CN105242001A - 一种容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法，以解决现有化学方法测定石灰石中铝流程复杂，受干扰影响大，现有仪器方法仪器成本高，不适合低成本检测等问题，本发明采用混合熔剂熔样，待试样提取溶解完全后，以氨水分离钙镁，用强碱将铝与锰、钛等元素分离，加入过量的EDTA使之完全与铝配合，控制pH值为4.5-5，以PAN为指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液回滴过量的EDTA后，加入氟化钠，释放与铝配合的EDTA，再用硫酸铜标准滴定溶液回滴，由标准溶液消耗量计算三氧化二铝的百分含量。

Description

一种容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法

技术领域

本发明涉及化学分析技术领域，具体涉及一种石灰石中三氧化二铝含量的测定方法。

背景技术

冶金工业需要大量石灰石及石灰石煅烧产品—石灰，炼钢过程中常用石灰作造渣材料，铁矿粉造块过程中也用石灰作溶剂，石灰中的CaO是炉渣的主要成分，它参与脱P、脱S反应。CaO和铁水中的硫、硅等杂质生成CaS和CaSiO₃等浮在铁水上面，可以分离。铁中的杂质一旦较多，就因为原电池原理使得铁容易生锈。

石灰石的主要成分是CaCO₃，含有少量的SiO₂、MgCO₃、Al₂O₃等。

较低含量的铝常用的测定方法有铬天青S分光光度法，重量差减法，电感耦合等离子体发射光谱法，X荧光光谱法等等。大型仪器测定通常仪器成本高，需要较高的检测环境要求，不适合于小成本快速测定。分光光度法测定时通常由于试样中所含杂质元素不同会产生不同的干扰，需要加入多种沉淀剂或掩蔽剂。若分离不完全容易影响最终测定结果。重量差减需要先测定总的三氧化二物的重量，再减去三氧化二铁的重量差减计算。重量法流程较长，现在已经很少使用了。

发明内容

本发明为了解决现有化学方法测定石灰石中铝流程复杂，受干扰影响大，现有仪器方法仪器成本高，不适合低成本检测等问题，提供一种简单快速高效测定石灰石中三氧化二铝含量的方法。

为达上述目的，本发明一种容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法，包括以下步骤：

称取为m的石灰石试样于铂金坩埚中，加入无水碳酸钠：硼酸质量比为2:1的研细混匀的混合熔剂后盖上铂金坩埚盖，放入900-1000℃的高温炉中，熔融后取出，冷却，将铂金坩埚放入烧杯中，加入盐酸：水体积比为1:1的溶液，待熔块溶解后，将铂金坩埚和坩埚盖用水洗净提出，用水稀释，于溶液中加入甲基红指示剂，煮沸后取下，加入氨水：水体积比为1:1的溶液，调节至出现黄色呈弱碱性，有微氨味，煮沸后静置，待沉淀下沉后，以快速定量滤纸迅速过滤，用热的氯化铵洗液洗烧杯3次，洗沉淀7-8次，沉淀盐酸：水体积比为1:1的热溶液溶于原烧杯中，以氢氧化钠溶液将溶液调节至中性，加入氢氧化钠并用水稀释，煮沸后取下，冷却，定容至容量瓶中，干过滤后，分取1/k试液于三角瓶中，加入EDTA标准滴定溶液，加刚果红试纸，用盐酸：水体积比为1：1的溶液调节酸度使试纸由红紫色变为蓝色，加入醋酸-醋酸铵缓冲溶液，煮沸几分钟后，加几滴PAN指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液滴定至紫色，加氟化钠，煮沸几分钟后，再加几滴PAN指示剂，以硫酸铜标准滴定溶液滴定至紫色不变为终点，三氧化二铝含量为：

$W\left({\mathrm{Al}}_2{O}_3\right)\left(\%\right)=\frac{c\×(V-V_0)\×M_{\frac{1}{2}{\mathrm{Al}}_2{O}_3}}{m\×k\×1000}\×100$

式中：

k：分液比；

W(Al₂O₃):三氧化二铝的百分含量；

V:试样滴定时消硫酸铜标准滴定溶液的毫升数；

V0:随同空白滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的毫升数；

1/2三氧化二铝的摩尔质量；

c:硫酸铜标准滴定溶液的浓度。

其中所述盐酸密度为1.19g/mL。

其中所述甲基红指示剂为1g甲基红溶于100mL水中制得。

其中所述硝酸钾-乙醇洗液为6g硝酸钾溶于90mL水中，加10mL乙醇后制得。

其中所述氨水密度为0.9g/mL。

其中所述醋酸-醋酸铵缓冲溶液为77g醋酸铵水溶后加80mL醋酸，在1000mL容量瓶里稀释至刻度制得。

本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：

1)快速、高效：相比于重量法测定大大缩短了操作流程，更加简便，相比于仪器方法成本小，适合快速测定，提高了生产效率；

2)准确，稳定：相比于分光光度法受干扰影响小，容易掌握，终点明显，结果稳定准确。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

1.方法提要：

采用混合熔剂熔样，待试样提取溶解完全后，以氨水分离钙镁，用强碱将铝与锰、钛等元素分离，加入过量的EDTA使之完全与铝配合，控制pH值为4.5-5，以PAN为指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液回滴过量的EDTA后，加入氟化钠，释放与铝配合的EDTA，再用硫酸铜标准滴定溶液回滴，由标准溶液消耗量计算三氧化二铝的百分含量。

2.试剂：

2.1混合熔剂(无水碳酸钠2份，硼酸1份研细混匀)

2.2盐酸(密度为1.19g/mL的盐酸与水等体积混合)

2.3甲基红指示剂(1g甲基红溶于100mL水中)

2.4氨水(密度为0.9g/mL的氨水与水等体积混合)

2.5氯化铵洗液(10g/L)

2.6硝酸钾-乙醇洗液(6g硝酸钾溶于90mL水中，加10mL乙醇)

2.7氢氧化钠溶液：(200g/L)

2.8氢氧化钠固体

2.9氟化钠固体

2.10EDTA标准滴定溶液(浓度为0.01000mol/L)

2.11PAN指示剂(1g/L乙醇溶液)

2.12醋酸-醋酸铵缓冲溶液(77g醋酸铵水溶后加80mL醋酸，在1000mL容量瓶里稀释至刻度。)

2.13硫酸铜标准滴定溶液(浓度为0.01000mol/L)

3.取样与制样

4.试样量

称取试样0.5000g。

5.分析步骤

称取石灰石试样0.5000g于30mL铂金坩埚中，加入混合熔剂(无水碳酸钠2份，硼酸1份研细混匀)5-6g，搅拌均匀，再覆盖一层混合熔剂，盖上铂金坩埚盖，放入900-1000℃的高温炉中，熔融40mim后取出，小心摇动铂金坩埚，冷却，将铂金坩埚放入400mL烧杯中，加入50mL盐酸(密度为1.19g/mL的盐酸与水等体积混合)，待熔块溶解后，将铂金坩埚和坩埚盖用水洗净提出。用水稀释至150mL，于溶液中加入甲基红指示剂(1g甲基红溶于100mL水中)，煮沸后取下，加入氨水(密度为0.9g/mL的氨水与水等体积混合)，调节至出现黄色呈弱碱性，有微氨味，煮沸后静置，待沉淀下沉后，以快速定量滤纸迅速过滤，用热的氯化铵洗液(10g/L)洗烧杯3次，洗沉淀7-8次，沉淀以热盐酸(密度为1.19g/mL的盐酸与水等体积混合)溶于原烧杯中，以氢氧化钠溶液(200g/L)将溶液调节至中性，加入8g氢氧化钠(固体)，用水稀释至100mL，煮沸后取下，冷却。定容至200mL容量瓶中，干过滤后，分取100mL，试液于500mL三角瓶中，加入20mLEDTA标准滴定溶液(浓度为0.01000mol/L)，加一小块刚果红试纸，用盐酸(密度为1.19g/mL的盐酸与水等体积混合)调节酸度使试纸由红紫色变为蓝色，加入20mL醋酸-醋酸铵缓冲溶液(77g醋酸铵水溶后加80mL醋酸，在1000mL容量瓶里稀释至刻度)，煮沸3min，加8滴PAN指示剂(1g/L乙醇溶液)，用硫酸铜标准滴定溶液(浓度为0.01000mol/L)滴定至紫色，加3g氟化钠(固体)，煮沸3min，再加8滴PAN指示剂(1g/L乙醇溶液)，以硫酸铜标准滴定溶液(浓度为0.01000mol/L)滴定至紫色不变为终点。

6.分析结果计算： $W\left({\mathrm{Al}}_2{O}_3\right)\left(\%\right)=\frac{c\×(V-V_0)\×M_{\frac{1}{2}{\mathrm{Al}}_2{O}_3}}{m\×k\×1000}\×100$

式中：

k：分液比为1/2；

W(Al₂O₃):三氧化二铝的百分含量；

V:试样滴定时消硫酸铜标准滴定溶液的毫升数；

V0:随同空白滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的毫升数；

1/2三氧化二铝的摩尔质量(50.98g/mol)；

c:硫酸铜标准滴定溶液的浓度(0.01000mol/L)。

m:称取试样的质量

7.样品分析对照

由上表可以看出，采用本容量法测定石灰石中三氧化二铝含量所得到的数据十分准确。且操作流程较短，终点容易观察，方法易掌握，快速，高效。

8.结论

通过本方法，可以准确的测定出石灰石中铝的含量。相比于重量法操作简便，缩短了操作时间，快速高效。相比于分光光度法，受干扰物质影响小，结果准确稳定。相比于大型仪器法，成本低，适合于生产当中石灰石中三氧化二铝的快速测定。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法，其特征在于包括以下步骤：

称取为m的石灰石试样于铂金坩埚中，加入无水碳酸钠：硼酸质量比为2:1的研细混匀的混合熔剂后盖上铂金坩埚盖，放入900-1000℃的高温炉中，熔融后取出，冷却，将铂金坩埚放入烧杯中，加入盐酸：水体积比为1:1的溶液，待熔块溶解后，将铂金坩埚和坩埚盖用水洗净提出，用水稀释，于溶液中加入甲基红指示剂，煮沸后取下，加入氨水：水体积比为1:1的溶液，调节至出现黄色呈弱碱性，有微氨味，煮沸后静置，待沉淀下沉后，以快速定量滤纸迅速过滤，用热的氯化铵洗液洗烧杯3次，洗沉淀7-8次，沉淀盐酸：水体积比为1:1的热溶液溶于原烧杯中，以氢氧化钠溶液将溶液调节至中性，加入氢氧化钠并用水稀释，煮沸后取下，冷却，定容至容量瓶中，干过滤后，分取1/k试液于三角瓶中，加入EDTA标准滴定溶液，加刚果红试纸，用盐酸：水体积比为1：1的溶液调节酸度使试纸由红紫色变为蓝色，加入醋酸-醋酸铵缓冲溶液，煮沸几分钟后，加几滴PAN指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液滴定至紫色，加氟化钠，煮沸几分钟后，再加几滴PAN指示剂，以硫酸铜标准滴定溶液滴定至紫色不变为终点，三氧化二铝含量为：

$W\left({\mathrm{Al}}_2{O}_3\right)\left(\%\right)=\frac{c\×(V-V_0)\×M_{\frac{1}{2}{\mathrm{Al}}_2{O}_3}}{m\×k\×1000}\×100$

式中：

k：分液比；

W(Al₂O₃):三氧化二铝的百分含量；

V:试样滴定时消硫酸铜标准滴定溶液的毫升数；

V0:随同空白滴定时消耗硫酸铜标准滴定溶液的毫升数；

1/2三氧化二铝的摩尔质量；

c:硫酸铜标准滴定溶液的浓度。

2.根据权利要求1所述的容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法，其特征在于：所述盐酸密度为1.19g/mL。

3.根据权利要求1所述的容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法，其特征在于：所述甲基红指示剂为1g甲基红溶于100mL水中制得。

4.根据权利要求1所述的容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法，其特征在于：所述硝酸钾-乙醇洗液为6g硝酸钾溶于90mL水中，加10mL乙醇后制得。

5.根据权利要求1所述的容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法，其特征在于：所述氨水密度为0.9g/mL。

6.根据权利要求1所述的容量法测定石灰石中三氧化二铝含量的方法，其特征在于：所述醋酸-醋酸铵缓冲溶液为77g醋酸铵水溶后加80mL醋酸，在1000mL容量瓶里稀释至刻度制得。