硅铝钙钡铁合金铁元素快速分析方法

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摘要：用强碱溶样、过氧化氢氧化、盐酸酸化后制取母液，吸取母液，分别用硅钼蓝差示光度法测定硅；用均三溴DBS-偶氮胂光度法测定钡；以PAN为指示剂，CuSO4-EDTA返滴法测定铝，EDTA容量法测定钙。试验证明，硅铝钙钡铁合金中主元素快速系统分析方法简单、快速，大大缩短了分析周期。

关键词：硅铝钙钡铁合金；脱氧剂；测定

Abstract: Using the alkali sample dissolution, oxidation of hydrogen peroxide, hydrochloric acid to make up mother liquor, to draw the mother liquor, and use the silicon molybdenum blue spectrophotometric to determine silicon; Three bromine DBS-Arsenazo spectrophotometric to determine barium; put PAN as an indicator, use CuSO4-EDTA back-drop method to do the determination of aluminum, EDTA volumetric method for the determination of calcium. The test proved that the main elements in the Si-Al-calcium barium ferroalloy fast system analysis method are simple, fast, greatly shortening the analysis cycle.

Key words: Si-Al-calcium barium ferroalloy; deoxidizer; determination

中图分类号：P62 文献标识码： A 文章编号：

1、前言

在目前没有国家标准分析方法的情况下，硅铝钙钡铁合金作为新型脱氧剂，硅铝钙钡铁合金作为新型脱氧剂，主要作用是与铁水中溶解的氧反应，主要生成非金属化合物，形成沉淀上浮至渣层中，加以除去即可得纯净的铁水。本文在参考有关资料的基础上，通过试验提出来了一种主元素系统分析的新方法.

2、实验部分

2.1 仪器与试剂

TU_1901型分光光度计；

氢氧化钠：固体；盐酸：（1＋1）、（1＋19）；草酸：（25g／L）、（10g/L）；氨水：（1＋1）；NaF饱和溶液；过氧化氢30％；钼酸铵0.5g/L；硫酸亚铁胺10g/L：称取10g硫酸亚铁胺溶于1000mL水中,加2滴浓硫酸,摇匀；酚酞2.5g/L乙醇；HAC-NaAC缓冲溶液（pH值为5.5）：称取200g乙酸钠溶解于500mL水中，加9mL冰乙酸，用水稀释至1000mL，摇匀；EDTA标准溶液（0.02mol/L）：称取基准EDTA7.4450g于400mL烧杯中，加水溶解后移入1000mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀；氯化铵：固体及1%的溶液；氨水溶液：1+1；氨性氯化铵缓冲溶液（pH值为10）：称取氯化铵54g，以水溶解后，加氨水357mL，加水稀释至1000mL；酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂（简称KB）：称取酸性铬蓝K0.5g-萘酚绿B0.5g与10g

氯化钠（已烘干）研细混匀，加水溶解后，移入200mL容量瓶中以水稀释至刻度摇匀；硫酸钠溶液：20%；EDTA标准溶液：0.01mol/L。

2.2 实验方法

称取0.1000 g试样于400mL聚四氟乙烯烧杯中，加8g氢氧化钠、10mL水，低温加热，滴加过氧化氢助溶至试样完全溶解，取下加水约10mL，加（1＋1）盐酸35 mL，加水100mL，于电炉上加热煮沸约5min，取下冷却，转入250 mL容量瓶中。以水稀释摇匀，作为母液。

2.2.1 硅的测定 吸取母液5 mL于100 mL钢铁量瓶中，加盐酸（1＋19）10mL，加热，加入钼酸铵液5 mL在电炉盘上保温并摇动10s，立即加入草酸（25g/L）溶液30 mL、硫酸亚铁胺溶液（10g/L）30mL，在光度计波长680nm处测吸光度，绘制工作曲线。

2.2.2 铝的测定

吸取母液50mL于400mL烧杯中，加入EDTA溶液25mL，加热煮沸2～3min，稍冷，加酚酞2～3滴，用（1∶1）氨水中和至粉红色。再用（1＋1）盐酸中和至粉红色刚刚褪去，过量几滴。加HAC-NaAC缓冲溶液20mL，煮沸1min，冷却。加PAN指示剂7～8滴，用硫酸铜标准溶液滴至红紫色为终点（不计毫升数，但需准确滴定）。然后加NaF饱和溶液10mL，补加缓冲溶液10mL，加热煮沸2～3min，补加PNA指示剂3～4滴，立即用硫酸铜标准溶液滴定至紫红色为终点。按下式计算结果：

Al%=（V×C×0.02698×5）×100/G（1）

式中 C―硫酸铜标准溶液浓度，mol/L；

V―加入NaF后滴定所消耗硫酸铜标准溶液的体积，mL；

G―称样量，g；

0.02698―铝的摩尔质量，g/mol。

2.2.3 钡的测定

吸取母液2mL于50mL容量瓶中，加草酸4.0mL，加DBS-偶氮胂8.0mL，稀至刻度，摇匀。以试剂空白为参比，用1cm比色皿，在610nm波长处测定吸光度。按上述步骤制取标样一份，测吸光度，绘制工作曲线。

2.2.4 钙的测定

移取母液50mL于250mL烧杯中，加水50mL，氯化铵1g，加热煮至近沸、滴加氨水至出现氢氧化铁沉淀，并过量约5mL，加热煮沸，取下趁热用定性滤纸过滤于500

mL锥形瓶中，用1%的氯化铵溶液洗涤5～7次，弃去沉淀，于滤液中加入硫酸钠溶液20mL，加热煮沸4min（应有BaSO4白色沉淀），取下冷却至室温，加入氨性氯化铵缓冲溶液15mL，加酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂2～3滴，用EDTA标准溶液滴定，由紫红色变为兰色为终点，由消耗的EDTA标准溶液的体积数即可计算钙的百分含量。按下式计算试样中钙的含量：

Ca%＝T×V／G×100（2）

式中 T―每毫升EDTA相当对钙的滴定度，g；

V―滴定钙消耗EDTA标液的毫升数；

G―试样量，g。

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 溶样方法的选择

由于试样中硅含量较高，一般使用硝酸＋氢氟酸溶样，本方法中考虑到系统方法测定硅，氢氟酸干扰测定，要用硼酸消除干扰，而硼酸的存在，又对铝、钡的测定产生干扰，所以本实验采用强碱氢氧化钠溶液溶样，同时加过氧化氢助溶，并将硅元素氧化到高价态，而且过量的过氧化氢加热迅速分解，对测定无影响。

加入盐酸酸化后，控制酸度在pH值为1左右，在这种条件下，硅以正硅酸的形式存在，而且有关实验证明，正硅酸能稳定存在70天以上，不发生水解。

溶样时需注意：（1）试样在加入过氢氧化氢溶液、有大量白色泡沫出现后，应先加热使白色泡沫消失后，再滴加过氧化氢。（2）滴加过氧化钠溶液至溶液底部清亮，此时溶液表面有少许黑色悬浮物（为铁镁锰等化合物）存在，加入盐酸后，黑色不溶物溶解，表明试样溶解完全。

2.3.2 硅的测定最佳条件实验及注意事项

（1）实验证明，在室温下（25℃）7min显色可以完全，在35℃时2min可以显色完全，在90℃时20s可以显色完全，至45s吸光度基本一致，但超过45s吸光度降低。加热在电炉盘上进行，实验结果见表1。另外，应保持标样与试样显色加热时间一致。

（2）加入草酸是为了破坏磷、砷等元素与钼酸铵形成的杂多酸配合物，消除其干扰。草酸（25g/L）的加入量实验结果见表2。草酸用量在15～30ml之间时，其吸光度基本一致。

磷、砷等元素与钼酸铵形成的杂多酸配合物，又防止硅钼黄络离子不被破坏。草酸加入后放置时间对吸光度的影响见表3。

从表3看出，草酸加入后放置时间在2min之内，其吸光度基本保持不变，但超过2min对硅钼杂多酸有缓慢的分解作用。

（3）硫酸亚铁铵加入量实验结果见表4。

由表4看出，在实验条件下，硫酸亚铁铵加入量在25～40mL之间吸光度基本一致。

2.3.3 铝的测定最佳条件及注意事项

（1）酸度指示剂的选择：据资料介绍，加EDTA后调整酸度时采用对－硝基酚作指示剂。但本实验中，由于未分离铁，三氯化铁呈黄色，调整酸度时溶液颜色从亮黄色变到黄色，操作者不易判断，故采用对―硝基酚不适宜。本实验采用酚酞作指示剂，用（1+1）氨水和（1+1）盐酸调节酸度，颜色变化比较敏锐，操作者易于掌握。加酚酞调节酸度，用酸回调时，注意须将红色完全褪去。

（2）滴定时的pH值选择：溶液酸度对滴定影响较大，在pH值为5.0～6.0之间终点敏锐，本法取pH值为5.5。

（3）酸度的控制及缓冲溶液用量：由于在滴定反映过程中金属离子要置换出氢离子，为了控制溶液酸度，须加入缓冲溶液。实验证明缓冲溶液用量低于15mL时，缓冲容量不足，终点变色不易观察；在20～40mL之间时，变色敏锐。本法取20mL。

（4）干扰离子影响及消除：硅铝钙钡合金中与铝共存的元素主要有Si、Fe、Ba、Ca，实验证明，Si含量小于35％、Fe含量小于40％、Ba含量小于12％、Ca含量小于12％时，不干扰铝的测定。

（5）

EDTA加入量：EDTA（0.02mol/L）加入量要比金属量过量5～6mL，但不能过量太多，以免影响后面的操作；如果由于合金的成分变化大造成金属量变化大，加EDTA后应调节酸度，溶液变浑浊，说明EDTA加入量不足，要先加入氢氧化钠使之澄清，补加EDTA后，再调节酸度。

（6）滴定时的温度选择：PAN指示剂与金属离子形成的络和物不易溶于水，从而使指示剂僵化，因此滴定时溶液的温度应保持在70℃左右。

2.3.4 钡的测定最佳条件选择

（1）显色酸度的选择及控制：钡与DBS-偶氮砷在微酸性下形成配合物[3]。本方法中，吸取母液1～2mL，溶液的pH值在2左右，能够满足显色条件。

（2）随着草酸用量的增加，吸光度趋于降低。草酸用量在2.0～5.0mL之间时，吸光较高且稳定。本法选用4.0mL。

（3）干扰离子的影响及消除：加入4.0mL草酸，不大于8%的钙不干扰10%以上钡的测定。

2.4 方法准确度和精密度实验

取硅铝钙钡合金标样1份，其含量为：Si 29.04%，Al 15.58%，Ba 8.50%，Ca 4.20%。按拟定方法进行8次平行分析，分析结果见表5。

参考GB/TI109-1997《硅铝钙钡合金化学分析方法》中允许差的要求，从表5可以看出，本方法的准确度和精密度满足该标准要求，并且满足日常生产控制分析要求。

3 结 论

实验证明，硅铝钙钡铁合金中主元素快速系统分析方法简单、准确、快速，缩短了分析周期。其准确性、重现性、稳定性均可满足日常生产分析要求。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。