đất, đá quặng silicat – xác định hàm lượng titan oxit

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Môn: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG HÓA CHẤT CƠ BẢN, SILICAT
VÀ KIM LOẠI
Đề tài: ĐẤT,

ĐÁ QUẶNG SILICAT – XÁC ĐỊNH HÀM
LƯỢNG TITAN OXIT


PHẦN 1 TỔNG QUAN TiO2


1.1.Các dạng tồn tại


1.2.Tính chất vật lý
Lý tính
Anatase
Nhiệt độ nóng chảy (oC) 1800

Rutile
1870

Tỷ trọng (g/cm3)
Độ cứng (Mohs)
Chỉ số khúc xạ
Hằng số điện môi
Nhiệt dung riêng

(Kcal/mol)

4.2
6.0-7.0
2.71
114
13.2

3.84
5.5-6.0
2.52
31
12.96


1.2.Tính chất vật lý


1.2.Tính chất hóa học
• TiO2 là hợp chất khá trơ về mặt hóa học
• Chỉ tác dụng chậm với axit H2SO4 nồng độ cao khi nung nóng
lâu
TiO2 + H2SO4 = H2[TiO(SO4)2] + H2O
• Phản ứng giữa TiO2 với kiềm nóng chảy:
TiO2 + 2NaOH = NaTiO3 + H2O
• TiO2 tác dụng với HF:
TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2O
• Với NaHSO4 hoặc KHSO4:
TiO2 + 4NaHSO4 = Ti(SO4)2 + 2Na2SO4 + 2H2O

PHẦN 2 TCVN 9913:2013 ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG
NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG
TITAN OXIT - PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG


2.1. PHẠM VI ÁP DỤNG
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đo quang
xác định hàm lượng titan oxit (TiO2) từ 0,05%
trở lên trong các đá


2.2. TÀI LIỆU VIỆN DẪN
• TCVN 4851 (ISO 3696), Nước dùng để phân tích trong phòng
thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử
• TCVN 7151 (ISO 648), Dụng cụ thí nghiệm bằng thuỷ tinh Pipet một mức

• TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh Bình định mức
• TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử
dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen,
nhiệt


2.3. NGUYÊN TẮC
Mẫu

Phân hủy

Dung dịch

KOH hoặc Na2CO 3

Tách silic

Xác định
hàm lượng
Titan
H2O2

TiO2 +H2O2  [(TiO(H2O2)]2+
Ảnh hưởng của sắt (III) được loại
trừ bằng axit photphoric.

Tạo
phức

Phương
pháp đo
quan


2.4. HÓA CHẤT, THUỐC THỬ
Trong quá trình phân tích, chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân
tích và nước phù hợp với loại 2 của TCVN 4851 (ISO 3696).

Axit clohydric

Axit sunfuric

Axit flohidric

Kali hidroxit


Kali pyrosunfat
Gelatin

Hidro peoxit

Natri cacbonat khan

Axit photphoric


Dung dịch tiêu chuẩn titan
1g TiO2+ 100ml H2SO4 Đun

Vào cốc sẵn Nguội
Định mức 1 lít
700-800ml nước

Xác định lại độ chuẩn như sau:

Lọc

Kết tủa titan
+50ml
H
O,
đun

sôi
2
50ml dd pha trên
hidroxit
+ NH4OH dư
1% NH4OH
nước nóng
800-900°C
Nung
Rửa kết tủa


Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn Titan bằng:

T TiO2 = a/V (g/ml)
a: là khối lượngTiO2, g
V: là thể tích dung dịch lấy để kết tủa TiO2, ml.

Chuẩn bị mẫu thử
Chuẩn bị và gia công mẫu thử theo TCVN 9924:2013, Đất, đá,
quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân
tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt


5. DỤNG CỤ


6. CÁCH TIẾN HÀNH

1.1. PHÂN HỦY MẪU THỬ VÀ TÁCH SILIC

1.1.1 PHÂN HỦY BẰNG CÁCH NUNG CHẢY VỚI NATRI CACBONAT

0.5g
mẫu+3g
Na2CO3

Nung chảy
900-980°C

Rửa chén
nung bằng
H2O

Rót 30 35ml HCl
vào khối
chảy

1.1.2 PHÂN HỦY BẰNG CÁCH NUNG CHẢY VỚI KALI HIDROXIT

Làm
khô
KOH

Thêm
0.5g
mẫu

Nung

600650°C

Rửa
chén
bằng
HCl

Hòa tan
khối
chảy
bằng
20-25
ml HCl


1.2 TÁCH AXIT SILICIC
Làm bay hơi
Thêm 10 ml HCl, đun nóng hòa tan
muối
Thêm 10 ml dd gelatin 1% + 30 ml
nước nóng ( đun cách thủy)

Để nguội trong bình hút ẩm và đem cân

Thêm vài giọt H2SO4, 5 – 6 ml HF 40%,
đun đến khi thoát SO2 và bốc khô
Đem nung 950oC ( 10’), để nguội trong
bình hút ẩm và mang cân

Rửa tủa bằng HCl 2% và nước nóng

Chuyển tủa vào chén bạch kim, tro
hóa giấy lọc và nung ở 950oC

Nung chảy bã cân + 1g K2S2O7 (400 450oC, acid hóa bằng HCl, dung dịch thu
được + phần nước lọc tách silic định
mức và lắc đều dd I , để xác định các
nguyên tố tiếp theo.


1.3. XÁC ĐỊNH TITAN
10-25ml dd I+5ml H2SO4+ 2ml
H3PO4 +0,5ml H2O2

Định mức 50ml

Đo mật độ quang
 = 410 nm


7. TÍNH TOÁN

% TiO2 = ( a.Vdm.100) / (Vh.G.1000)
Trong đó:
a: Lượng titan oxit tương ứng với mật độ quang đo được, xác định theo
đồ thị chuẩn, mg;
Vdm: Thể tích định mức dung dịch mẫu, ml;
Vh: Thể tích dung dịch ml lấy để phân tích, ml;
G: Khối lượng phần mẫu thử (g).

PHẦN 3. SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP
Có 2 phương pháp chính :
Phương

pháp axit sulfuric

Phương

pháp clo hóa


PHẦN 3. SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP
Phương pháp axit sulfuric:
Có 4 giai đoạn :
 1.

Phân hủy

 2.Tách

Fe ra khỏi dung dịch

 3.Thủy

phân : tạo ra axit mêtatitanic

 4.

Nung H2TiO3

PHẦN 3. SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP
Phương pháp axit sulfuric:
 1. Phân hủy: dùng H2SO4 để phân hủy tinh quặng
FeTiO3 + 3H2SO4 = Ti(SO4)2 + FeSO4
FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O

+

3H2O

Lúc đầu người ta chỉ cần nung lên 1250C-1350C,sau đó nhiệt độ sẽ
tự nâng lên (nhờ nhiệt của phản ứng ) đến 1800C-2000C


PHẦN 3. SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP
Phương pháp axit sulfuric:
Fe ra khỏi dung dịch : để làm sạch dung dịch khỏi phần
lớn tạp chất sắt,người ta dùng phôi sắt hoàn nguyên Fe3+ đến
Fe2+ và sau đó kết tinh cuporos sắt FeSO4.7H2O (lợi dụng tính
giảm độ hòa tan của nó để làm sạch dung dịch).

 2.Tách

Sau khi kết tinh ta được dung dịch chứa TiO2, H2SO4 hoạt tính ,
sulfat sắt và các tạp chất Al,Mg,Mn..


PHẦN 3. SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP

Phương pháp axit sulfuric:
 3.Thủy

phân : tạo ra axit mêtatitanic:
TiOSO4 + H2O = H2TiO3 + H2SO4

Có 2 cách tiến hành thủy phân
Pha loãng dung dịch.
Cho thêm mầm tinh thể vào dung dịch: mầm tinh thể được cho vô
dưới dạng dung dịch keo của oxit titan ngậm nước .