磷鎢釩酸光度法測(cè)定釩鈦磁鐵礦中釩量

劉曉婷

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊(duì) 哈密839000）

釩主要用于鋼鐵工業(yè)中，是高科技應(yīng)用的重要材料，近幾年，隨著釩的找礦及開(kāi)采迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)項(xiàng)目逐漸增多，因此，準(zhǔn)確測(cè)定釩鈦磁鐵礦中釩量具有重要意義。釩的測(cè)定方法主要有：容量法、光度法、極譜法、電位滴定法、原子吸收光譜法及電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等[1-5]，但由于設(shè)備昂貴、操作難于掌握或僅適用于高含量釩測(cè)定等原因，使得釩鈦磁鐵礦山或中小型實(shí)驗(yàn)室更青睞使用光度法來(lái)測(cè)定。釩的光度測(cè)定法有很多,5-Br-PADAP光度法、以硝酸為介質(zhì)的磷鎢釩酸光度法及苯甲酰苯胲萃取光度法等，筆者發(fā)現(xiàn)以上幾種方法的顯色時(shí)間都在30 min 以上，另有萃取或水浴等過(guò)程，操作繁瑣，很難滿足批量釩鈦磁鐵礦樣品中釩量的檢測(cè)要求。據(jù)此，筆者借鑒前人研究，采用在稀硫酸介質(zhì)中，用磷鎢釩酸光度法來(lái)測(cè)定，簡(jiǎn)化了操作流程，縮短了檢測(cè)時(shí)間，獲得滿意結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

SRJX-4-13高溫箱型電阻爐；SP－756 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)；BS224S 型電子天平。

1.2 主要試劑

所用試劑除五氧化二釩為高純外，其余均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水或與其純度相當(dāng)?shù)乃?/p>

硫酸、過(guò)氧化鈉、無(wú)水乙醇、磷酸。

對(duì)硝基苯酚溶液:5 g/L。

鎢酸鈉溶液:100 g/L。

五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)溶液(100.00μg/mL):稱取0.1000 g 預(yù)先在105～110 ℃烘干的五氧化二釩(99.99 %以上)于250 mL燒杯中，加20 mL硫酸溶液(1+1),低溫溶解至全部清亮，取下冷至室溫移入1 000 mL 容量瓶中,用水定容至刻度,搖勻。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.1～0.5 g(精確至0.0001 g)試樣于預(yù)先盛有3 g過(guò)氧化鈉的剛玉坩堝（或鐵坩堝）中，用玻璃棒攪勻，表面覆蓋上1 g 過(guò)氧化鈉，于650～700 ℃高溫爐中熔融至紅色透明狀。取下稍冷，將坩堝放入250 mL 燒杯中，加入50 mL 熱水浸取，洗出坩堝，加入幾滴無(wú)水乙醇，煮沸2～3 min，冷卻至室溫，移入100 mL容量瓶中，用水定容至刻度，搖勻。

準(zhǔn)確吸取10～20 mL 干過(guò)濾的濾液或上層清液于50 mL 容量瓶中，加1 滴對(duì)硝基苯酚溶液（5 g/L），加水稀釋至約35 mL，用硫酸溶液（1+1）中和至溶液無(wú)色再過(guò)量1.5 mL，加2.5 mL磷酸溶液（1+1）、2.0 mL鎢酸鈉溶液（100 g/L），用水定容至刻度，搖勻。10 min 后，將溶液倒入合適的吸收皿中，在分光光度計(jì)420 nm波長(zhǎng)處測(cè)量其吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別加入五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)溶液(100μg/mL) 0、0.2、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、12.0、15.0 mL 于50 mL 的容量瓶中，加1滴對(duì)硝基苯酚溶液（5 g/L），加1 mL硫酸溶液（1+1），以下步驟同實(shí)驗(yàn)方法。取3 cm吸收皿在分光光度計(jì)上測(cè)定，繪制工作曲線。五氧化二釩量在0.5μg/mL～30μg/mL 范圍內(nèi)符合朗伯－比耳定律，其線性回歸方程：A=-0.0047+0.0496c，相關(guān)系數(shù)r=0.9999。

2.2 干擾消除與試樣分解

釩鈦磁鐵礦石含有大量鈦、鐵元素及少量鋯和稀土元素，比色過(guò)程中干擾測(cè)定。采用堿熔方法，釩于堿中熔融，生成釩酸鹽，留于溶液中；鈦、鐵、鋯和稀土元素等以沉淀形式存在，通過(guò)過(guò)濾或?qū)⑷芤悍胖贸吻寮茨苡行Х蛛x。鉀和銨能與試劑作用生成難溶的磷鎢釩酸鹽或磷鎢酸鹽沉淀，應(yīng)避免引入。由于釩鈦磁鐵礦難溶，本文選擇用3 g過(guò)氧化鈉與樣品充分混勻后，以1 g過(guò)氧化鈉覆蓋，在高溫爐內(nèi)熔融至呈現(xiàn)紅色透明流體后，樣品即分解完全。熔融分解所使用的坩堝材質(zhì)，以剛玉和鐵坩堝價(jià)格較低，引入干擾元素少，最為適宜（遇鈦、鐵、釩連測(cè)時(shí),本法僅限于使用剛玉材質(zhì)的坩堝熔樣）。

2.3 顯色條件

2.3.1 酸度及反應(yīng)介質(zhì)的選擇

酸度直接影響著釩離子顯色以及顯色絡(luò)合物的穩(wěn)定性，本實(shí)驗(yàn)選擇五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)溶液做酸度實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)溶液4.00 mL（含五氧化二釩400 μg），分別加入硫酸、鹽酸、硝酸等介質(zhì)，在其余條件不變條件下，測(cè)得在0.1～1.0 mol/L硫酸介質(zhì)中，顯色溶液的吸光度穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)選用硫酸為反應(yīng)介質(zhì)，硫酸溶液(1+1)加入量為1.5 mL。硫酸中和時(shí)，樣品分析中可能會(huì)有硅酸沉淀的析出，造成檢測(cè)結(jié)果偏高，所以要求中和的速度要快，過(guò)量硫酸溶液應(yīng)立即加入。

2.3.2 磷酸的用量

按照實(shí)驗(yàn)方法，改變磷酸用量，其余條件不變，測(cè)定吸光度。當(dāng)加入1.0～5.0 mL磷酸溶液（1+1）時(shí)，顯色溶液的吸光度穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)選用2.5 mL。

2.3.3 鎢酸鈉的用量

按照實(shí)驗(yàn)方法，改變鎢酸鈉用量，其余條件不變，測(cè)定吸光度。當(dāng)加入1.0～5.0 mL 鎢酸鈉溶液（100 g/L），顯色溶液的吸光度大且穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)選用2.0 mL。

2.4 反應(yīng)時(shí)間及有色溶液的穩(wěn)定性

在常溫條件下，10 min 后顯色穩(wěn)定。體系在6 h內(nèi)保持穩(wěn)定，吸光度不變，10 h后，吸光度開(kāi)始降低，因試劑及配合物部分分解而褪色。

2.5 方法準(zhǔn)確度和精密度

按實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)釩鈦磁鐵礦石國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07224、GBW07225、GBW07226a 分別平行測(cè)定8 次，檢測(cè)結(jié)果以五氧化二釩計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表1，測(cè)定值與認(rèn)定值相符，數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差在0.95 %～1.76%之間，方法精密度（RSD，n=8）小于3%，說(shuō)明使用本方法能獲得較好的準(zhǔn)確度和精密度。

表1 方法準(zhǔn)確度和精密度

2.6 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

取五氧化二釩標(biāo)準(zhǔn)溶液，按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07225 進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),加標(biāo)回收率見(jiàn)表2。五氧化二釩的加標(biāo)回收率在98.00%～103.33%，符合地質(zhì)樣品分析的質(zhì)量管理規(guī)范要求[6]。

表2 加標(biāo)回收率

3 結(jié)語(yǔ)

以上實(shí)驗(yàn)建立了以過(guò)氧化鈉熔樣，稀硫酸作為介質(zhì)，磷鎢釩酸光度來(lái)測(cè)定釩鈦磁鐵礦中釩量的方法，方法流程短、易掌握、準(zhǔn)確高、精密度好，能滿足批量釩鈦磁鐵礦石樣品中釩含量的快速測(cè)定。

[1] GB/T 6730.32-2013.鐵礦石釩含量的測(cè)定硫酸亞鐵銨滴定法[S]．

[2]尹明,李家熙,等.巖石礦物分析(第四版，第二分冊(cè))[M]，北京：地質(zhì)出版社,2011.767-770.

[3]DZG 93-07 巖石和礦石分析規(guī)程(釩鈦磁鐵礦分析規(guī)程)[S].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2011.393-397.

[4] 符斌.有色冶金分析手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2004.240-245.

[5]GB/T 6730.31-1986.鐵礦石化學(xué)分析方法N 苯甲酰苯胲萃取光度法測(cè)定釩量.

[6]DZ/T 0130.3-2006,地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范[S]．