处理和制备工艺提供基础。

制备二氧化钛晶须的一种方法是通过热处理炉渣。

炉渣在一定温度下进行高温处理，使其转化为二氧化钛晶须。

研究表明，高温处理时，炉渣中的硅酸盐和钛酸盐会发生反应，生成二氧化钛晶须。

温度和时间是影响二氧化钛晶须生长的重要参数，可以通过调控这两个因素来控制二氧化钛晶须的尺寸和形态。

此外，添加剂的引入也是制备二氧化钛晶须的重要方法之一、添加剂可以改变炉渣的成分和结构，从而促进二氧化钛晶须的生长。

研究发现，一些添加剂，如氟化钠和氯化钠等，可以显著提高二氧化钛晶须的产率和质量。

在制备得到二氧化钛晶须后，需要对其进行表征和性能测试。

常用的技术包括扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等。

这些技术可以提供关于二氧化钛晶须的形貌、尺寸、结构和晶体学信息。

此外，二氧化钛晶须的物理、化学和光学性质也需要进行测试，以评估其在不同领域的应用潜力。

根据以上的研究方法和步骤，可以制备出具有良好结晶性和表面形貌的二氧化钛晶须。

这些二氧化钛晶须可以被用作催化剂，在有机物降解和污水处理等领域具有潜在应用；同时，它们还可以用作光催化剂，用于光催化水分解、光催化降解有机物和抗菌等方面的研究。

此外，二氧化钛晶须还可以通过合适的处理方法制备成生物医学材料，用于骨的修复和组织工程等方面。

因此，通过对含钛高炉炉渣的研究和处理，可以制备出具有重要应用价值的二氧化钛晶须。

这种方法不仅可实现工业废弃物的有效利用，而且为二氧化钛晶须在催化、光催化和生物医学等领域的应用提供了新的研究和发展方向。

第ｉ８卷专辑中国稀土学报２０００年９月型：！！！坚：坚竺！型型些竺：竖兰坚竺罂坠登坠！里坚璺＝！竺：兰罂由攀钢含钛高炉渣制取二氧化钛都兴红”，王明华，隋智通（东北大学材料与冶金学院沈阳１１０００６）■■●枝花古钍高炉渣是一种重要的、特开发利用的钍责嚣．奉文选用经“选择性分离”后的古杖毫炉渣为原料，研究馥醴法挺钍过程中矗酸优、沮度、渣粒度以及赢馥浓度对钍元素馥解事的影响．钍元素量高睦解率可达９８％以上．为实堆由高炉蠹中同收钍提供了理论基础。

美悯：膏簟毫妒蠢．洼奠比．■解事我国攀枝花矿含有丰富的钛资源，已探明’ｎ岛的工业储量达３．８亿吨１１】。

这些钛资源大多以钒钛磁铁矿形式存在，经选矿处理的钛铁矿精矿通过高炉冶炼得到单质铁．而钛元素则进入高炉渣。

大量含钛高炉渣堆积如山，不仅占用大量土地，并且污染周围环境，形成公害。

该炉渣中Ｔｉ０２含量约为２３％，并含有ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ等其他有价金属元素。

如能实现对该炉渣的开发利用，不仅可以回收钛资源．且分离后的尾渣由于钛品位降低而减小了析晶作用，能够大量用来制造水泥，因而解决含钛高炉渣的环境污染问题．实现冶金固体废弃物的综合治理。

由于原渣中研ｏ，品位较低，且物系分散，如直接酸解所得溶液的钛离子浓度偏低，不利于提取钛白，因此本文选用经“选择性分离”技术处理过的富钛高炉渣（其钛品位已提高到３５％左右删），探讨硫酸法提取钛白的过程。

１实验方法原料经选择性分离处理后的富态渣．其成分见表１。

衰ｌ进彝性分■赴理后童ｔ溢的主—麝分堕茎里垒里Ｑ；￡丝坚殴型塑≥！生含■ｗ懦３５５２ｌｎｌＯ３６．竹９Ｊ６４ｍ４１４富钛高炉渣组分比较复杂，９０％以上的钛以钙钛矿形式存在，其余则阻攀钛透辉石和富钛透辉石形式存在。

分解该富钛渣时主要发生以下化学反应：Ⅲ０－＋Ｈ２Ｓ０・＝ｎ０Ｓ０４＋Ｈ２０Ｃａ０＋Ｈ２Ｓ０４＝ＣａＳ０４＋Ｈ２０舢２０３＋３Ｈ２Ｓｑ＝Ａ１２（Ｓ０４）３＋Ｈ２０ｔＭｇｏ＋Ｈ２ｓｏ．＝ＭｇＳｏ．＋Ｈ２０将装有搅拌器的三口烧瓶置于加热套中，按计量比加入Ｈ２Ｓｑ并加热，控制Ｈ：ｓ０４的温度，然后加入２５克一定粒度的富钛渣。

含钛高炉渣热处理后TiO_2在水溶液中的溶出含钛高炉渣的大量堆弃既浪费资源又污染环境,如何将其综合利用已成为当前亟待解决的问题。

本文探究了以含钛高炉渣为原料,采用硫酸铵加热熔解法,加入不同比例的助熔剂硫酸钾或硫酸氢钾,经熔解反应、浸出和过滤,实现钛、镁和铁等组分的提取；通过化学分析方法测定水溶性钛、镁和铁的含量,并计算其溶出率；同时通过单因素实验,研究添加硫酸钾和硫酸氢钾助熔剂的各种工艺参数对Ti,Mg和Fe的溶出率的影响,并确定提取Ti的最佳工艺参数。

通过对熔解反应产物浸出过滤所得的钛液进行调节pH和添加螯合剂的方法,使得钛液得到完全水解,得到纯度较高的TiO2产物。

对水解后的钛液进行处理,得到回收熔剂,用回收熔剂代替原熔剂处理含钛高炉渣,并研究Ti和Fe的溶出率。

研究结果表明,由缓冷渣提取Ti的最佳工艺参数分别是：将缓冷渣、硫酸铵和硫酸钾按一定质量比混合,加热至380℃并恒温36min,在此条件下,Ti的溶出率为75.9%；将缓冷渣、硫酸铵和硫酸氢钾按一定质量比混合,加热至410℃并恒温36min,在此条件下,Ti的溶出率为77.4%；由水淬渣提取Ti的最佳工艺参数分别是：将水淬渣、硫酸铵和硫酸钾按一定质量比混合,加热至410℃并恒温36min,在此条件下,Ti的溶出率为98.0%；将水淬渣、硫酸铵和硫酸氢钾按一定质量比混合,加热至350℃并恒温36min,在此条件下,Ti的溶出率为99.3%。

在TiO2沉淀的研究中发现,pH对钛的沉淀影响较大,pH越大,钛的沉淀越完全。

但是pH过高将导致钛液中Fe和Al的共沉淀,使得Ti02的纯度降低,因而在钛液的水解过程中应控制溶液pH<3.16。

通过向钛液中添加EDTA、氨基乙酸和柠檬酸,对Fe进行螯合,然后控制溶液的pH进行Ti的沉淀。

结果发现氨基乙酸的加入基本没有改变Ti、Fe和Al的沉淀；EDTA的加入可以有效地对Fe和Al的沉淀产生抑制作用,可以实现Ti、Fe和A1的有效分离；且随着pH的增大钛的沉淀率略有提高；柠檬酸的加入可以使钛的沉淀率增大,而当pH>3.00时柠檬酸与钛亦发生螯合反应,对钛的沉淀有延缓作用；且柠檬酸的加入并不能有效的控制Fe和Al的沉淀,因而二氧化钛产物中铁和铝的氧化物含量很高,导致产物的纯度不高。

钛精矿中二氧化钛含量的测定方法
钛精矿中二氧化钛含量的测定方法可以采用以下步骤：
1.将钛精矿样品研磨成粉末，并筛选出粒径为100目的样品。

2. 在50 mL的锥形瓶中，取出0.5 g的钛精矿样品，加入10 mL的
氢氧化钠溶液（浓度为10 mol/L），并用搅拌棒搅拌10 min。

3.将混合物转移至25mL的量筒中，用去离子水定容至25mL，并搅拌
均匀。

4. 取出2 mL的溶液，放入50 mL的锥形瓶中，加入10 mL的盐酸溶
液（浓度为5 mol/L），并搅拌均匀。

5. 加入一滴甲基橙指示剂，用氢氧化钠溶液（浓度为1 mol/L）进
行滴定，直至溶液由橙色变为黄色，记录滴定所需的氢氧化钠溶液的体积。

6.根据钛精矿中二氧化钛和氢氧化钠反应的化学计量关系
（TiO2+2NaOH→Na2TiO3+H2O），计算出钛精矿中二氧化钛的质量百分含量。

上述方法是钛精矿中二氧化钛含量的一种常用测定方法，但具体操作
过程和条件可能因不同的实验室和研究目的而有所差异，需要进行调整和
优化。

同时，注意安全操作，避免接触有毒化学品和高温高压条件。

目录一、成品钛白粉分析方法（一）二氧化钛含量的测定 (1)（二）三氧化二铝含量的测定 (3)（三）二氧化硅含量的测定 (5)（四）铁、镍、铬含量的测定 (7)（五）1050C挥发份的测定 (8)（六）水溶物的测定 (9)二、高钛渣分析方法（一）二氧化钛量的测定 (11)（二）三氧化二铝量的测定 (13)（三）二氧化硅量的测定 (15)（四）氧化钙、氧化镁量的测定 (17)（五）低价钛测定 (19)（六）全铁量的测定 (20)（七）钒量的测定 (21)成品钛白粉分析方法（一）二氧化钛含量的测定（硫酸铁铵滴定法测定二氧化钛量）本方法适用于钛白粉中二氧化钛量的测定，测定范围：70％以上。

1、方法提要：试样用硫酸－硫酸铵溶解，在适当浓度的硫酸和盐酸中，隔绝空气的条件下，用铝片将四价钛还原为三价，以硫氰酸盐为指示剂，用硫酸铁铵方法溶液滴定。

2、试剂2.1硫酸铵2.2铝片（纯度为99.5%以上）2.3碳酸氢钠2.4碳酸氢钠(饱和溶液)2.5硫酸（ρ1.84g/ml）2.6盐酸（ρ1.19 g/ml）2.7硫氰酸铵溶液（30%）2.8硫酸铁铵标准溶液C［NH4Fe（SO4）2.12H2O］＝0.04400mol/l3、试样3.1试样应通过0.100mm筛孔3.2试样预先在105－1100C烘2h ，置于干燥器中，冷却至室温。

4、分析步骤4.1试样量称取0.1500g 试样4.2空白试验随同试样做空白试验4.3标样试验随同试样做标样试验4.4测定4.4.1将试样（4.1）置于500ml 三角瓶中，加15ml 硫酸（2.5），10g 硫酸铵（2.1）用水吹洗瓶壁，加热冒三氧化硫白烟至试样全部溶解，取下冷却。

4.4.2加80ml水，40ml盐酸（2.6）加热至沸，取下稍冷，分次加入3g铝片（2.2）不断摇动，待大部分铝片溶解后，以盛有适当碳酸氢钠饱和溶液（2.4）的盖氏漏斗塞住三角瓶。

4.4.3于低温加热至铝片全部溶解，并冒大气泡，再煮沸2－3min，驱尽所生成的氢气，取下冷却，补加适量的碳酸氢钠饱和溶液（2.4）,流水冷却至室温。