CN108051542A - 一种硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，是将合金试样与快熔剂在盛有石墨粉的瓷坩埚窝内混合，高温一次熔融，稀酸浸出，强碱分离干扰元素后，采用EDTA滴定法测定硅铝合金、硅铝钡合金中铝的含量。所述快熔剂包括无水碳酸钠、四硼酸钠和无水碳酸钾。上述测定方法操作步骤简单、流程短，使用快熔剂实现了硅铝合金、硅铝钡合金高温一次熔融，并且浸出后的溶液清亮透明，无残渣。缩短了测量周期，提高了生产效率，同时测定结果准确度好，使用器材成本低，完全满足炼钢快速生产的需要。

Description

一种硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法
技术领域
本发明涉及冶金分析测定的技术领域，特别是一种含铝合金中铝含量的分解、测定方法。
背景技术
硅铝合金、硅铝钡合金是一种炼钢过程中广泛应用的脱硫、脱氧或细化晶粒添加剂，铝的准确含量对炼钢过程质量控制起着至关重要的作用。目前，对于合金中铝含量的测定，大型企业大都采用精密仪器分析，但成本偏高，小型企业采用的化学分析方法其成本优势更加明显。
化学分析方法中常规采用硝酸、氢氟酸溶解，高氯酸冒烟的方式分解样品，其中高氯酸冒烟赶氟离子的工序耗时长，而且不溶残渣需高温熔融回收处理，操作繁琐，测定周期长，影响分析结果及时报出。
《铁合金》2008年第5期中公开了文献EDTA滴定法快速测定硅钡合金、硅铝合金、硅铝钡钙合金、硅钡铝合金中铝的质量分数，该技术采用强碱高温熔融，试样在熔解时，熔融时间及熔融温度不易控制，样品易飞溅，影响分析结果的准确性。
《莱钢科技》2015年第6期中公开了一种硅铝钡钙系列合金中硅、磷、钙、钡、铝联合快速分析，该技术采用无水碳酸钠和硼酸组成的碱性混合熔剂高温熔融，但在实际分析过程中发现，熔融时温度高，样品反应剧烈易溅出，影响结果的准确性；熔块浸出需低温加热，温度不易控制。另外，氧化熔融过程在铂金坩埚内完成，长期使用不可避免地会对铂金坩埚造成腐蚀，且坩埚加工整形需要一定时间完成，铂金贵重，不仅造成分析成本高，而且影响分析结果及时报出。
在实际生产中分析试样较多，上述方法都存在一定问题。因此从实际工作出发，需要找出一种快捷、准确、高效、低成本的熔融方法以满足炼钢快速生产的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服已有技术之缺陷，提供一种硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，使用快熔剂将硅铝合金、硅铝钡合金在瓷坩埚内高温一次熔融，再用EDTA滴定法测定合金中的铝含量，具有熔融完全、浸出速度快、测定结果准确度好、使用器材成本低的特点。
本发明所述技术问题是以下述技术方案实现的：
一种硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法包括如下步骤：
a、制备试样液，称取样品与快熔剂混合均匀，用滤纸包裹成球状放入坩埚窝内，将坩埚置于马弗炉中加热至试样熔融分解；取出坩埚冷却后，将坩埚内的熔球放入盛有120mL热盐酸的烧杯中，浸出熔块得到试样液；所述快熔剂包括无水碳酸钠、四硼酸钠和无水碳酸钾；
b、分离干扰元素，在步骤a制得的试样液中加入强碱，定容，过滤去除干扰元素；
c、滤液EDTA滴定，分取步骤b制得的滤液，加入过量的EDTA与铝络合，在乙酸-乙酸钠缓冲液和PAN指示剂的条件下用硫酸铜标准溶液滴定过量的EDTA，再用氟化钠置换出与铝络合的EDTA，用硫酸铜标准溶液滴定，消耗的硫酸铜标准溶液为VmL；
d、取空白样品重复步骤a-c，空白实验消耗硫酸铜标准溶液V0mL；
e、计算铝含量，
计算公式为WAl％＝T(V-V0)×100/m
其中，T为硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，m为分取试液所相当的试样量。
上述硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，所述快熔剂是按质量比将3份无水碳酸钠、2份四硼酸钠和1份无水碳酸钾研细，混合均匀。
上述硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，所述步骤a快熔剂和样品按照40-60份快熔剂、1份样品的加入比例混合。
上述硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，所述步骤a中加热是先将坩埚置于800±10℃的马弗炉中初步氧化10～15min，再在900℃的温度下加热，氧化熔融时间为15min。
上述硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，所述步骤a中坩埚为盛有石墨粉的瓷坩埚。
本发明操作步骤简单、流程短，实现了硅铝合金、硅铝钡合金高温一次熔融，大大简化了测定流程，与酸溶解法需做残渣回收处理相比，操作步骤易掌握，降低了员工劳动强度。同时避免了酸溶解法的用高氯酸冒烟赶氟离子，耗时长的情况，缩短了测量周期，由原来的分析耗时5-6小时缩短至2小时左右，提高了生产效率，满足炼钢快速生产的需要。
本发明的快熔剂采用无水碳酸钠、四硼酸钠和无水碳酸钾按比例混合制得，经大量实践分析证实上述快熔剂分解能力非常强，不仅其中的碳酸根和硼酸根离子在高温熔融时能使合金中的单质氧化，而且碳酸盐熔融状态能利用空气中的氧将单质进一步氧化，因此通过快熔剂合金试样在石墨粉坩埚中快速、一次性氧化熔融完全。快熔剂里配加一定比例的碳酸钾，在提高分解能力的同时加快了与浸出液盐酸的反应，从而提高了浸出熔球的速度，并且浸出后的溶液清亮透明，无残渣，大大缩短了熔融和浸出的时间。快熔剂预先混合配制，减少每次使用的称量次数，提高分析效率。
本发明采用两步法对合金试样进行熔融分解，先在800±10℃的马弗炉中进行初步氧化处理，再加热到900℃进行完全氧化熔融，在初步氧化阶段试样中的部分单质元素转化为化合物，降低直接高温熔融反应的剧烈程度，防止样品的飞溅损失，为数据的准确性提供保障。而且本发明的快熔剂稳定，受熔融时间及熔融温度条件影响小，熔融过程易控制，避免了采用强碱熔融法，试样熔解受熔融时间、熔融温度影响大，操作不易控制，样品易飞溅的弊端。
使用瓷坩埚作为容器，内装有纯度在99.85％以上的石墨粉，石墨粉耐酸碱、耐高温，化学性能稳定且导热性能良好，并且容器可重复利用。与使用铂金坩埚相比，大大降低了分析成本，同时消除了铂金坩埚与铁合金中的金属单质元素在高温下形成低熔点合金而被腐蚀的可能性。
通过大量实验分析，证实本发明解决了酸溶法周期长的弊端，消除了试样熔融法不易控制的干扰，可使试样完全分解，为EDTA滴定法测定硅铝合金、硅铝钡合金中的铝含量提供了一种可靠的试样分解方法，具有较高的准确度和重复性。测量精密度均小于5％，检测结果与标准值差值均低于国标允许误差，测定方法达到先进水平。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的测定方法是将合金试样与快熔剂在盛有石墨粉的瓷坩埚内混合，高温一次熔融，稀酸浸出，强碱分离干扰元素，定容；分取部分滤液，采用EDTA滴定法测定硅铝合金、硅铝钡合金中铝的含量。
本发明的测定方法，包括如下步骤：
a、制备试样液，称取0.0500g样品与2～3g快熔剂混合均匀，用滤纸包裹成球状放入盛有石墨粉的瓷坩埚窝内。所述快熔剂包括无水碳酸钠、四硼酸钠和无水碳酸钾，三者按质量比例为3:2:1研细、混匀制成。于低温灰化滤纸后，将瓷坩埚在800±10℃的马弗炉中初步氧化10～15min，再在900℃中氧化熔融15min；将试样熔融分解。取出坩埚冷却后，将坩埚内的熔球放入预先盛有120mL热盐酸的烧杯中，浸出熔块至溶液清亮得到试样液。所述盐酸的浓度为2mol/L。
b、分离干扰元素，步骤a制得的试样液中加入氢氧化钾溶液，加至沉淀稳定不增加，氢氧化钾溶液的浓度为50％(m/v)，再过量加入15mL，煮沸3min～5min；冷却至室温，定容到250mL容量瓶，摇匀；待沉淀下沉后，干过滤。
c、滤液酸度调整及滴定，分取步骤b制得的滤液100mL于三角瓶中，三角瓶的容积为500mL。根据铝量，加入EDTA标准溶液，并过量5～10mL。EDTA标准溶液的加入量为按每1％铝加0.7ml的EDTA计算。EDTA标准溶液的浓度C＝0.01000mol/L。以酚酞为指示剂(酚酞指示剂为1％的乙醇溶液)，用浓度为6mol/L的盐酸调至无色，并过量2滴，加入乙酸-乙酸钠缓冲液30mL，煮沸4分钟，加PAN指示剂9滴(PAN指示剂为1％的乙醇溶液)，趁热用硫酸铜标准溶液(C＝0.01000mol/L)滴定至紫红色为终点(不计读数)；加氟化钠2～3g，煮沸3min取下，再用硫酸铜标准溶液滴定至紫红色即为终点，此时消耗的硫酸铜标准溶液为VmL。
所述乙酸-乙酸钠缓冲液的配制方法：称50g无水乙酸钠溶于水后，加入60mL乙酸，用水稀释至1000mL，摇匀即可，缓冲液的pH＝4.5。
d、空白实验，取空白样品重复步骤a-步骤c；空白实验消耗硫酸铜标准溶液V0mL。
e、计算铝含量，
试样中铝的质量百分含量的计算公式为：
WAl％＝T(V-V0)×100/m
式中：T为硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，g/mL；
V为滴定试样时消耗标准硫酸铜溶液的体积，mL；
V 0为随同试样做空白试验消耗标准硫酸铜溶液的体积，mL；
m为分取100ml试液所相当的试样量，g。
其中，测定硫酸铜标准溶液对铝的滴定度T的操作步骤为：准确称取样品纯铝(纯度为99.99％)两份，纯铝的质量与试样中含有铝的质量相近。将样品纯铝与试样进行平行操作即重复步骤a-c，两份溶液消耗标准硫酸铜溶液的体积数取平均值即为V1mL。
滴定度T的计算公式为：T＝m0/(V1-V0)，
式中：m0为分取滤液相当于纯铝的质量，g；
V0为随同试样做空白实验消耗硫酸铜溶液的体积，mL；
V1为标定纯铝时消耗硫酸铜标准溶液的体积，mL。
实施例1
准确度试验：采用4个国家标准物质，按本发明的试验方法操作进行准确度验证，结果见表1所示。
表1方法准确度试验
从表1可以看出，测定值与标准值符合性比较好，说明本发明的方法可以保证分析结果的准确性。
实施例2
精密度实验：采用两种标准物质，按试验方法进行9次平行测定，结果见表2所示。
表2方法的精密度实验。
从表2可以看出，该方法的RSD均小于5％，有较好的精密度。

Claims (5)

1.一种硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、制备试样液，称取样品与快熔剂混合均匀，用滤纸包裹成球状放入坩埚窝内，将坩埚置于马弗炉中加热至试样熔融分解；取出坩埚冷却后，将坩埚内的熔球放入盛有120mL热盐酸的烧杯中，浸出熔块得到试样液；所述快熔剂包括无水碳酸钠、四硼酸钠和无水碳酸钾；
b、分离干扰元素，在步骤a制得的试样液中加入强碱，定容，过滤去除干扰元素；
c、滤液EDTA滴定，分取步骤b制得的滤液，加入过量的EDTA与铝络合，在乙酸-乙酸钠缓冲液和PAN指示剂的条件下用硫酸铜标准溶液滴定过量的EDTA，再用氟化钠置换出与铝络合的EDTA，用硫酸铜标准溶液滴定，消耗的硫酸铜标准溶液为VmL；
d、取空白样品重复步骤a-c，空白实验消耗硫酸铜标准溶液V0mL；
e、计算铝含量，
计算公式为WAl％＝T(V-V0)×100/m
其中，T为硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，m为分取试液所相当的试样量。
2.根据权利要求1所述的硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，其特征在于，所述快熔剂是按质量比将3份无水碳酸钠、2份四硼酸钠和1份无水碳酸钾研细，混合均匀。
3.根据权利要求2所述的硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，其特征在于，所述步骤a快熔剂和样品按照40-60份快熔剂、1份样品的加入比例混合。
4.根据权利要求1所述的硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，其特征在于，所述步骤a中加热是先将坩埚置于800±10℃的马弗炉中初步氧化10～15min，再在900℃的温度下加热，氧化熔融时间为15min。
5.根据权利要求3或4所述的硅铝合金、硅铝钡合金中铝含量的测定方法，其特征在于，所述步骤a中坩埚为盛有石墨粉的瓷坩埚。
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