Se estudia un método para la determinación de titanio en las aleaciones de ferro-titanio, con el objeto de reducir el tiempo necesario para la operación.
En el procedimiento que se presenta, el titanio es evaluado a pH 10-12 con solución conteniendo EDTA, en presencia de hierro, aluminio y manganeso, que no precipitan en las condiciones citadas.
El método es preciso y exacto, y el tiempo requerido para su ejecución (3 horas) es inferior al de otras técnicas habitualmente empleadas.A method for the determination of titanium in aron- titanium alloys is studied. The principal object is to reduce the time necessary for the operation.
 Titanium is evaluated at pH 10-12, with a solution containing EDTA, in presence of iron, aluminium and manganese, which do not precipitate in that condition.
 The method is exact and the time required (3 hours) is lower comparatively with other techniques ordinary employed 

Vetere, Vicente

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DETERMINACION DE TITANIO EN FEEROTITANIODr. Vicente VetereSERI!" II, N° 281INTRODUCCIONLas aleaciones de ferrotitanio son de gran importancia para la producción de aceros al titanio y para eliminar el oxígeno y el nitrógeno de los aceros fundidos, como así tam­bién se emplea como fundente en la soldadura de arco del acero•Estos tipos de aleaciones están constituidos esencial­mente por titanio (10 a 80 $) e hierro; además contienen en menores porcentajes aluminio, manganeso, silicio, etc*La necesidad de buscar un método para la determinación de titanio, en estos tipos de materiales, surgió a raíz de la complejidad y el largo tiempo empleado en la ejecución de los métodos aconsejados en bibliografía.El método A.S.T.M, (l) consiste en la disolución de la muestra con una mezcla de ácidos y luego la transformación en sulfatos por llevado a humos sulfúricos. El residuo de sales se disuelve con ácido sulfúrico diluido, se agrega ácido tartárico y se pasa corriente sulfhídrica por 20 mi­nutos (precipitan los cationes del segundo grupo). Se fil­tra y se lava el precipitado 20 veces. El filtrado se lleva a medio amoniacal y se vuelve a pasar corriente sulfhídrica (precipita el hierro y los demás cationes del tercer grupo). Se filtra y se lava 20 veces. El filtrado luego de acidifi­carlo, se concentra (debe reducirse el volumen, que es de unos 600 mi a 150 mi), luego se enfría, se agrega solución de cupferrón, se filtra, se lava 20 veces, se seca, calcina y pesa. La ejecución de la técnica distrae 20 horas de aten­ción del operador.Las normas alemanas (2) recomiendan la precipitación del titanio y del aluminio como fosfatos. Operan en medio ácido y con un reductor (ácido sulfuroso) que mantiene al hierro al estado ferroso, el cual en estas condiciones no precipita como fosfato. Se filtra, se lava y calcina el pre­cipitado. Luego se disgrega con carbonato de sodio y bórax. Se toma con agua y se filtra. El insoluble se disuelve con ácido sulfúrico y se precipita el titanio con amoníaco, lué-103go se filtra, lava , calcina y pesa« Este método ofrece mu­chos inconvenientes. Por lo pronto siempre quedan cantidades apreciables de hierro en el precipitado de fosfatos. La dis­gregación, además de su incomodidad, incorpora cantidades notables de sodio y bórico, que no se eliminan totalmente en los pasos posteriores. Lo mismo sucede con el fosfato. El tiempo empleado en la ejecución de esta técnica es de unas 12 horas de labor y la aproximación de los resultados es del orden del 5 %•Otro método (3 ) consiste en la disgregación del titanio con mezcla Eschka. Se disuelve el producto disgregado con ácido clorhídrico y se lleva a un matraz Erlenmeyer. Se eli­mina el aire con corriente de dióxido de carbono, se reduce el titanio a titanoso con granallas de cinc y finalmente se titula "con solución de cloruro férrico empleando azul de me- tileno como indicador. El inconveniente principal de este método, es la oxidación del titanio titanoso por acción del oxígeno del aire; es fundamental la ausencia total de éste, pues en caso contrario el error cometido es muy serio (del orden del 20 % o mayor) y además la definición del punto fi­nal es incierta. La realización de esta técnica requiere 15 horas de atención y la aproximación de los resultados, tra­bajando en condiciones rigurosas es del 4 <fo.Los métodos citados, a pesar de sus desventajas, son los más seguros y reprodüctibies dentro de los que figuran en bibliografía. De los tres, el de A.S.T.M. es el más exac­to y preciso, por esta razón en el presente trabajo se lo toma como Método de referencia a los efectos de la valora­ción de la técnica propuesta.PRINCIPIOS DEL METODOEl procedemiento de determinación que se propon^ para evaluar titanio en un material del tipo ferrotitanio, se funda en la propiedad del titanio de precipitar entre pH 10 - 12 desde una solución que contiene EDTA, en presencia104de aluminio, hierro y manganeso, los cuales permanecen en solución en las condiciones de la precipitación.A pH menores de 10, la precipitación del titanio no es completa y a pH mayores de 12, comienza a precipitar el hie­rro. Se ha considerado únicamente la presencia de aluminio, hierro y manganeso, entre los constituyentes del problema analítico, por ser los elementos mayores y más frecuentes en las composiciones de los ferrotitanios y además los que por propiedades resultan más segura interferencia para la deter­minación de titanio. Otros componentes, como el cobre, que pueden estar presentes no representan dificultades del tipo experimental para las determinaciones del titanio. El sili­cio, componente normal de este tipo de aleaciones, se lo separa como sílice en las primeras etapas del análisis. La ejecución de esta técnica distrae tres horas de atención del operador.MODO OPERATORIO *1Reactivos1. ácido clorhídrico (l : l)2. ácido nítrico concentrado3. ácido sulfúrico (l s l)4. amoníaco (l : l)5. solución acuosa de EDTA al 5 $6. solución acuosa de EDTA al 0,3 1°7. solución de lavado A: a 100 mi de amoníaco (l:l),se agrega 50 mi de EDTA al 5 $ y sé enrasa a 500 micon agua destilada.8. solución de lavado B: tomar 100 mi de amoníaco (l:l), y enrasar a 500 mi con agua destilada.105Técnicaa) En un vaso de 250 mi se atacan 0,5 g de muestra (si tiene menos del 10 % de titanio se pesa 1 g), con 30 mi de ácido clorhídrico (l:l), agitando ocasionalmente con una va­rilla de vidrio para destruir la espuma que se forma.b) Cuando cesa el ataque se agrega 1 mi de ácido nítri­co concentrado, 2 mi de ácido sulfúrico (1:1) y se calienta hasta casi sequedad (consistencia siruposa).c) Se retira del fuego, y se adiciona con pisceta, la­vando las paredes, de 5 a 15 mi de agua destilada, luego se agregan 130 mi de la solución de EDTA al 5 f> y a continua­ción amoníaco (lsl) hasta pH 4-6.d) Se calienta a 80-100°C y se filtra la sílice por pa­pel de poro grueso, lavando de 5 a 10 veces con solución acuosa de EDTA al 5e) El filtrado se recoge en un vaso de precipitación de 400 mi, se diluye a 300 mi con agua destilada, se calientaa 50-80°C, se agrega un poco de pulpa *de papel neutra y 60 mi de amoníaco (lsl). Se lleva a ebullición 2 minutos y luego se deja en baño de maría durante 1 hora.f) Se filtra por papel de poro grueso y se lava (arras­trando el contenido del vaso) de 5 a 7 veces con solución de lavado A, calentada a 60-80°C.g) Se transfiere el precipitado a un crisol de porcela­na tarado, se incinera y calcina a 1 000°C, pesando el produc­to Ti02»h) Cálculo:106donde:m es la pesada de TÍO2 M es el peso de muestra0,5995 es el factor de conversión de TiOg a Ti.ENSAYOS DEL PROCEDIMIENTO PROPUESTOPara este propósito se prepararon soluciones contenien­do cantidades conocidas de hierro, aluminio, manganeso y ti­tanio, obtenidas a partir de hierro pro-análisis, aluminio (99,5 %), manganeso, a partir de sulfato de manganeso hidra­tado y dióxido titanio pro-análisis y valorado por gravime­tría.Con estas soluciones se compusieron mezclas ternarias y cuartenarias en las proporciones que se indican en la co­lumna 1 de la Tabla I. En todas esas soluciones los valores de titanio y los otros metales que la componen describen la composición centesimal de una muestra sintética de las cua­les se tomó la cantidad absoluta que está indicada en la co­lumna 2 de la misma tabla.En otra serie de ensayos se hizo un estudio comparativo entre el método de A.S.T.M. y el propuesto, empleando para tal fin muestras de ferrotitanio llegadas al Laboratorio.Los resultados obtenidos se detallan en la Tabla II.En la tabla I, columna 6 y 7* se detallaron en términos de precisión y exactitud, la desviación media relativa por ciento y el error relativo por ciento. La columna 6 indica la reproductibilidad de los valores que cabe esperarse en las determinaciones realizadas por un mismo operador. Agru­pando estos resultados en función del contenido de Titanio, se obtiene el siguiente cuadro:Contenido de Titanio (%)D.M.R.(%)1 1,405 0,6015 0,3230 0,13107TABLA I108109"Se observa que la precisión es mayor al aumentar el por­centaje de titanio, independientemente de la proporción en que se encuentren los otros elementos que lo acompañan.Procediendo de la misma forma con la columna 7 de la ta­bla I se obtiene:Contenido de Titanio {%)Erroresabsolutos1 ± 0,0095 ± 0,0215 ± 0,0430 ± 0,04De los resultados obtenidos, se concluye, que el método pro puesto cumple, en lo concerniente a precisión y exactitud, con los requisitos exigidos en la determinación de titanio en ferrotitanio. Por otra parte, la tabla II indica que los valores logrados en la aplicación de ambos métodos son con­cordantes y además la precisión es del mismo orden.ACLARACIONES DEL METODOEn el ataque de la muestra se lleva a consistencia si­ruposa para disminuir la acidez libre; en caso contrario se formaría al neutralizar una cantidad tal de sales de amonio que impedirían alcanzar el pH 10-12 necesario para la preci­pitación posterior. A una solución con alta acidez, se inten­tó neutralizarla parcialmente con hidróxido de sodio hasta alcanzar pH 4-6, sin embargo la presencia de sales de sodio hace fácilmente peptizable al precipitado de hidróxido de ti­tanio y, por otra parte, algo del sodio puede quedar reteni­do .110111TABLA IISe neutraliza parcialmente antes de filtrar la sílice pues a pH muy ácido precipita el ácido etilen-diamino-tetra- acático.El precipitado de hidróxido de titanio se lava primero con solución amoniacal de EDTA para arrastrar totalmente el hierro, aluminio y manganeso y luego con amoníaco para eli­minar el sodio proveniente del EDTA. Estos lavados se efec­túan en caliente para evitar la peptización del precipitado.En el método se ha prestado particular interés a la separación del titanio del hierro, aluminio y manganeso, pues la determinación puede hacerse en presencia de otros ele­mentos que no precipiten, coprecipiten o postprecipiten en las condiciones de la técnica (cobre, níquel, cinc).No se ha contemplado la posible presencia de circonio, hafnio y berilio (3 ) los cuales, si bien precipitan en las condiciones de la experiencia, no son componentes normales de los ferrotitanios.Se han ensayado soluciones con contenido de titanio ma­yores del 1 pues para tenores inferiores, puede emplearse el método colorimétrico, con peróxido de hidrógeno.CONCLUSIONESEl método propuesto para la determinación de titanio sa­tisface plenamenta las condiciones de precisión y exactitud exigidos para la determinación de este elemento en las alea­ciones de ferrotitanio. Por otra parte el tiempo requerido en su ejecución (que es de tres horas), es comparativamente re­ducido con respecto a otras técnicas.BIBLIOGRAFIA 11. ASTM. - Methods for Chemical análisis of me tais (1 9 6 0).1122. Proake 0. y Blumenthal H. - Análisis de metales, Métodos de arbitraje. Aguilar S.A. Ediciones Madrid (1953)»3. Welcher F. - The analytical uses of etilenediamine-tetra- acetic acid. D. Van Nostrand Company Inc. (1958)»4. Codell M. - Analytical chemistry of titanium metals and compounds, V. 9. Interscience Publishers Inc. New York(1959).113

Determinación de titanio en ferrotitanio

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