碳化渣中碳化钛含量的检测方法技术领域
本发明属于分析化学领域，具体涉及一种碳化渣中碳化钛含量的检测方法。
背景技术
目前，我国高炉渣中含有丰富的TiO2，约占25％左右，对渣中TiO2用碳粉进行还原，
即可得到含有碳化钛的碳化渣，该碳化渣中的碳化钛含量约占30％左右，但目前还没有标
准的检测方法用以测定碳化渣中的碳化钛含量，也由于缺乏类似的标准样品，导致实验室
现有的检测方法检测误差大、操作流程长，不能准确检测碳化钛的含量，无法满足科研和生
产的需要。
现有技术在测定碳化渣中的TiC时，采用(1+5)硫酸和氢氟酸浸取碳化渣后，再加
入硝酸、硫酸分解，再用分光光度测定，计算得到TiC含量。该方法需要采用(1+5)硫酸和氢
氟酸，低温加热浸取30分钟左右，还需要进行过滤等这一系列操作，过程繁琐、冗长，并且氢
氟酸对人体有危害，不宜使用。在后续处理中，加入硝酸浸取，碳化钛分解不够彻底，致使检
测结果不稳定、不准确。
发明内容
本发明要解决的技术问题为现有测定碳化渣中TiC含量的方法操作繁琐、检测结
果不准确、不稳定的问题。
本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种简单、快速、准确、安全、成本低廉的
碳化渣中碳化钛含量的测定方法。该方法包括以下步骤：
a、样品处理
称取碳化渣样品m g，加入硝酸溶液搅拌反应10～15分钟，再滴加高锰酸钾溶液，
反应3～5分钟后，加入盐酸至溶液变清亮，反应3～5分钟后冷却；
b、定容过滤
将步骤a冷却的溶液定容至V ml，摇匀、过滤；
c、测定吸光度
取步骤b得到的溶液V1ml，加入硫酸V1ml，过氧化氢0.2V1ml，用水定容至V2ml，制得
待测溶液；取V1ml水，加入硫酸V1ml，过氧化氢0.2V1ml，用水定容至V2ml，以其调节分光光度
计为零，在420nm处测定待测溶液的吸光度A；
d、绘制工作曲线
分别取至少5组不同量的钛标准溶液置于V2mL容量瓶中，加入硫酸V1ml，加入过氧
化氢0.2V1ml，用水定容摇匀，按步骤c方法测定吸光度，以吸光度为横坐标，对应组钛标准
溶液中钛的含量为纵坐标绘制工作曲线；
e、分析结果计算，碳化钛渣中TiC百分含量计算公式w(TiC)％：
式中：
m1—工作曲线上由吸光度A查得铬的质量，单位为mg；
m—步骤a中称取的待分析试样量，单位为g；
V—经步骤b定容后溶液的体积，单位为ml；
V1—步骤c分取的用于测量吸光度的液体的体积，单位为ml。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤a中所述的碳化渣样品为碳化
钛含量5～50wt％的样品。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤a中所述的硝酸溶液浓度为≥
66vol％。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤a中所述硝酸的加入量为：每
0.1000g样品中加入硝酸20～30ml。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤a中所述硝酸加入后搅拌反应
的温度为100～110℃。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤a中所述的高锰酸钾溶液浓度
为100～200g/L。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤a中所述的高锰酸钾溶液加入
量为溶液呈稳定的红色或褐色沉淀出现后过量2～3滴。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤a中所述的高锰酸钾在1～2分
钟内滴加完毕。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤a中所述的盐酸浓度为33～
50vol％。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤b中所述的过滤采用慢速滤
纸。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤c、d中所述的硫酸和过氧化氢
为分析纯，所述硫酸的浓度为50vol％。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤d中所述的钛标准溶液按照下
述方法配制：称取1.6678g预先在105～110℃烘至恒重并保存于干燥器中的二氧化钛基准
物质，置于500ml三角杯中，加入10g硫酸铵，50ml分析纯硫酸，在电炉盘上加热至冒硫酸烟
至溶液清亮，取下冷却至室温，加水稀释至约500mL，冷却、转移至1000ml容量瓶中，用水稀
释至刻度，混匀，此溶液钛含量为1mg/ml，即为步骤e所述钛标准溶液。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种碳化渣中碳化钛的分析方法，采用硝酸
和高锰酸钾处理样品，能使样品溶解完全，避免杂质沉淀包裹样品，使得测定结果更准确、
重复性好。本发明方法简化分析步骤，避免使用氢氟酸和硫酸水浴及过滤操作，改善了操作
条件，减少了劳动强度，降低了分析成本，大大缩短了分析流程。并且，本发明方法改进了试
样溶解酸度，能避免更高钛含量的水解，扩大了方法的测定范围，使方法适用范围更广。
具体实施方式
本发明提供了一种碳化渣中碳化钛含量的测定方法，包括以下步骤：
a、样品处理
称取碳化渣样品m g，加入硝酸溶液搅拌反应10～15分钟，再滴加高锰酸钾溶液，
反应3～5分钟后，加入盐酸至溶液变清亮，反应3～5分钟后冷却；
b、定容过滤
将步骤a冷却的溶液定容至V ml，摇匀、过滤；
c、测定吸光度
取步骤b得到的溶液V1ml，加入硫酸V1ml，过氧化氢0.2V1ml，用水定容至V2ml，制得
待测溶液；取V1ml水，加入硫酸V1ml，过氧化氢0.2V1ml，用水定容至V2ml，以其调节分光光度
计为零，在420nm处测定待测溶液的吸光度A；
d、绘制工作曲线
分别取至少5组不同量的钛标准溶液置于V2mL容量瓶中，加入硫酸V1ml，加入过氧
化氢0.2V1ml，用水定容摇匀，按步骤c方法测定吸光度，以吸光度为横坐标，对应组钛标准
溶液中钛的含量为纵坐标绘制工作曲线；
e、分析结果计算，碳化钛渣中TiC百分含量计算公式w(TiC)％：
式中：
m1—工作曲线上由吸光度A查得铬的质量，单位为mg；
m—步骤a中称取的待分析试样量，单位为g；
V—经步骤b定容后溶液的体积，单位为ml；
V1—步骤c分取的用于测量吸光度的液体的体积，单位为ml。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤b中所述的过滤采用慢速滤
纸。
其中，上述碳化渣中碳化钛含量的测定方法中，步骤d中所述的钛标准溶液按照下
述方法配制：称取1.6678g预先在105～110℃烘至恒重并保存于干燥器中的二氧化钛基准
物质，置于500ml三角杯中，加入10g硫酸铵，50ml分析纯硫酸，在电炉盘上加热至冒硫酸烟
至溶液清亮，取下冷却至室温，加水稀释至约500mL，冷却、转移至1000ml容量瓶中，用水稀
释至刻度，混匀，此溶液钛含量为1mg/ml，即为步骤e所述钛标准溶液。
碳化渣中的碳化钛呈浅灰色的立方晶系，不溶于水，具有很高的化学稳定性，与盐
酸、硫酸几乎不起化学反应，本发明采用硝酸溶解样品，硝酸浓度过低，分解样品效果变差，
钛易水解，为了将样品中的碳化钛溶解完全，硝酸的浓度以66vol％以上为宜，硝酸的加入
量为每0.1000g样品中加入硝酸20～30ml。采用硝酸溶解样品时，样品溶解受到反应温度的
影响，本发明研究发现，在温度100～110℃时，硝酸溶解样品最完全。硝酸溶解后，本发明又
滴加了一定量的高锰酸钾溶液，滴加的高锰酸钾溶液浓度为100～200g/L，待试样加热微煮
10～15分钟时候加入，滴加量根据溶液颜色的变化进行控制，溶液出现稳定的二氧化锰沉
淀再过量2～3滴，继续微沸3～5分钟，滴加33～50vol％盐酸至二氧化锰沉淀完全消失，最
好再过量3～5mL，继续加热微煮约3～5分钟，直至溶液变清亮。高锰酸钾能促进样品中TiC
氧化分解，之后再加入一定量盐酸消除过量的高锰酸钾，促进TiC从样品其他成分包裹中释
放出来，分解更完全，使得之后的测定结果更准确。
本发明能够测定碳化钛含量为5～50wt％的碳化渣。采用现有技术时，当碳化钛含
量过高时，易造成钛的水解，从而使测定结果不准确，本发明方法通过直接采用硝酸分解试
样，加入一种强氧化剂高锰酸钾，促进样品中碳化钛的分解，再用盐酸消除过量的高锰酸
钾，并与硝酸共同作用，进一步分解试样等操作，能测定碳化钛含量为5～50wt％的碳化渣。
为了得到本发明的技术方案，发明人进行了下面的筛选实验。
筛选实验1：采用硫酸～氢氟酸浸取和硝酸浸取对碳化钛含量的影响
具体操作步骤如下：
(1)配制模拟标样：准确称取6.0000克基准TiC，6.0000克分析纯AL2O3、6.0000克分
析纯二氧化硅和2.0000克基准二氧化钛，将其充分混匀，所得的样品即为模拟标样，其中
TiC％＝30.00％。
(2)称取模拟标样0.1000克6份，其中3份标样按照本发明技术方案所述，用硝酸和
高锰酸钾进行样品处理，另外3份标样采用等质量的硫酸和氢氟酸进行处理作为对照组，样
品处理后，采用本发明方法进行测定，得到如下表1所示结果。
表1不同酸浸取分离选择试验
由表1可知：采用硫酸～氢氟酸处理样品时，测定碳化钛的含量大大偏离标准值，
表明大量的碳化钛被硫酸～氢氟酸溶解进入滤液中损失，造成测定结果大大偏低。采用本
发明硝酸和高锰酸钾共同处理样品，测定结果与标准值吻合度高，测定结果更准确，重复性
更好。
进一步的，在得出采用硝酸和高猛酸钾处理碳化钛样品效果好的基础上，发明人
对硝酸的浓度和用量做了更进一步的筛选。
筛选实验2：硝酸浓度和用量对碳化钛含量的影响
发明人在试验过程中发现，采用1+1硝酸(硝酸和水按体积比1﹕1配制而成)分解碳
化渣试样，并不能完全分解试样，测定结果偏低，准确度不高；且试样在分解过程中，会出现
有钛水解现象，在三角瓶底部形成无法用水和刷子除去、需要用硫酸加热冒烟才能完全除
去的白色沉淀，即是钛水解的产物。随着测定碳化碳浓度的提高，钛量的增加，水解就越容
易，为了使测定结果更准确、避免钛进行水解，发明人考察了不同浓度和用量的硝酸对碳化
钛含量的影响。
具体方法如下：称取碳化渣试样0.1000克多个，按表2所示加入不同浓度的硝酸，
并按本发明的方法选择性的加入高锰酸钾和盐酸，在最后三组试验中，为了考察加入高锰
酸钾和盐酸是否能稳定的将包裹样品进行溶解，是否能使测定结果稳定提高，发明人进行
了两个平行测定，得到如下表2所示的实验结果。其中，2+1的硝酸是指硝酸和水按体积比2﹕
1配制而成；1+1的硝酸是指硝酸和水按体积比1﹕1配制而成；1+2的硝酸是指硝酸和水按体
积比1﹕2配制而成。
表2硝酸浸取样品试验结果
由表2可知：硝酸浓度对样品的分解影响较大，浓度66vol％以上的硝酸能满足高
含量的碳化钛试样分解。此外，硝酸和高锰酸钾配合使用对样品进行处理比单独使用硝酸
处理样品时，测定结果更准确。
下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发
明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例 用本发明技术方案测定碳化钛的含量
称取碳化渣模拟标样和碳化渣试样，每份为0.1000克，按照下述步骤测定碳化钛
的含量，每个样品进行三个平行测定：
a、样品处理
称取碳化渣样品0.1000g，加入30ml浓度为66vol％的硝酸溶液搅拌反应15分钟，
再滴加高锰酸钾溶液至溶液呈稳定的红色后过量2～3滴，反应5分钟后，加入浓度为
50vol％的盐酸至溶液变清亮，反应5分钟后冷却；
b、定容过滤
将步骤a冷却的溶液定容至100ml，摇匀、过滤；
c、显色
取步骤b得到的溶液10ml，加入50vol％硫酸10ml，加入2ml过氧化氢，用水定容摇
匀，等待比色；
d、测定吸光度
取50vol％硫酸10ml，2ml过氧化氢，用水定容到100ml，摇匀，调节分光光度计0点，
于420nm波长处测量吸光度A；
e、绘制工作曲线
分别取至少5组不同量的钛标准溶液置于100mL容量瓶中，加入50vol％的硫酸
10ml，加入2ml过氧化氢，用水定容摇匀，按步骤d方法测定吸光度，以吸光度为横坐标，对应
组钛标准溶液中钛的质量为纵坐标绘制工作曲线；
h、分析结果计算，碳化钛渣中TiC百分含量计算公式w(TiC)％：
式中：
m1—工作曲线上由吸光度A查得铬的质量，单位为mg；
m—步骤a中称取的待分析试样量，单位为g；
V—经步骤b定容后溶液的体积，单位为ml；
V1—步骤c分取的用于测量吸光度的液体的体积，单位为ml。
实施例所得结果如下表3所示。
表3碳化渣中TiC含量分析结果
从表3数据看出，测定碳化渣模拟标样中，测定误差小于0.3％，极差小于0.4％，测
定重复性好，说明采用本发明方法测定的碳化渣中碳化钛含量的精密度和准确度均较好，
本发明方法测定碳化渣中的碳化钛准确可靠。