测定钛渣酸解率的方法技术领域
本发明涉及分析化学领域，具体而言，本发明涉及一种测定钛渣酸解率的方法。
背景技术
硫酸法因其工艺技术成熟，设备简单，操作易控制，生产成本低，总投资少，是钛白
粉生产的主要方法。钛渣是硫酸法生产钛白粉的主要原料，其物相组成及成分含量等方面
存在很大差异，因而酸解性能也不尽相同。钛渣酸解性能的优劣直接影响到钛渣利用率的
高低。在实际生产中，钛渣的酸解性能可用酸解率表示。
然而，测定钛渣酸解率的方法仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的
一个目的在于提出一种测定钛渣酸解率的方法，采用该方法可以客观地评价钛渣的酸解性
能，从而为钛白粉生产的原料选择提供可靠依据。
在本发明的一个方面，本发明提出一种测定钛渣酸解率的方法。根据本发明的实
施例，所述方法包括：
(1)将钛渣磨细，以便得到钛渣粉末；
(2)将所述钛渣粉末与浓硫酸进行混合酸解处理，以便得到酸解液和二氧化硫；
(3)将所述酸解液进行熟化处理，以便得到熟化液和二氧化硫；
(4)将所述熟化液进行浸出-过滤处理，以便得到含钛滤液和滤渣；
(5)对所述含钛滤液进行还原处理，以便得到含亚钛滤液；
(6)采用硫酸铁铵标准溶液对所述含亚钛滤液进行滴定，以硫氰酸铵溶液为指示
剂，当溶液指示为橙红色，记录所述硫酸铁铵标准溶液体积V1；
(7)将所述滤渣灰化溶解，以便得到溶解液；
(8)对所述溶解液进行还原处理，以便得到含亚钛溶解液；
(9)采用硫酸铁铵标准溶液对所述含亚钛溶解液进行滴定，以硫氰酸铵溶液为指
示剂，当溶液指示为橙红色，记录所述硫酸铁铵标准溶液体积V2；
(10)按式I计算所述钛渣的酸解率，其中，式I为酸解率＝V1/(V1+V2)×100％。
由此，根据本发明实施例的测定钛渣酸解率的方法通过将钛渣磨细得到的钛渣粉
末与浓硫酸混合，并经过酸解、熟化和浸出-过滤处理，将钛渣粉末转化为含钛滤液和滤渣，
然后通过将含钛滤液中的钛离子还原为亚钛离子，再用硫酸铁铵标准溶液滴定，可以测定
含亚钛滤液中钛的含量，用V1表示，所得滤渣经灰化溶解、还原处理，得到含亚钛溶解液，再
用硫酸铁铵标准溶液滴定，可以测定含亚钛溶解液中钛的含量，用V2表示。进而，通过式I酸
解率＝V1/(V1+V2)×100％计算得到钛渣的酸解率，由此可以客观地评价钛渣的酸解性能，
从而为钛白粉生产的原料选择提供可靠依据。
另外，根据本发明上述实施例的测定钛渣酸解率的方法还可以具有如下附加的技
术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述浓硫酸的浓度为90～98wt％，优选
93wt％。由此，可以避免酸解过程中出现影响测定的杂质，从而提高了测定结果的准确性。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述钛渣粉末与浓硫酸的固液比为(0.5
～2)g：(1～1.1)mL，优选1g:1.05mL。由此，可以避免酸解过程中出现影响测定的杂质，进一
步提高了测定结果的准确性。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述混合酸解处理是在170～210℃下进
行20～40分钟，优选在190℃下进行30分钟。由此，可以避免酸解过程中出现影响测定的杂
质，进一步提高了测定结果的准确性。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述熟化处理是在220～270℃下进行70
～110分钟，优选在250℃下进行90分钟。由此，可以避免酸解过程中出现影响测定的杂质，
进一步提高了测定结果的准确性。
在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，采用铁和铝中的至少之一对所述含钛滤
液进行所述还原处理。由此，可以将含钛滤液中的钛离子还原为亚钛离子，从而可以通过使
用硫酸铁铵标准溶液滴定的方法测定含钛滤液中的钛含量。
在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述还原处理是按照下列步骤进行的：
(5-1)将所述含钛滤液与盐酸、硫酸进行混合，以便得到混合液；(5-2)将所述混合液与铁
粉、铝粒、饱和硫酸铵溶液和饱和碳酸氢钠溶液接触，以便得到所述含亚钛滤液。由此，可以
将含钛滤液中的钛离子还原为亚钛离子，从而可以通过使用硫酸铁铵标准溶液滴定的方法
测定含钛滤液中的钛含量。
在本发明的一些实施例中，在步骤(7)中，所述灰化溶解是按照下列步骤进行的：
(7-1)将所述滤渣与焦硫酸钾混合，并且在750～800℃下灰化处理10～15分钟，以便得到灰
化料；(7-2)将所述灰化料与稀硫酸接触，以便得到所述溶解液。由此，可以将滤渣中的钛元
素转化为含钛溶解液中的钛离子，进而测定滤渣中的钛含量。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的测定钛渣酸解率的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考
附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施
例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说
明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种测定钛渣酸解率的方法。下面参考图1对
本发明实施例的测定钛渣酸解率的方法进行详细描述，根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将钛渣磨细
该步骤中，将钛渣磨细，以便得到钛渣粉末。具体的，钛渣是通过电炉熔炼将二氧
化钛富集得到的富钛材料，是硫酸法生产钛白粉的主要原料。其中钛元素的主要存在形式
是FeTiO3。发明人发现，通过将钛渣磨细，可以在后续酸解等过程中，增大钛渣与浓硫酸的
接触面积，从而使得钛渣充分酸解。
根据本发明的一个实施例，钛渣粉末的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可
以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钛渣粉末的粒径可以不高于47μ
m，发明人发现，该粒径的钛渣粉末可以与硫酸充分反应，进而提高测得钛渣酸解率的准确
度。
S200：将钛渣粉末与浓硫酸进行混合酸解处理
该步骤中，将所述钛渣粉末与浓硫酸进行混合酸解处理，以便得到酸解液和二氧
化硫。具体的，钛渣中的主要成分FeTiO3是一种弱酸弱碱盐，可以与浓硫酸反应生成Ti
(SO4)2和尾气二氧化硫，其中二氧化硫可以用碱液吸收，Ti(SO4)2存在于固相物，留待后续
测定其中钛含量。
根据本发明的一个实施例，浓硫酸的浓度并不受特别限制，本领域技术人员可以
根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，浓硫酸的浓度可以为90～98wt％，
优选93wt％。发明人通过实验意外地发现，浓硫酸的浓度能够显著影响混合酸解处理的结
果，具体的，浓硫酸浓度过高会使酸解处理得到的固相物硬实而多孔性差，在后续浸出处理
时难以溶解，进而使测得的酸解率降低；浓硫酸浓度过低会使酸解处理得到的固相物不易
固化，难以反应完全，进而使测得的酸解率降低。
根据本发明的再一个实施例，钛渣粉末与浓硫酸的固液比并不受特别限制，本领
域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钛渣粉末与浓硫
酸的固液比可以为(0.5～2)g：(1～1.1)mL，优选1g:1.05mL。发明人发现，浓硫酸的用量过
低会降低所得酸解液的稳定性，而浓硫酸的用量过高会增加成本。
根据本发明的又一个实施例，混合酸解处理的条件并不受特别限制，本领域技术
人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钛渣粉末与浓硫酸的混
合酸解处理是在170～210℃下进行20～40分钟，优选在190℃下进行30分钟。发明人通过大
量实验意外地发现，混合酸解处理温度过高会使反应过于剧烈，难以控制；而温度过低，会
延长所需的时间，且易生成难溶固相物，使测得的酸解率降低。
S300：将酸解液进行熟化处理
该步骤中，将所述酸解液进行熟化处理，以便得到熟化液和尾气二氧化硫。具体
的，通过升高酸解液的温度，并延长处理时间，可以使钛渣粉末与浓硫酸的反应进行得更加
充分。由此，通过熟化处理，可以使钛渣中的FeTiO3完全转化为Ti(SO4)2，留待后续测定其中
钛含量，其中尾气二氧化硫可以用碱液吸收。
根据本发明的一个实施例，熟化处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可
以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，熟化处理是在220～270℃下进
行70～110分钟，优选在250℃下进行90分钟。发明人发现，熟化温度过高或过低都会使测得
的钛渣酸解率降低，而熟化时间过长会降低效率，熟化时间过短会使测得的钛渣酸解率降
低。
S400：将熟化液进行浸出-过滤处理
该步骤中，将所述熟化液进行浸出-过滤处理，以便得到含Ti3+滤液和滤渣。具体
的，钛渣中的FeTiO3与浓硫酸反应生成的Ti(SO4)2存在于固相物，进而通过浸出-过滤处理，
得到含钛滤液和滤渣。
具体的，S400可以按照下列方式进行：首先将熟化液与水混合，得到第一浸出液；
然后将第一浸出液在40～80℃下浸出60～120分钟，优选在60℃下浸出90分钟，得到含Ti3+
滤液。需要说明的是，浸出处理的条件能够显著影响钛渣的酸碱率，有鉴于此，发明人进行
了大量实验，从中确定了上述浸出处理的条件；发明人发现，浸出处理的温度过高会使降低
Ti3+稳定性而发生早期水解，进而使钛渣的酸解率降低；浸出处理的时间过短会出现难溶的
固相物，导致浸出不完全。
S500：对含钛滤液进行还原处理
该步骤中，对所述含钛滤液进行还原处理，以便得到含亚钛滤液。
根据本发明的一个实施例，对含钛滤液进行还原处理的具体处理方式并不受特别
限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，可以采
用铁和铝中的至少之一对含钛滤液进行还原处理。
具体的，S500可以按照下列步骤进行：将含钛滤液移入250mL容量瓶中定容，用移
液管取10mL于500mL三角瓶中，然后加入80mL(1+1)盐酸和40mL(1+1)硫酸，接着加入0.1g还
原铁粉、1.5g铝粒，加入20mL饱和硫酸铵溶液以减缓空气对Ti3+的氧化，补加0.5g铝粒，盖上
装有饱和NaHCO3盖氏漏斗以隔绝空气，防止Ti3+被氧化成Ti4+。于低温电炉上还原至变成清
亮的紫色溶液，该过程中发生的主要离子反应为：Ti4++Al＝Ti3++Al+，最后将反应装置取下
流水冷却得到含Ti3+滤液。
S600：采用硫酸铁铵标准溶液对含亚钛滤液进行滴定
该步骤中，以硫氰酸铵溶液为指示剂，采用硫酸铁铵标准溶液对所述含亚钛滤液
进行滴定。硫酸铁铵标准溶液中的铁离子可以氧化含亚钛滤液中的亚钛离子，在有亚钛离
子存在时，铁离子将氧化亚钛离子，而不与指示剂硫氰酸铵显色。随着滴定的进行，含亚钛
滤液中的亚钛离子完全被铁离子氧化为钛离子，进而后续滴定加入的铁离子与硫氰酸铵指
示剂显橙红色，指示滴定完全，此时所消耗硫酸铁铵标准溶液体积V1即可定量地得到含亚
钛滤液中钛元素的含量，即钛渣中被酸解的钛元素含量。
具体的，硫酸铁铵标准溶液是按照下列步骤配制的：(6-1)配制，称取24.1g十二水
合硫酸铁铵置于1000mL烧杯中，加500mL水和50mL浓硫酸，加热溶解，取下滴加0.1wt％高锰
酸钾溶液至呈微红色，加热煮沸使过量的高锰酸钾分解完全，冷却至室温，移入1000mL容量
瓶，用水稀释至刻度，摇匀。(6-2)标定，称取0.1500g二氧化钛和0.15g三氧化二铁于刚玉坩
埚中，加入4～5g过氧化钠，在马弗炉入口处烘烧5～10min放入马弗炉，于700℃熔融10min
取出冷却。将坩埚置于装有100mL热水的500mL锥形瓶中，待反应完全后，加盐酸中和至沉淀
完全溶解，并过量40mL，加入40mL(1+1)硫酸，加2～2.5g铝片，待反应至溶液呈深灰色时，加
20mL饱和硫酸铵溶液，再补加约0.2～0.3g铝片，在电炉上加热，立即塞上装有饱和NaHCO3
溶液的盖氏漏斗，在电炉上加热至铝片完全溶解，溶液冒大气泡2min，取下锥形瓶，流水冷
却，取下橡皮塞，迅速加入10mL 30wt％硫氰酸铵溶液，立即用待标定的硫酸铁铵溶液滴定
至稳定的橙红色为滴定终点。同时标定三份，记录所消耗的待标定的硫酸铁铵溶液的体积
V，取平均值，如果极差大于0.10mL则重新标定，同时做试剂空白实验，记录所消耗的待标定
的硫酸铁铵溶液的体积V0，硫酸铁铵标准溶液浓度按公式⑴计算：
其中，m为称取二氧化钛的质量，单位为g；V为标定时消耗的待标定的硫酸铁铵溶
液的体积平均值，单位为mL；V0为试剂空白实验中所消耗的待标定的硫酸铁铵溶液的体积，
单位为mL。
S700：将滤渣灰化溶解
该步骤中，将所述滤渣灰化溶解，以便得到溶解液。具体的，首先将滤渣放入30mL
瓷坩埚中于500℃的马弗炉中灰化以便将过滤用的滤纸灰化，覆盖12g熔剂焦硫酸钾，盖上
坩埚盖，放入400℃的马弗炉中升温至750～800℃熔融处理10～15分钟，取出冷却，将坩埚
放入400mL烧杯中，加20wt％硫酸100mL，加热溶解试样与坩埚分离，然后用水洗出坩埚体积
200mL，接着于中温电炉加热溶解并保持体积在150mL，待样块溶解完全后取下，流水冷却至
室温即可得到溶解液。
S800：对溶解液进行还原处理
该步骤中，对所述溶解液进行还原处理，以便得到含亚钛溶解液。具体的，将含钛
滤液移入250mL容量瓶中定容，用移液管取10mL于500mL三角瓶中，然后加入80mL(1+1)盐酸
和40mL(1+1)硫酸，接着加入0.1g还原铁粉、1.5g铝粒，加入20mL饱和硫酸铵溶液以减缓空
气对Ti3+的氧化，补加0.5g铝粒，盖上装有饱和NaHCO3盖氏漏斗以隔绝空气，防止Ti3+被氧化
成Ti4+。于低温电炉上还原至变成清亮的紫色溶液，该过程中发生的主要离子反应为：Ti4++
Al＝Ti3++Al+，最后将反应装置取下流水冷却得到含Ti3+滤液。
S900：采用硫酸铁铵标准溶液对含亚钛溶解液进行滴定
该步骤中，以硫氰酸铵溶液为指示剂，采用硫酸铁铵标准溶液对所述含亚钛溶解
液进行滴定。硫酸铁铵标准溶液中的铁离子可以氧化含亚钛溶解液中的亚钛离子，在有亚
钛离子存在时，铁离子将氧化亚钛离子，而不与指示剂硫氰酸铵显色。随着滴定的进行，含
亚钛溶解液中的亚钛离子完全被铁离子氧化为钛离子，进而后续滴定加入的铁离子与硫氰
酸铵指示剂显橙红色，指示滴定完全，此时所消耗硫酸铁铵标准溶液体积V2即可定量地得
到含亚钛溶解液中钛元素的含量，即钛渣中未被酸解的钛元素含量。
S1000：按式I计算所述钛渣的酸解率
该步骤中，按式I计算所述钛渣的酸解率，其中，式I为酸解率＝V1/(V1+V2)×
100％。具体的，V1定量地表示含亚钛滤液中钛元素的含量，即钛渣中被酸解的钛元素含量；
V2定量地表示含亚钛溶解液中钛元素的含量，即钛渣中未被酸解的钛元素含量；(V1+V2)定
量地表示含亚钛滤液与含钛溶解液中含钛元素的总量，即钛渣中含钛元素的总量；由此，式
I可以表示钛渣中被酸解的钛元素占钛渣中含钛元素的总量的百分比，即钛渣的酸解率。
由此，根据本发明实施例的测定钛渣酸解率的方法通过将钛渣磨细得到的钛渣粉
末与浓硫酸混合，并经过酸解、熟化和浸出-过滤处理，将钛渣粉末转化为含钛滤液和滤渣，
然后通过将含钛滤液中的钛离子还原为亚钛离子，再用硫酸铁铵标准溶液滴定，可以测定
含亚钛滤液中钛的含量，用V1表示，所得滤渣经灰化溶解、还原处理，得到含亚钛溶解液，再
用硫酸铁铵标准溶液滴定，可以测定含亚钛溶解液中钛的含量，用V2表示。进而，通过式I酸
解率＝V1/(V1+V2)×100％计算得到钛渣的酸解率，由此可以客观地评价钛渣的酸解性能，
从而为钛白粉生产的原料选择提供可靠依据。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述
性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例
在本实施例中，发明人采用本申请提出的测定钛渣酸解率的方法平行测定了8份
钛渣的酸解率，具体步骤如下：(i)将5.0000g钛渣磨细至粒径不高于47μm，得到钛渣粉末；
(ii)将钛渣粉末与5.25mL 93wt％浓硫酸在190℃下酸解处理30min，得到酸解液；(iii)将
酸解液在250℃下熟化处理90min，到熟化液；(iv)将熟化液进行真空抽滤，得到含钛滤液和
滤渣；(v)将含钛滤液移入250mL容量瓶中定容，用移液管移取10mL置于500mL三角瓶中，向
其中加入80mL(1+1)盐酸和40mL(1+1)硫酸，加入0.1g还原铁粉和1.5g铝粒，加热反应至深
灰色后，加入20mL饱和硫酸铵溶液并补加0.5g铝粒，在三角瓶上盖上装有饱和碳酸氢钠溶
液的盖氏漏斗，用低温电炉加热至反应液变为清亮的紫色含亚钛溶液；(vi)采用硫酸铁铵
标准溶液对含亚钛溶液进行滴定，以硫氰酸铵溶液为指示剂，当溶液指示为橙红色，记录所
述硫酸铁铵标准溶液体积V1；(vii)将滤渣放入30mL瓷坩埚中于500℃的马弗炉中灰化，覆
盖12g焦硫酸钾，盖上坩埚盖，放入400℃的马弗炉中升温至750～800℃熔融处理10～15分
钟，取出冷却，将坩埚放入400mL烧杯中，加20wt％硫酸100mL，加热溶解试样与坩埚分离，然
后用水洗出坩埚体积200mL，接着于中温电炉加热溶解并保持体积在150mL，待样块溶解完
全后取下，流水冷却至室温即可得到溶解液；(viii)将溶解液移入250mL容量瓶中定容，用
移液管移取10mL置于500mL三角瓶中，向其中加入80mL(1+1)盐酸和40mL(1+1)硫酸，加入
0.1g还原铁粉和1.5g铝粒，加热反应至深灰色后，加入20mL饱和硫酸铵溶液并补加0.5g铝
粒，在三角瓶上盖上装有饱和碳酸氢钠溶液的盖氏漏斗，用低温电炉加热至反应液变为清
亮的紫色含亚钛溶液，得到含亚钛溶解液；(ix)采用硫酸铁铵标准溶液对含亚钛溶解液进
行滴定，以硫氰酸铵溶液为指示剂，当溶液指示为橙红色，记录所述硫酸铁铵标准溶液体积
V2；(x)按式I酸解率＝V1/(V1+V2)×100％计算所述钛渣的酸解率。测定的结果如下：
表1 8份钛渣酸解率测定结果
由上表可以看出，采用本发明提出的方法测定钛渣酸解率的结果误差小于0.6％，
数据稳定，能够客观地评价钛渣的酸解性能，为钛白粉生产的原料选择提供可靠依据。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。