Application of classical titration and ICP-OES techniques for the determination of total iron, metallic iron, and iron (II) as tools for assessing the feasibility of ferrous metallurgical waste management

• Autorzy: Knapik Piotr , Latacz Aleksandra , Kubecki Michał

Identyfikatory

DOI

10.32730/mswt.2024.68.1.2

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie klasycznych technik miareczkowych oraz techniki ICP-OES do oznaczeń żelaza całkowitego, żelaza metalicznego oraz żelaza (II) jako narzędzi wspomagających ocenę możliwości zagospodarowania hutniczych odpadów żelazonośnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The introduction of ferrous waste into a technological process requires knowledge of the quantitative fraction of iron at various oxidation levels. The research work discussed in the article aimed to develop an effective strategy for handling the test material in order to obtain information concerning iron speciation, relevant for assessing the reuse potential of ferrous waste. The determination of various forms of iron in metallurgical waste involved the use of titration methods and the ICP-OES technique. The iron content in the waste material ranged from a few to more than 90 %, whereas the proportions of individual forms varied. The test results confirmed the effectiveness of the ICP-OES technique in the determination of total and metallic iron. In turn, the classical methods did not always provide reliable results.

PL

Wprowadzenie odpadu żelazonośnego do procesu technologicznego wymaga wiedzy o ilościowym udziale żelaza na różnych stopniach utlenienia. Praca miała na celu wypracowanie skutecznej strategii postępowania z materiałem badawczym, która pozwoli uzyskać informacje o specjacji żelaza, istotne dla oceny potencjału odpadu żelazonośnego do ponownego użycia . Do oznaczania różnych form żelaza w odpadach hutniczych zastosowano metody miareczkowe oraz technikę optycznej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-OES). Zawartość żelaza w materiale odpadowym wynosiła od kilku do ponad 90%, a udział i proporcje różnych form były zróżnicowane. Potwierdzono skuteczność ICP-OES w oznaczaniu żelaza całkowitego i metalicznego, podczas gdy metody klasyczne nie zawsze dostarczały wiarygodnych wyników.

Słowa kluczowe

EN

classical analytics; ICP-OES; iron speciation; iron-bearing waste

PL

odpady żelazonośne; ICP-OES; specjacja żelaza; analityka

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Materials Science and Welding Technologies / Technologie Materiałowe i Spawalnicze
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 68, No. 1
• Strony: art. no. 2
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Knapik Piotr

• Łukasiewicz Research Network – Upper-Silesian Institute of Technology, Materials Testing Centre and Centre for Metallurgical Technologies

• https://orcid.org/0000-0003-3894-3592

autor

Latacz Aleksandra

• Łukasiewicz Research Network – Upper-Silesian Institute of Technology, Materials Testing Centre and Centre for Metallurgical Technologies

• https://orcid.org/0009-0007-0608-9164

autor

Kubecki Michał

• Łukasiewicz Research Network – Upper-Silesian Institute of Technology, Materials Testing Centre and Centre for Metallurgical Technologies

• https://orcid.org/0000-0001-9836-802X

Bibliografia

• [1] Chokshi Y., Sompura N., Dutta S. K.: Utilization of steel plants waste. Material Sci & Eng., 2018, vol. 2, no. 5, pp. 144–147, DOI: 10.15406/mseij.2018.02.00048.
• [2] Lautenschläger K. H., Schröter W., Wanninger A.: Nowoczesne kompendium chemii, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007.
• [3] Główny Urząd Statystyczny, Departament Rolnictwa i Środowiska. [online] access date: 30.11.2020.
• [4] Surowska B.: Wybrane zagadnienia z korozji i ochrony przed korozją; Politechnika Lubelska, 2002.
• [5] Bednarczuk B., Blaschke W. and Z., Bolewski A., Domaszewska T., Gruszczyk H., Kubicki S.: Surowce mineralne świata, Żelazo-Fe, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1979.
• [6] Bullens D. K.: Steel & Its Heat Treatment 4TH Edition. J. Wiley & Sons Inc, New York, USA, 1938.
• [7] Niesler M.: Najlepsze Dostępne Techniki BAT. Wytyczne dla produkcji żelaza i stali. Huty zintegrowane. Poradnik branżowy. Praca zbiorowa, Ministerstwo Środowiska, Warszawa, 2005.
• [8] Pabalkar M. A.: Determination of Copper, Nickel and Iron in Heavy Alloy Using Atomic-absorption Spectrophotometry. Analyst., 1981, no. 106, pp. 47–53.
• [9] Bulska E., Krata: A.: Instrumentalne metody spektralne stosowane w analizie próbek środowiskowych. [W] A. Richling A, J. Lechnio. Z problematyki funkcjonowania krajobrazów nizinnych, Wydział Geografii i Studiów Regionalnych Uniwersytetu Warszawskiego, 2005, pp. 55–70.
• [10] Yaman M., Kaya G.: Speciation of iron (II) and (III) by using solvent extraction and flame atomic absorption spectrometry. Analytica Chimica Asta, 2005, no. 540, pp. 77–81.
• [11] Morcali M. H.: Development of a method for determination of metallic iron content within hot briquette iron (HBI) for steelmaking. J. Min. Metall. Sect. B-Metall, 2016, vol. 2, no. 52, pp. 151–155.
• [12] Barałkiewicz D., Bulska E.: Specjacja chemiczna – problemy i możliwości. Malamut, Warszawa, 2009.
• [13] Xu Z., Hwang J., Greenlund R., Hauang X., Luo J., Anscheutz S.: Quantitative Determination of Metallic Iron Content in Steel-Making Sla. Journal of Minerals & Materials, 2003, no. 2, pp. 65–70.
• [14] Grotti M. et al.: Determination of sub-nanomolar levels of iron in sea-water using reaction cell inductively coupled plasma mass spectrometry after Mg(OH)2 coprecipitation. J. Anal. At. Spectrom., 2009, no. 24, pp. 522–527.
• [15] West M., Ellis A. T., Potts P.J., Streli Ch., Vanhoof Ch., Wegrzynek D., Wobrauschek P., Atomic spectrometry update X-ray fluorescence spectrometry. J. Anal. At. Spectrom., 2010, no. 25, pp. 1503–1545.
• [16] Żyrnicki W., Borkowska-Burnecka J., Bulska E., Szmyd E.: Metody analitycznej spektrometrii atomowej – teoria i praktyka. Malamut, Warszawa, 2010.
• [17] Rebohle L., Lehnert U., Zschornack G.: Kβ/Kα ratios and chemical effects of some 3d elements. X-Ray Spectrometry, 1996, no. 25, pp. 259–300.
• [18] Stankiewicz G., Smolec B.: Porównanie metod oznaczania w rudach żelaza zawartości żelaza całkowitego. Prace IMZ, 2006, vol. 58, no. 3, pp. 30–33.
• [19] Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. T.2. Chemiczne metody analizy ilościowej. PWN, Warszawa, 2011.
• [20] Szmal Z.S., Lipiec T., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Wyd. VII poprawione i unowocześnione. PZWL, Warszawa 1997.
• [21] ISO/CD-6878: Direct reduced iron and hot briquetted iron – determination of metallic iron content – Iron (III) chloride titrimetric method.
• [22] PN ISO2597-1:1998 – Oznaczanie całkowitej zawartości żelaza po redukcji chlorkiem cyny.
• [23] PN-ISO 9035:1999 – Oznaczanie zawartości żelaza(II) rozpuszczalnego w kwasach metodą miareczkową.
• [24] Zheng L., Tao J.: Determination of iron (II) in direct reduced iron by iron trichloride decomposition-potassium dichromate titration. Metall. Anal., 2010, no. 2, pp. 65–68.