[发明专利]一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法。

背景技术

含钒石煤矿是我国作为钒的单独矿床开采的主要含钒资源，V₂O₅品位较低，一般为1.0％左右。石煤中的钒以V(III)为主，有部分V(IV)，很少见V(V)。由于V(III)和Al(III)具有大小相似的离子半径、电负性相近、配位数相同的化学性质，因此，V(III)主要取代部分Al(III)进入六次配位的铝氧八面体结构中，呈类质同象存在，形成含钒水云母K(Al，V)₂AlSi₃O₁₀(OH)₂。

快速而准确地测定含钒石煤中钒品位对石煤提钒工业的发展有着重要的意义，但尚未见有任何国际或国家标准对其进行针对性较强的相关介绍。目前，含钒石煤中钒的测定多采用过氧化钠分解-硫酸亚铁铵标准溶液滴定的方法。该方法主要是利用过氧化钠在800℃高温下破坏石煤中含钒矿物的晶体结构，使钒能在后续操作中溶解进入液体，进而进行测定。由于过量过氧化钠的存在，使得石煤中含钒矿物的晶体结构的破坏较为完全，因此，该方法测得V₂O₅品位值较为准确，但该方法同时也存在三个主要问题：1)试样分解需要在800℃下进行，完成分解过程后，需反复煮沸以确保完全溶解矿物中的钒，如此操作显得耗时，繁琐；2)取样量较少，仅为0.5000g，若矿物中钒分布不均，就容易造成测定误差，而为解决此问题，需进行多个平行试样的测定，这样又增加了操作强度；3)试样难以完全分解，剩余的固态渣有可能影响颜色的判定。

发明内容

本发明的目的是提供一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法。

本发明的技术方案如下：一种含钒石煤矿中钒的快速测定方法，步骤如下：

(1)矿样预处理与矿样溶解：将石煤矿破碎并细磨至其粒度全部过200目筛，将其置于烘箱中在105℃～125℃下干燥2h～4h，取石煤矿样于容器中，按液固体积质量比为0.5～5∶1加入水，得矿浆，按矿样与氢氟酸质量体积比为10∶1～5，逐步加入分析纯或化学纯氢氟酸，室温下浸出0.5h～2h后，按矿样与硫酸质量体积比为10∶1～5加入硫酸，在85℃～100℃下浸出1h～4h，完成后，趁热过滤、洗涤，得矿样溶解液；

(2)药品和试剂：

分析纯或化学纯硫酸；分析纯或化学纯氢氟酸；分析纯或化学纯磷酸；分析纯硫酸亚铁；分析纯亚硝酸钠；分析纯高锰酸钾；分析纯脲；分析纯硫酸亚铁铵标；分析纯碳酸钠；分析纯苯代邻氨基苯甲酸；分析纯五氧化二钒；

(3)钒指示剂及其配制方法：

1)将碳酸钠溶液加热，取分析纯苯代邻氨基苯甲酸溶于其中，冷却后移入棕色瓶中保存；

2)取分析纯五氧化二钒或分析纯偏钒酸铵灼烧制成的五氧化二钒，加硫酸、磷酸和水，加热溶解后，冷至室温，加入苯代邻氨基苯甲酸溶液，在人工振荡或电磁搅拌条件下用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定至亮黄色，此溶液即为钒指示剂；

(4)滴定用钒标准溶液：取五氧化二钒于硫酸溶液中，加热溶解后，冷至室温，移入容量瓶中，以水稀释至刻度，混匀，配成浓度为150.0μg/mL滴定用钒标准溶液；

(5)含钒石煤矿物中钒的测定：取矿样溶解液于容器中，以所取滤液体积为基准量，加入20倍的硫酸(1+1)，5倍磷酸(1+1)，用水稀释至100倍，放置冷却后加5倍硫酸亚铁标准溶液，放置2～10min；在人工振荡或电磁搅拌条件下滴加2％高锰酸钾水溶液至溶液变为红色，保持5～25min不褪色；加入10倍的10％脲水溶液，滴加1％亚硝酸钠水溶液至红色消失，过量1～5滴，等待5～25min；加入15倍钒指示剂，在人工振荡或电磁搅拌条件下，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，当溶液转为亮黄色则为终点，根据消耗的硫酸亚铁铵标准溶液体积，按下式计算待测石煤矿中钒的品位，以V₂O₅百分含量表示：