钢铁中钒钛的化学分析方法简述

才文臣　赵吉颖

【摘 要】我国铁矿资源丰富，铁矿中的共生元素有钒、钛、铜、钴、镍、铬、镓、钪等，这些元素都有其特殊的开采和利用价值。其中钒、钛含量高低差异很大，物相、价态也各不相同，在分析过程中，有一定的干扰和影响。本文分将分别介绍钢铁中钒、钛的化学分析方法。

【关键词】钢铁；钒钛；化学分析

1.钢铁中钒的测定

测定钢铁及其矿物原料中钒的方法通常是亚铁容量法、电位滴定法、钽试剂-氯仿萃取分光光度法和PAR一H202一V三元络合物分光光度法等。也有用到新钒试剂（2，2一二羧基二苯胺）法，联苯胺催化法等方法的。

1.1亚铁容量法

亚铁容量法是将钒在酸性溶液中氧化成五价的VO2+1，用N-苯基代邻位氨基苯甲酸作为指示剂，用亚铁标液滴定将五价的VO2+1还原成四价的VO+2，然后根据所用亚铁标液的量，通过电子守恒计算钒含量。氧化剂可以用到过硫酸铵或者高锰酸钾，需要注意的事项有：

1.1.1酸度

学者对于高锰酸钾作为氧化剂时的硫酸酸度定义不一，一部分学者认为，含铁时为11-18%，不含铁时，为11-15%1；也有一部分学者认为酸度应控制在12-18%2，4-13.5N3，18-26%4等，而用过硫酸铵作为氧化剂时，学者一般统一认为是15-20%5。基于此，笔者建议，此方法的酸最好控制度在12-15%的范围内，尤其以15%左右为最佳酸度值。如果超出了这个范围，酸度太大就会使得终点颜色拖长，影响滴定结果，使滴定结果偏高，酸度太低又会使得反应缓慢，甚至反应不能进行。

1.1.2加入磷酸的量

①加入磷酸的目的。

加入磷酸的目的主要是与铁形成络合物，因为黄色的Fe3+会对终点的判断造成影响。而且磷酸的用量过多使滴定结果偏低，用量太少，会使黄色的Fe3+无法完全生成络合物，影响对滴定终点的判断，使结果偏高。

②磷酸用量与含铁量的关系。

磷酸的用量与铁含量是有密切关系的，可以这样说，铁含量高，加入磷酸的量也就相应增加，规律如下：

不含铁：加入磷酸（1：1）量4-8毫升。

铁含量为250毫克：加入磷酸（1：1）10毫升。

铁含量为500毫克：加磷酸（1：1）15毫升。

不过，一般加磷酸（1：1）量最多为10毫升。因为加入过多的磷酸，会对滴定结果造成影响。

1.1.3指示剂

有学者对指示剂（N-苯基代邻位氨基苯甲酸）的氧化还原电极电位的说法不一，一般有两种说法，一种认为E00.89v或E0=1.08V6。实验中尝试用的指示剂一般是配成0.2%的碱溶液。

1.2钽试剂-氯仿萃取分光光度法

VO2+1在酸性条件下能够与钽试剂洛河生成紫色物质，此物质可以用氨仿进行萃取。该方法实施的条件如下：

1.2.1酸度

有关资料对萃取所需的酸度资料定义没有统一，笔者认为，萃取的效果是跟氯离子有关的，氯离子太多，反应时间长，有可能使VO2+1被还原，酸度太小时，其吸光值也随之降低，导致萃取回收率降低。所以，以HCI为介质的溶液酸度为4N最好。

1.2.2萃取剂以及有机相和水相比

萃取剂通常可以用氯仿、苯、四氯化碳等有机溶剂，其中以氯仿效果最好。只要在一定的酸度范围之内，有机相与水相比有可能增大到1：9。

1.2.3加入KMnO4的量

KMnO4具有强氧化性，用其将钒氧化成为VO2+1时也要注意用量的问题，如果用量过多，会使得吸光值增加，这主要是因为盐酸不能使Mn+7完全还原成Mn+2，而产生中间价态的四价锰，从而增高了空白值。

2.钢铁中钛的测定

测定钢铁及其矿物原料中钛的方法通常是容量法和比色法，比色法，对这些方法的简述如下：

2.1高铁容量法

高铁容量法的环境也是酸性溶液，酸性条件下用铝箔将Ti+4还原成Ti+3，指示剂可以用硫氰酸铵或中性红，然后用Fe+3标液滴定Ti+3；再根据Fe+3标液的用量计算含钛量。该方法的条件如下：

2.1.1酸度

学者认为，还原钛的酸度最好是1-6NHCl或1-8NH2SO4。不过，当钛的含量太大时，一般选择3NH2SO4加3NHCI溶液即可。

2.1.2还原剂和指示剂

还原钛用到的还原剂一般有锌汞齐、金属镉、银、铝、铁等。其中，铝是最方便也是价格比较便宜的一种还原剂，而铁粉的原速度虽然比较慢，但可以在一定程度上消除对钛的干扰。

指示剂一般多采用硫氰酸按或中性红。

2.2变色酸（CTA）比色法

在酸性条件下，钛与变色酸反应能够生成红棕色络合物，可以用于比色测定。该方法的条件如下：

2.2.1酸度

显色反应的酸度范围一般是PH值为2.5～3.0，显（下转第179页）（上接第135页）色介质可以是HCI，乙酸或H2SO4。满足此条件时，显色反应较为灵敏度。当pH>1时，显色介质一般是H2C2O4-H2SO4，虽然此时灵敏度较前者更低，但是稳定性还是能够保证的。

2.2.2温度及稳定性

该显色反应对温度的要求并不是很敏感，通常在室温下就可立即显色，当温度达到40℃以上时颜色加深，而且显色后的稳定时间至少为1个小时。

2.2.3干扰元素

钢铁中的常存元素对草酸-变色酸的测定并没有太大的影响，但是草酸能够和铁生成黄色络合物。在钢铁及冶金原料中含铁量并不完全相同，而且各元素在溶于酸性溶液的颜色深浅不同，因此会造成比较大的误差。比如说，在酸性溶液中，铬，铜显深绿色，钒、镍、铂显浅黄色。钨虽然不影响显色反应，但样品中钨含量过高时，钨会在酸性溶液中产生的钨酸沉淀，此沉淀会在一定程度上吸附钒。其中，氟的存在对测定也有一定的干扰，它的漂白性能使显色液退色。

总之，钢铁中钒钛的分析方法有很多种，各有各的优势，这就需要学者根据自身环境的情况来进行正确的取舍，也希望找到更加方便快捷经济的分析方法。 [科]

【参考文献】

[1]钢铁化学分析标准方法起草实验报告集.鞍钢钢研所.

[2]苑广智，徐光媚.钢铁中钒的测定试验报告，攀研院、重庆钢研所（内部资料），1966，7.

[3]四氯化钒中微量钒的测定，蔡忠，<钢铁钒钦>21（197）.

[4]纯铁中杂质分析（内部资料）.太钢钢研听.

[5]余如茂.纯咎中微量钒的测定（内部资料），攀研院，1978，8.