CN102507854A - 稀盐酸浸取-edta容量法测定炼钢发热剂中金属铝含量 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定发热剂中的金属铝含量的方法，所述方法包括以下步骤：用稀盐酸溶解发热剂中的金属铝，得到铝盐；用氢氧化钠溶液与铝盐反应形成偏铝酸盐溶液；用过量乙二胺四乙酸二钠溶液络合铝离子；用锌标准液回滴剩余的乙二胺四乙酸二钠，从而得到发热剂中的金属铝含量。根据本发明的测定金属铝含量的方法，可以准确地检测发热剂中的金属铝含量，而不受发热剂中其它化学成分的干扰。

Description

稀盐酸浸取-EDTA容量法测定炼钢发热剂中金属铝含量

技术领域

本发明涉及炼钢原辅材料化学分析技术领域，具体地讲，本发明涉及炼钢发热剂中金属铝含量的测定方法。

背景技术

炼钢生产过程中使用的系列发热剂中含有金属铝，金属铝含量的高低将影响发热剂的发热效果，对炼钢成材率有着重要影响。

配制发热剂所用的材料可分为燃烧剂(铝粉、硅钙粉、硅铁粉、碳粉、锯木屑等)、氧化剂(硝石、铁矿粉、锰矿粉、氧化铁皮等)和添加剂(火砖粉、矾土粉、渣粉等)，硅钙粉和硅铁粉中分别含有2％左右的金属铝，且硅钙粉和硅铁粉中的硅与金属铝一样，皆为还原性物质；碳粉、铁矿粉、锰矿粉、火砖粉、渣粉等材料中分别含有氧化铝，矾土粉几乎全部为氧化铝。因此，测定发热剂中的金属铝含量时，发热剂中的氧化铝以及硅钙粉和硅铁粉中的硅、金属铁、金属钙都可能产生严重干扰，从而导致很难找到一种能比较准确地检测炼钢发热剂中金属铝含量的分析方法。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种测定发热剂中的金属铝含量的方法，所述方法包括以下步骤：用稀盐酸溶解发热剂中的金属铝，得到铝盐；用氢氧化钠溶液与铝盐反应形成偏铝酸盐溶液；用过量乙二胺四乙酸二钠溶液络合铝离子；用锌标准液回滴剩余的乙二胺四乙酸二钠，从而得到发热剂中的金属铝含量。

优选地，对于1g发热剂，当金属铝的质量百分比含量低于30％时，加入1.2～1.5mmol的乙二胺四乙酸二钠溶液。对于1g发热剂，当金属铝的质量百分比含量高于30％时，加入2.4～3.0mmol的乙二胺四乙酸二钠溶液。

优选地，在氢氧化钠与铝盐反应的过程中，将溶液加热至沸腾。

根据本发明，按下式计算金属铝含量：

$w\left(\mathrm{Al}\right)=\frac{(C_1\×V_1-C_2\×V_2)\×26.98154}{m\÷10\×{10}^3}\×100$

其中，w(Al)为金属铝的质量百分比，V₁-加入乙二胺四乙酸二钠溶液的体积，单位mL；V₂-加入锌标准液的体积，单位mL；C₁-乙二胺四乙酸二钠溶液的浓度，mol/L；C₂-锌标准液的浓度，mol/L；m-称取试料质量，单位g。

具体实施方式

通过研究浓度为0.5mol/L～3mol/L的稀盐酸分别与铝粉、发热剂、硅钙粉、硅铁粉、碳粉、铁矿粉、火砖粉、矾土粉、渣粉等的反应情况，发现在加热情况下，即使存在少量硝酸盐，稀盐酸也能使金属铝粉很快分解完全；即发热剂中含有硝石，稀盐酸也能使发热剂中加入的金属铝粉很快分解完全。

当稀盐酸总体积为200毫升左右，并且稀盐酸(ρ1.19g/mL)加入量为10～45毫升时，不同浓度的稀盐酸均能使发热剂中加入的金属铝粉完全溶解。

用200毫升(1+4)盐酸溶解焦碳粉、镁砂、电炉渣、镁铝砖、高铝砖粉、粘土、铁矿粉、矾土粉等试样时，镁砂、电炉渣、镁铝砖、高铝砖粉、矾土粉等试样中氧化铝只有极少量溶解或不溶解，焦碳粉、粘土等试样中有2％～3％的氧化铝溶解，而铁矿粉中的氧化铝几乎全部溶解。

配制炼钢用铝性发热剂的原料一般为燃烧剂(铝粉、硅钙粉、硅铁粉、焦碳粉、锯木屑等)、氧化剂(硝石、铁矿粉、氧化铁皮等)和添加剂(火砖粉、矾土粉、渣粉等)。硅铁粉和硅钙粉中金属铝含量约2％左右，而硅铁粉、硅钙粉在铝性发热剂中的总量不超过50％；硅铁粉、硅钙粉、锯木屑皆不与稀盐酸反应，硝石为硝酸钾，其中不含氧化铝；铁矿粉、氧化铁皮的氧化铝含量一般为1％～2％，极少数氧化铝含量高达4％～6％，且发热剂中铁矿粉或氧化铁皮的含量一般不超过30％，氧化剂一般不用锰矿粉。因此用稀盐酸浸取发热剂试样时，发热剂中焦碳粉、铁矿粉、氧化铁皮、火砖粉、矾土粉、渣粉等总共溶解的氧化铝一般不超过2％，最大不超过4％，而硅铁粉、硅钙粉中金属铝不溶解，所以稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液沉淀分离乙二胺四乙酸二钠容量法测定铝性发热剂中金属铝含量时，其误差一般不超过1％，最大不超过2％，已能较好地满足炼钢生产需求。

下面将详细描述根据本发明的采用稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液分离-乙二胺四乙酸二钠容量法测定发热剂中金属铝含量的方法。

根据本发明的稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液分离-乙二胺四乙酸二钠容量法测定发热剂中金属铝含量的方法适用于发热剂中金属铝含量大于1.0％(质量百分比)的情况。

根据本发明的测定金属铝含量的方法，金属铝与稀盐酸反应，生成铝盐，用慢速滤纸过滤去除不溶物。然后，采用氢氧化钠与铝盐溶液反应，生成偏铝酸盐。最后用乙二胺四乙酸二钠与偏铝酸盐反应，并且将pH值调节为大约1，加热煮沸，再将溶液的pH值调节为大约5.5～6.0，加热煮沸，冷却至室温，以二甲苯酚橙为指示剂，用锌标准液回滴过量的乙二胺四乙酸二钠。

根据本发明的测定金属铝含量的方法，采用的化学试剂可以如下：盐酸(ρ1.19g/mL)，盐酸(1+1)，氢氧化钠溶液(200g/L)，甲基橙溶液(1.00g/L)，乙二胺四乙酸二钠标准溶液(0.02000～0.2000mol/L)，六次甲基四胺溶液(420g/L)，二甲苯酚橙溶液(2.00g/L)，锌标准液(0.01000～0.3000mol/L，约0.08mol/L盐酸介质)。

下面将详细描述根据本发明的稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液分离-乙二胺四乙酸二钠容量法测定发热剂中金属铝含量的方法。

首先，称取待测试样1.0g置于玻璃烧杯中，加入170～220毫升水，混匀；加入20～40毫升盐酸(ρ1.19g/mL)，立即混匀，低温加热至溶液剩余约150毫升。加入40～60毫升水，混匀，再低温加热至溶液约150毫升左右，冷至室温。用水稀释为200.00毫升，混匀，用慢速滤纸干过滤，去掉最初滤液后，取滤液100.00毫升于塑料王广口烧杯中。

如前所述，在上述过程中，发热剂中的金属铝与稀盐酸反应生成铝盐。

向烧杯中加入60～100毫升(200g/L)氢氧化钠溶液，加热至沸腾，然后冷却至室温，用水准确稀释为250.00毫升，混匀。

如上所述，在上述过程中，生成的铝盐与氢氧化钠反应，生成偏铝酸盐。

用双层慢速滤纸干过滤，去掉最初滤液，取50.00毫升滤液于300毫升三角瓶中，加入乙二胺四乙酸二钠标准溶液(0.02000～0.2000mol/L)约1.2～1.5mmol。此时，如果发热剂中金属铝含量大于30％，则加入乙二胺四乙酸二钠标准溶液(0.02000～0.2000mol/L)约2.4～3.0mmol，混匀。

在上述过程中，乙二胺四乙酸二钠与铝离子络合，生成络合物。

加入2～3滴甲基橙溶液(1.0g/L)，混匀，用(1+1)盐酸溶液滴定至溶液呈稳定的红色，过量1.00毫升，混匀，加热煮沸1～2分钟，稍冷，加入10.0毫升(420g/L)六次甲基四胺溶液，混匀；于中低温电炉盘上加热煮沸约10分钟，于冷水浴中冷至室温，加入50毫升水，混匀；加入0.4毫升(2.00g/L)二甲苯酚橙溶液，混匀，用锌标准液(C_zn ²⁺＝0.02000mol/L，0.08mol/L盐酸介质)滴定至溶液呈稳定的红色为终点。

在上述过程中，锌标准液与剩余的乙二胺四乙酸二钠反应，从而确定与偏铝酸盐反应的乙二胺四乙酸二钠的量，由此确定发热剂中的金属铝含量。按下式计算金属铝含量：

$w\left(\mathrm{Al}\right)=\frac{(C_1\×V_1-C_2\×V_2)\×26.98154}{m\÷10\×{10}^3}\×100$

其中，w(Al)为金属铝的质量百分比，V₁-加入乙二胺四乙酸二钠溶液的体积，单位mL；V₂-加入锌标准液的体积，单位mL；C₁-乙二胺四乙酸二钠溶液的浓度，单位mol/L；C₂-锌标准液的浓度，单位mol/L；m-称取试料质量，单位g。

按照下面表1称取金属铝粉、硅铁粉、硅钙粉、碳粉、粘土、铁矿粉、矾土粉等试样于600毫升广口玻璃烧杯中，合成9种混合发热剂试样，按稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液沉淀分离EDTA容量法操作，检测结果见表1。

表1稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液沉淀分离EDTA容量法检测配制的混合发热剂中金属铝含量的测定结果

通过表1可以看出，检测得到的各混合发热剂试样中金属铝的百分含量(％)与各混合发热剂试样的添加的金属铝粉的百分含量(％)相近，检测绝对误差小于0.6，因此，用稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液沉淀分离EDTA容量法测定铝性发热剂中金属铝含量时，绝对误差一般不大于1％。由此说明，稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液沉淀分离EDTA容量法能准确地检验铝性发热剂中金属铝含量。

采用稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液沉淀分离-乙二胺四乙酸二钠容量法测定CY-4发热剂试样和RS-3发热剂试样，检测结果见下面的表2。

表2稀盐酸浸取-氢氧化钠溶液沉淀分离-乙二胺四乙酸二钠容量法的测定结果

表2比对结果表明，CY-4发热剂中金属铝分布比较均匀。RS-3发热剂中金属铝分布不均匀，平行检测5～6次的平均值则可代表试样中金属铝的真实含量。

根据本发明的测定金属铝含量的方法，可以准确地检测发热剂中的金属铝含量，而不受发热剂中其它化学成分的干扰。

Claims (5)

1.一种测定发热剂中的金属铝含量的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

用稀盐酸溶解发热剂中的金属铝，得到铝盐溶液；

用氢氧化钠溶液与铝盐溶液反应形成偏铝酸盐溶液；

用过量乙二胺四乙酸二钠溶液络合铝离子；

用锌标准液回滴剩余的乙二胺四乙酸二钠，从而得到发热剂中的金属铝含量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于1g发热剂，当金属铝的质量百分比含量低于30％时，加入1.2～1.5mmol的乙二胺四乙酸二钠溶液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于1g发热剂，当金属铝的质量百分比含量高于30％时，加入2.4～3.0mmol的乙二胺四乙酸二钠溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在氢氧化钠与铝盐反应的过程中，将溶液加热至沸腾。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于按下式计算金属铝含量：

$w\left(\mathrm{Al}\right)=\frac{(C_1\×V_1-C_2\×V_2)\×26.98154}{m\÷10\×{10}^3}\×100$

其中，w(Al)为金属铝的质量百分比，V₁-加入乙二胺四乙酸二钠溶液的体积，单位mL；V₂-加入锌标准液的体积，单位mL；C₁-乙二胺四乙酸二钠溶液的浓度，单位mol/L；C₂-锌标准液的浓度，单位mol/L；m-称取试料质量，单位g。