CN104515828B - 一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法，采用盐酸‑过氧化氢溶样后再利用氨水分离铝、铁等元素，以过硫酸铵氧化脱锰形成胶体沉淀，过滤分离沉淀后再重复一次脱锰过程，加入盐酸至脱锰后的溶液中，煮沸除去过量的过硫酸铵。以氨水调节PH7，分取部分溶液，加掩蔽剂消除其它离子干扰，络合滴定测定钙元素含量。应用本发明的测定方法，可以准确稳定简便高效测定低钙铝锰铁中钙含量，使得低钙铝锰铁中钙含量的测定更加快速简便，降低测定成本。

Description

一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法

技术领域

本发明涉及钢铁合金的检测分析技术领域，尤其涉及一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法。

背景技术

随着现代科技的进步和炼钢连铸连浇的发展,对钢材的质量要求越来越高，钢中非金属夹杂物(主要为氧化物夹杂物)严重影响着钢材的质量。随着“纯净钢”和“洁净钢”概念的提出,更是对钢材中非金属夹杂物的控制提出了更苛刻的要求标准。从理论上讲,复合脱氧剂的最佳组合为钙和铝,在炼钢温度下的脱氧能力比其他组合强。钙的存在不但提高了铝的脱氧能力,而且能够减少浇铸时的水口结瘤。钙是一种活泼的碱性金属元素，熔点为839℃、沸点为1438℃，外层有2个电子,与氧的亲和力比铝与氧的亲和力强,也就是说钙极易与氧气发生氧化反应,且脱氧能力高于铝。

现有技术中使用的脱氧剂为铝锰铁。钙的存在能够提高铝的脱氧能力，用低钙铝锰铁合金脱氧，具有显著的经济效益和社会效益。为了控制工艺条件，需要测定铝锰铁中钙含量，目前测定低钙铝锰铁中的钙通常采用等离子发射光谱法(ICP法)，仪器成本高，并不能满足现场小成本的快速准确测定的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法，用于基于现场快速简便的测定低钙铝锰铁中钙含量。

为了解决上述问题，本发明提出了一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法，包括：

采用含有盐酸与过氧化氢的混合溶液加热溶解质量为m克的低钙铝锰铁试样；

滴加氨水溶液至溶解后的试样溶液中用于分离铝、铁元素；

待沉淀下降后，以过硫酸铵氧化脱锰形成胶体沉淀，通过加入氨水保持溶液PH值为7，过滤分离沉淀，完成第一次脱锰；

对脱锰后的滤液，加入盐酸，煮沸除去过量的过硫酸铵，通过加入氨水保持溶液PH值为7；

分取试样分液比例为K的溶液，加入掩蔽剂、钙指示剂后进行络合滴定，滴定至溶液为亮蓝色为终点，记录滴定液的第一消耗量V_Ca；随同试样进行空白实验，记录滴定液的第二消耗量V₀₁；根据第一消耗量与第二消耗量的差值计算出低钙铝锰铁试样中的钙含量。

在完成第一次脱锰之后，所述方法还进一步包括：

对第一次脱锰后的滤液，再次以过硫酸铵氧化脱锰形成胶体沉淀，通过加入氨水保持溶液PH值为7，过滤分离沉淀，完成第二次脱锰。

所述滴定液为浓度为c的EDTA标准溶液，所述根据第一消耗量与第二消耗量的差值计算出低钙铝锰铁试样中的钙含量的步骤中钙含量的具体计算方式为：

其中，M_Ca为钙的摩尔质量。

所述钙指示剂采用钙标准指示剂与烘干后的氯化钾研细混匀后混合物。

所述钙指示剂采用1克钙标准指示剂与100克烘干后的氯化钾研细混匀后混合物。

所述掩蔽剂采用盐酸羟胺、三乙醇胺、氢氧化钾溶液制成。

所述掩蔽剂中包括0.2克固体盐酸羟胺、5毫升三乙醇胺(1+4)、40毫升浓度为200克每升的氢氧化钾。

本发明的一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法，具有快速、高效的特点，相比于ICP法测定方法大大降低了成本，对设备要求简单，操作流程较短，药品使用量少，满足生产上快速准确的测定；同时，还具有准确稳定的特点，经过两次脱锰，使得锰的干扰完全消除，同时对过量的过硫酸铵进行了处理，避免了氧化剂对于滴定时的干扰，终点变色明显，滴定结果稳定且准确。最终，应用本发明的测定方法，可以准确稳定简便高效测定低钙铝锰铁中钙含量，使得低钙铝锰铁中钙含量的测定更加快速简便，降低测定成本。

附图说明

图1为本发明的具体实施例中测定低钙铝锰铁中钙含量的具体流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

现有方法测定低钙铝锰铁中钙含量时需要使用大型仪器，对检测环境要求严格，直接造成测试成本较高，不易于在靠近现场的地方进行检测，测试过程过于复杂。为了实现快速简便的测定，本发明提出一种新的测定低钙铝锰铁中钙含量的思路，采用盐酸-过氧化氢溶样后再利用氨水分离铝、铁等元素，以过硫酸铵氧化脱锰形成胶体沉淀，过滤分离沉淀后再重复一次脱锰过程，加入盐酸至脱锰后的溶液中，煮沸除去过量的过硫酸铵。以氨水调节PH7，分取部分溶液，加掩蔽剂消除其它离子干扰，络合滴定测定钙元素含量。

本发明提供的一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法，包括以下步骤：

首先，采用含有盐酸与过氧化氢的混合溶液加热溶解质量为m克的低钙铝锰铁试样；

其后，滴加氨水溶液至溶解后的试样溶液中用于分离铝、铁元素；

待沉淀下降后，以过硫酸铵氧化脱锰形成胶体沉淀，通过加入氨水保持溶液PH值为7，过滤分离沉淀，完成第一次脱锰；

对第一次脱锰后的滤液，再次以过硫酸铵氧化脱锰形成胶体沉淀，通过加入氨水保持溶液PH值为7，过滤分离沉淀，完成第二次脱锰；

对第二次脱锰后的滤液，加入盐酸，煮沸除去过量的过硫酸铵，通过加入氨水保持溶液PH值为7；

分取试样分液比例为K的溶液，加入掩蔽剂、钙指示剂后进行络合滴定，滴定至溶液为亮蓝色为终点，记录滴定液的第一消耗量V_Ca；随同试样进行空白实验，记录滴定液的第二消耗量V₀₁；根据第一消耗量与第二消耗量的差值计算出低钙铝锰铁试样中的钙含量。

其中，所述滴定液为浓度为c的EDTA标准溶液，所述根据第一消耗量与第二消耗量的差值计算出低钙铝锰铁试样中的钙含量的步骤中钙含量的具体计算方式为：

其中，M_Ca为钙的摩尔质量。

下面进一步说明应用本发明的一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法的具体测定钙含量的流程。

首先，进行取样，称取低钙铝锰铁试样,试样质量m＝0.2500g。如图1所示，具体分析步骤包括：

步骤101，溶解试样；

将称取得到的低钙铝锰铁试样0.2500g置于400mL烧杯中，加入10mL盐酸(密度为1.19g/mL),加入5mL过氧化氢(浓度为30％)，于电热板上低温加热溶解试样；

步骤102，分离铝、铁等元素；

待反应完全，溶液澄清无气泡后，取下稍冷，以水稀释至体积约100mL，滴加氨水(氨水溶液为密度为0.90g/mL的氨水与等体积的水混合)用于分离铝、铁等元素；

步骤103，第一次脱锰；

待沉淀下降后，以过硫酸铵(固体)氧化脱锰形成胶体沉淀，加热煮沸5分钟,加热煮沸期间应不断补加氨水，使得溶液pH值保持在7，过滤分离沉淀，完成第一次脱锰；

步骤104，第二次脱锰；

将第一次脱锰之后的滤液接至400mL烧杯中，再重复一次脱锰过程，以过硫酸铵(固体)氧化脱锰形成胶体沉淀，加热煮沸5分钟,加热煮沸期间应不断补加氨水，使得溶液pH值保持在7，过滤分离沉淀，使得溶液脱锰完全并过滤分离，完成第二次脱锰；

步骤105，中和溶液；

向第二次脱锰之后的滤液中加入盐酸5mL(密度为1.19g/mL)，煮沸除去过量的过硫酸铵，取下稍冷，以氨水调节溶液的PH为7，煮沸后取下冷却，转移到250mL容量瓶中，定容并摇匀；

步骤106，加入掩蔽剂、钙指示剂后进行络合滴定；

分取100mL中和后的溶液于250mL烧杯中，加0.2g盐酸羟胺(固体)、5mL三乙醇胺(1+4)，加入40mL氢氧化钾(浓度为200g/L)，钙指示剂适量，以EDTA标准溶液滴定至溶液为亮蓝色为终点，其EDTA消耗量为V_Ca；

其中，EDTA标准溶液的浓度为0.01783mol/L；

其中，钙指示剂的配制方法：1g钙标准指示剂与100g烘干后的氯化钾研细混匀。

步骤107，随同试样进行空白试验，空白试验消耗EDTA标准溶液的体积为V₀₁。

步骤108，计算低钙铝锰铁中钙含量；

所述低钙铝锰铁中钙含量W，可以采用如下公式计算得到：

式中：

c---EDTA标准溶液的浓度，0.01783mol/L；

V_Ca---滴定样品消耗的EDTA体积，mL；

V₀₁---滴定空白消耗的EDTA体积，mL；

m---试样质量，0.2500g；

K---试样分液比例,100/250；

M_Ca---钙的摩尔质量,40g/moL；

根据上述的低钙铝锰铁中钙含量测试方法，加入不同量的钙标液量对试样进行检测分析的对照结果如下表1所示：

表1：样品分析对照表

由上表1可以看出，采用本发明的方法进行低钙铝锰铁中钙含量的测定时，加标回收的回收率均较高，该方法可行。本方法经过两次脱锰，使得锰的干扰完全消除，同时对过量的过硫酸铵进行了处理，避免了氧化剂对于滴定时的干扰，终点变色明显，结果准确。通过本方法，可以准确的测定出低钙铝锰铁中钙的含量。

相比于大型仪器测定的方法，具有成本低、设备要求简单的特点，采用络合滴定法测定低钙铝锰铁中钙含量时，药品使用种类少，用量小，能耗低，方便快速且准确，对检测环境要求低，适合于生产当中低钙铝锰铁中钙的快速测定。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种测定低钙铝锰铁中钙含量的方法，其特征在于，包括：

采用含有盐酸与过氧化氢的混合溶液加热溶解质量为m克的低钙铝锰铁试样；

滴加氨水溶液至溶解后的试样溶液中用于分离铝、铁元素；

待沉淀下降后，以过硫酸铵氧化脱锰形成胶体沉淀，通过加入氨水保持溶液pH值为7，过滤分离沉淀，完成第一次脱锰；对第一次脱锰后的滤液，再次以过硫酸铵氧化脱锰形成胶体沉淀，通过加入氨水保持溶液pH值为7，过滤分离沉淀，完成第二次脱锰；

对第二次脱锰后的滤液，加入盐酸，煮沸除去过量的过硫酸铵，通过加入氨水保持溶液pH值为7；

分取试样分液比例为K的溶液，加入掩蔽剂、钙指示剂后进行络合滴定，所述掩蔽剂采用盐酸羟胺、三乙醇胺、氢氧化钾溶液制成；所述钙指示剂采用钙标准指示剂与烘干后的氯化钾研细混匀后混合物；滴定至溶液为亮蓝色为终点，记录滴定液的第一消耗量V_Ca；随同试样进行空白实验，记录滴定液的第二消耗量V₀₁；根据第一消耗量与第二消耗量的差值计算出低钙铝锰铁试样中的钙含量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滴定液为浓度为c的EDTA标准溶液，所述根据第一消耗量与第二消耗量的差值计算出低钙铝锰铁试样中的钙含量的步骤中钙含量的具体计算方式为：

$W\left(Ca\right)\left(\%\right)=\frac{c\×(V_{Ca}-V_{01})\×M_{Ca}}{m\×K\×1000}\×100$

其中，M_Ca为钙的摩尔质量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述钙指示剂采用1克钙标准指示剂与100克烘干后的氯化钾研细混匀后混合物。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩蔽剂中包括0.2克固体盐酸羟胺、5毫升三乙醇胺(1+4)、40毫升浓度为200克每升的氢氧化钾。