CN103439328B - 钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法，它依次包括以下步骤：1）称取质量为mg的钝化镁脱硫剂试样放入反应容器；2）称取质量为14m～20mg的碘单质并用足量无水乙醇溶解后，放入反应容器，搅拌反应；3）将反应物进行过滤，将滤液进行酸化处理，然后加热恒温反应；4）待反应物冷却后，加入双氧水至溶液颜色由棕色变为无色；5）将溶液转移至容量瓶中定容，即得母液备用；6）调节母液的pH值为9～10后，加入铬黑T指示剂至溶液呈红色；7）采用浓度为cmol/L的EDTA滴定溶液至蓝色,消耗的EDTA溶液体积为Vml；8）计算所述钝化镁脱硫剂样品中镁的质量百分含量。该方法受温度、压强等试验环境影响很小，测定结果准确度高。

Description

钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体地指一种钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法。

背景技术

钝化镁粒铁水炉外脱硫技术是目前铁水炉外脱硫处理的最新技术之一，具有操作温度低、脱硫效率高、脱硫速率快等优点。钝化镁脱硫剂品质的好坏取决于其中金属镁含量的高低，市场上常用的钝化镁脱硫剂中镁重量百分含量在80%以上，而金属镁含量越高脱硫效果越好。因此，钝化镁脱硫剂中金属镁含量的测定对保证钢水的脱硫效果及钢材品质具有重要意义。

钝化镁脱硫剂中金属镁含量测定的关键是选择性地提取金属镁，避免钝化层中所含氧化镁及氟化镁等成分的干扰。因此，不宜釆用常规的酸溶试样-EDTA络合滴定法测定其中金属镁的含量。目前，钝化镁脱硫剂中金属镁含量的测定方法主要有气体容量法（GB4374.8-84）：根据金属镁与稀酸反应产生定量体积的氢气，结合气体状态方程PV=nRT，计算出产生氢气的摩尔量，进而计算出钝化镁脱硫剂中金属镁的百分含量。然而，按此方法所产生的氢气体积大小受实验室条件影响较大，在实际测定过程需要实时准确测定温度和压强，这给例行分析带来诸多不便，也易产生测定误差。因此，需要开发一种受温度、压力等环境影响较小且能选择性提取金属镁的分析方法。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法，该方法受温度、压强等试验环境影响很小，测定结果准确度高。

为实现上述目的，本发明的钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法，依次包括以下步骤：

1）称取质量为mg的钝化镁脱硫剂试样放入反应容器；

2）称取质量为14m～20mg的碘单质并用足量无水乙醇溶解后，放入所述反应容器，搅拌反应5～10h；

3）将反应物进行过滤，向滤液中加入稀酸溶液进行酸化处理，然后加热至70～98℃恒温反应2～3h；

4）待反应物冷却后，加入双氧水至溶液颜色由棕色变为无色；

5）将溶液转移至容量瓶中定容，即得母液备用；

6）向母液中加入NH₃-NH₄Cl缓冲溶液调节母液的pH值为9～10后，加入铬黑T指示剂至溶液呈红色；

7）采用浓度为cmol/L的EDTA滴定溶液至蓝色,消耗的EDTA溶液体积为Vml；

8）按下式计算所述钝化镁脱硫剂样品中镁的质量百分含量：

$W_{\mathrm{Mg}}=\frac{c*V*24.31}{m*1000}*100\%$

式中：24.31为镁的摩尔质量，单位为g/mol。

进一步地，步骤3）所述的稀酸溶液为稀盐酸、稀硫酸或稀磷酸溶液中的一种。

再进一步地，步骤4）所述的双氧水的体积分数为10～30%。

还进一步地，步骤3）中，经所述酸化处理，然后加热至85～95℃恒温反应2～3h。

本发明的钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法各步骤中反应原理及工艺参数限定原因为：

因为金属镁与碘单质各自的氧化还原半反应的标准氧化还原电位如下：

E^θ(Mg²⁺/Mg)=-2.37V；E^θ(I₂/I^-)=0.5345V；

根据金属镁与碘单质的氧化还原半反应的电极电位可知，碘单质可将金属镁氧化变为Mg²⁺，而碘本身被还原为I₃ ^-。反应式如下所示：

3I₂+Mg=2I₃ ^-+Mg²⁺

由于碘单质与金属镁反应属于固-固反应，反应速度较慢。本发明采用乙醇作为溶剂，以便增大碘在其中的溶解度，使金属镁与碘的反应变为固-液反应，从而加快提取反应的速度；另一方面，乙醇具有一定的极性，在提取过程中由于氧化还原生成的Mg²⁺和I₃ ^-也可溶于乙醇中。

反应结束后，在酸性条件下，双氧水将I₃ ^-氧化为碘单质。反应式如下所示：

H₂O₂+2I₃ ^-+2H⁺=2H₂O+3I₂

然后加热使乙醇和碘挥发，Mg²⁺留在溶液中。

最后用缓冲溶液调pH至9～10，采用络合滴定法测定溶液中Mg²⁺的浓度，从而计算出其中金属Mg的含量。

本发明的有益技术效果为：通过利用碘-乙醇作氧化性溶剂，选择性地将钝化镁脱硫剂中的金属镁氧化转化为溶解态的Mg²⁺，然后在酸性、加热条件下使过量的乙醇和碘挥发，再采用EDTA络合滴定法测定提取液中Mg²⁺的浓度，进而计算出钝化镁脱硫剂中金属镁的含量。本发明的测定方法受温度、压强等试验环境影响很小，单质碘选择性地与金属镁反应，避免了钝化镁脱硫剂中其它形态镁的干扰，方法的准确度高，精密度良好。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法作进一步详细说明。

实施例1

一种测定钝化镁脱硫剂中金属镁的方法,其步骤：

1）准确称取0.1008g金属镁标样于干燥的100mL具塞锥形瓶中；

2）称取1.4g碘单质并用20mL无水乙醇完全溶解后，加入到具塞锥形瓶中，置于搅拌器上搅拌反应5h；

3）采用布氏漏斗减压抽滤，用少量乙醇洗涤锥形瓶和滤纸，再用30～50mL蒸馏水洗涤碘量瓶和滤纸，然后将全部滤液转移至250mL高型烧杯中，加入2mL的1：1稀硫酸，于电炉上加热至90℃，反应2h；

4）取下冷却后，加入5mL体积分数为30%的加热双氧水，反应至溶液颜色接近无色；再加入5mL体积分数为30%双氧水，反应直至溶液澄清为无色；

5）将溶液转移至250mL容量瓶中定容，即得母液备用；

6）准确移取母液25.00mL于锥形瓶中，加入10mLNH₃-NH₄Cl缓冲溶液后母液的pH变为10，加入2勺铬黑T指示剂溶液呈红色；

7）采用浓度为0.02molL^-1EDTA滴定溶液至蓝色为终点结束，平行滴定3次，消耗的EDTA溶液体积为分别为20.77mL、20.76mL、20.78mL，则三次平均为20.77mL；

8）分析结果的计算：按下式计算金属镁的质量百分含量，具体计算公示为：

$W_{\mathrm{Mg}}=\frac{0.02000*20.77*24.31*10}{0.1008*1000}*100\%=100.18\%.$

将上述金属镁标样另行取两次质量分别为0.1004g和0.1007g进行试验，按上述步骤进行测定，三组实验结果如下表1所示。

表1

由实施例1的三组实验可知，该方法对金属镁标样（标签值Mg≥99.8%）的测定结果为99.97%，标准偏差小于0.3%；说明此方法能完全提取出金属镁，其精确度与准确度均好。

实施例2

一种测定钝化镁脱硫剂中金属镁含量的方法，依次包括以下步骤：

1）称取0.1250g钝化镁脱硫剂试样于干燥的100mL具塞锥形瓶中；

2）称取1.7g碘单质并用20mL无水乙醇完全溶解后，加入到具塞锥形瓶中，置于搅拌器上搅拌反应10h；

3）采用布氏漏斗减压抽滤，用少量乙醇洗涤锥形瓶和滤纸，再用30～50mL蒸馏水洗涤锥形瓶瓶和滤纸，然后将全部滤液转移至250mL高型烧杯中；加入5mL体积比为1:1的稀硫酸，于电炉上加热至90℃反应1.5h；

4）取下冷却后，加入10mL体积分数为30%双氧水，加热至30～35℃恒温反应至溶液颜色接近无色；再加入5mL体积比为30%双氧水，反应直至溶液澄清为无色，冷却至室温；

5）将溶液转移至250mL容量瓶中定容，即得母液备用；

6）准确移取母液25.00mL于锥形瓶中，加入10mLNH₃-NH₄Cl缓冲溶液后母液的pH变为9.5，加入2勺铬黑T指示剂溶液呈红色；

7）采用浓度为0.02molL^-1EDTA滴定溶液至蓝色为终点，平行滴定3次，消耗的EDTA溶液体积为分别为21.07mL、21.08mL、21.11mL，三次平均为21.09mL；

8）分析结果的计算：按下式计算金属镁的质量百分含量，具体计算公示为：

$W_{\mathrm{Mg}}=\frac{0.02000*21.09*24.31*10}{0.1250*1000}*100\%=82.03\%.$

将上述钝化镁脱硫剂式样另行取两次质量分别为0.1234g和0.1245g进行试验，按上述步骤进行测定，三组实验结果如表2所示。

表2

由以上实施例可知，该方法对钝化镁脱硫剂试样的三组平行测定结果的相对偏差均小于0.3%，完全满足分析要求。

Claims (3)

1.一种钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法，其特征在于：它依次包括以下步骤：

1)称取质量为mg的钝化镁脱硫剂试样放入反应容器；

2)称取质量为14m～20mg的碘单质并用足量无水乙醇溶解后，加入所述反应容器，搅拌反应5～10h；

3)将反应物进行过滤，向滤液中加入稀酸溶液进行酸化处理，然后加热至70～98℃恒温反应2～3h，所述的稀酸溶液为稀盐酸、稀硫酸或稀磷酸溶液中的一种；

4)待反应物冷却后，加入双氧水至溶液颜色由棕色变为无色；

5)将溶液转移至容量瓶中定容，即得母液备用；

6)向母液中加入NH₃-NH₄Cl缓冲溶液调节母液的pH值为9～10后，加入铬黑T指示剂至溶液呈红色；

7)采用浓度为cmol/L的EDTA滴定溶液至蓝色,消耗的EDTA溶液体积为Vml；

8)按下式计算所述钝化镁脱硫剂样品中金属镁的质量百分含量：

$W_{Mg}=\frac{c*V*24.31}{m*1000}*100\%$

式中：24.31为镁的摩尔质量，单位为g/mol。

2.根据权利要求1所述钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法，其特征在于：步骤4)所述的双氧水的体积分数为10～30％。

3.根据权利要求1或2所述钝化镁脱硫剂中金属镁的测定方法，其特征在于：步骤3)中，经所述酸化处理，然后加热至85～95℃恒温反应2～3h。