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一种测定连铸保护渣中氟含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种利用氟离子选择电极测定连铸保护渣中氟含量的方法。包括以下具体步骤：（1）绘制氟标准曲线，采用环己二胺四乙酸—磷酸氢二钾—磷酸二氢钾作为总离子浓度缓冲溶液（pH5.8），在30oC下，以饱和甘汞电极为参比电极，用氟离子选择性电极按浓度由低到高的顺序分别测定上述溶液中的电位值。绘制电位值和氟离子浓度的对数值E(mv)‑lgcF‑(mg/l)图，得氟标准曲线。（2）在马弗炉中，连铸保护渣样品在混合熔剂Na2O2和ZnO的作用下，在刚玉坩埚内进行分解；（3）将坩埚内的熔渣用热水进行浸出、过滤、洗涤和定容；（4）分取样品溶液，加入总离子浓度缓冲溶液，定容，测定试液的电极电势，在标准曲线中查出氟浓度，计算求出连铸保护渣样品中氟含量。

Description

一种测定连铸保护渣中氟含量的方法
技术领域
本发明涉及的是一种测定连铸保护渣中氟含量的方法，属于冶金、分析化学领域。
背景技术
上世纪60年代以来，连铸给钢铁工业带来了一场技术革命。可以说炼钢企业的全连铸化已成为企业现代化的标志。保护渣是在连铸的浇注过程中，向结晶器钢水面上不断添加粉末状或颗粒状的渣料，其在连铸过程中起到隔绝空气、净化钢水、润滑结晶器及改善传热效果等作用。连铸的发展对保护渣的要求越来越高。冶金工作者已经开展了许多有关保护渣的研究和开发工作，并取得了一定的效果，但离进一步满足不同连铸条件下提高铸坯质量和生产率、降低成本、改善环境等方面的要求还有差距。目前，连铸保护渣仍然是国内外冶金界研究的热点。
保护渣的性能好坏直接影响到结晶器内发生的冶金行为的优劣，其中保护渣的粘度性质对液渣的流动性、润滑性及对钢水中夹杂物的吸收等行为起到了决定性的作用。因此，对保护渣粘度特性的优化研究是冶金行业不断探讨的课题。CaF2是目前连铸生产中为了改善保护渣的粘度性能普遍使用的助熔剂，在保护渣中加入适量的CaF2可以降低保护渣的熔点和粘度，提高液渣的流动性。但在连铸过程中由于温度较高会使保护渣中部分氟化钙分解并形成气体氟化物而逸出，不仅造成环境的污染，当与连铸二冷水接触时会形成腐蚀性较强的氢氟酸而腐蚀设备，降低生产设备的使用寿命。因此，严格控制保护渣中CaF2的加入量至关重要。在实际的生产过程中需要一种简便而准确的测定方法，快速测定连铸保护渣中氟化物含量。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用氟离子选择电极测定连铸保护渣中氟含量的方法。
本发明的技术方案是：
首先，在马弗炉中，连铸保护渣样品在熔剂的作用下，在坩埚内进行分解；然后，将坩埚内的熔渣进行浸出、过滤、洗涤和定容；最后，分取样品溶液，加入总离子浓度缓冲溶液，定容，以甘汞电极为参比电极，用氟离子选择电极对电极电势进行氟的测定，在标准曲线中查出氟浓度，计算求出连铸保护渣样品中氟含量。
具体实施方案:
1、溶液的制备
（1）氟化物标准溶液（0.01 mol/L）
将一定量基准氟化钠试剂置于称量瓶中，在烘箱中于105～110℃干燥2 h，准确称取0.1900 g基准氟化钠于小烧杯中，用水溶解后转入1000 mL的塑料容量瓶中，稀释至刻度，摇匀备用。
（2）总离子强度缓冲溶液（pH5.8）
在1000 mL烧杯中，称取7.81 g环己二胺四乙酸二钠溶于水中，并使其使其溶解；然后，依次加入磷酸氢二钾0.87 g和磷酸二氢钾8.34 g，溶解后，加水至1000 mL，转移到塑料试剂瓶中储存。
2、氟标准曲线的绘制
移取不同体积的氟化钠标准溶液分别置于25 mL容量瓶中，加入10 mL的总离子强度缓冲溶液（0.02 mol/L CDTA，pH5.8），用水定容至刻度，并摇匀，在恒温水浴中恒温至30oC。分别将一定量的上述不同浓度的氟标液移入25 mL塑料烧杯中，并各放入一只塑料搅拌子，pH计的温度补偿设定为30oC，以饱和甘汞电极为参比电极，用氟离子选择性电极按浓度由低到高的顺序分别测定上述溶液中的电位值。测定时连续搅拌溶液，待电位值稳定后，记下电位值E/mv读数见表1。在每一次测量之前，都要用水将电极冲洗干净，并用滤纸吸去水分。将得到的表1中电位值和氟离子浓度的对数值E(mv)-lgcF-(mg/l)作图，得氟标准曲线（见图1）。
表1 lgcF -和电动势数据表
2、连铸保护渣样品处理
称取研磨后的保护渣样0.1000 g于刚玉坩埚中，再分别称取1.0～1.2 g Na2O2和0.6g ZnO熔剂于坩埚中，混匀后，将其置于升温至400～500℃的马氟炉中，升温到780～800℃，恒温20 min，微开炉门，待马弗炉降温至400℃左右时，将坩埚取出；待稍冷后，用热水浸取坩埚内的试样，将其过滤到100 mL的塑料容量瓶中，洗涤并定容。
3、样品溶液中氟含量的测定
分取10mL上述试液于25 mL容量瓶中，并加入10 mL总离子强度缓冲溶液，定容，摇匀，置于恒温水浴中恒温至30℃；将试液倒入50 mL塑料烧杯中，以饱和甘汞电极参比电极，用氟离子选择电极，测定其电势值。
4、连铸保护渣样品中氟含量的计算
将测得的电位值在标准曲线查出对应的lgcF-，用以下公式计算求出连铸保护渣中的氟含量。
氟含量（%）= cF-×19×（100/1000）×（25/10）/0.1000×100%
其中：cF-—氟离子浓度（mol/L）；
19—氟的原子量；
100—样品定容为100 mL；
25/10—样品溶液稀释的倍数；
0.1000—称样量g。
本发明具有如下优点：
1、本发明中采用了环己二胺四乙酸—磷酸氢二钾—磷酸二氢钾总离子浓度缓冲溶液（pH5.8），具有很强掩蔽干扰离子的能力，并可以精准控制测定溶液的pH值。
2、本发明中保护渣熔样采用的是Na2O2 和ZnO的混合熔剂，在保证分解能力的同时缓和了样品与熔剂的反应程度，适当地提高了熔样温度，有助于样品分解完全和结果的准确性。
3、本发明中氟离子的测定温度为30℃，有助于氟离子电极的氟化镧膜具有较好的通透性。
实例1
1、保护渣样品处理：分别称取3份研磨后的保护渣样品（1号）0.1000 g于刚玉坩埚中，再分别称取1.1g Na2O2和0.6 g ZnO熔剂于坩埚中，混匀后，将其置于升温至约400℃的马氟炉中，升温到780℃，恒温20 min，微开炉门，待马弗炉降温至400℃左右时，将坩埚取出；待稍冷后，用热水浸取坩埚内的试样，将其过滤到100 mL的塑料容量瓶中，用水洗涤并定容。
2、样品溶液中氟含量的测定：分别分取10mL上述试液于25 mL容量瓶中，并加入10mL总离子强度缓冲溶液（pH5.8），定容，摇匀，置于恒温水浴中恒温至30℃；依次将试液倒入50 mL塑料烧杯中，以饱和甘汞电极参比电极，用氟离子选择电极，测定其电势值。
3、连铸保护渣样品中氟含量的计算：将测得的电位值在氟标准曲线（E(mv)-lgcF-(mg/l) 图）中查出对应的lgcF-，用公式（1）计算求出连铸保护渣中的氟含量，结果见表2。
表2连铸保护渣样品（1号）测定结果
平均差为0.017，具有较好的精密度。
实例2
1、保护渣样品处理：分别称取3份研磨后的保护渣样品（2号）0.1000 g于刚玉坩埚中，再分别称取1.2g Na2O2和0.6 g ZnO熔剂于坩埚中，混匀后，将其置于升温至450℃的马氟炉中，升温到800℃，恒温20 min，微开炉门，待马弗炉降温至400℃左右时，将坩埚取出；待稍冷后，用热水浸取坩埚内的试样，将其过滤到100 mL的塑料容量瓶中，用水洗涤并定容。
2、样品溶液中氟含量的测定：分别分取10mL上述试液于25 mL容量瓶中，并加入10mL总离子强度缓冲溶液（pH5.8），定容，摇匀，置于恒温水浴中恒温至30℃；依次将试液倒入50 mL塑料烧杯中，以饱和甘汞电极参比电极，用氟离子选择电极，测定其电势值。
3、连铸保护渣样品中氟含量的计算：将测得的电位值在氟标准曲线（E(mv)-lgcF-(mg/l) 图）中查出对应的lgcF-，用公式（1）计算求出连铸保护渣中的氟含量，结果见表3。
表3 连铸保护渣样品（2号）测定结果
平均差为0.063，具有较好的精密度。
附图说明：
图1 氟标准曲线（E(mv)-lgcF-(mg/l) 图。

Claims (6)

1.一种测定连铸保护渣中氟含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）绘制氟标准曲线，采用环己二胺四乙酸—磷酸氢二钾—磷酸二氢钾作为总离子浓度缓冲溶液（pH5.8），在30oC下，以饱和甘汞电极为参比电极，用氟离子选择性电极按浓度由低到高的顺序分别测定上述溶液中的电位值，绘制电位值和氟离子浓度的对数值E(mv)-lgcF-(mg/l)图，得氟标准曲线；
（2）在马弗炉中，连铸保护渣样品在混合熔剂Na2O2 和ZnO的作用下，在刚玉坩埚内进行分解；
（3）将坩埚内的熔渣用热水进行浸出、过滤、洗涤和定容；
（4）分取样品溶液，加入总离子浓度缓冲溶液，定容，测定试液的电极电势，在标准曲线中查出氟浓度，计算求出连铸保护渣样品中氟含量。
2.根据权利要求1所述的一种测定连铸保护渣中氟含量的方法，其特征在于，采用采用环己二胺四乙酸—磷酸氢二钾—磷酸二氢钾作为氟离子测定总离子浓度缓冲溶液（pH5.8），具有强的掩蔽干扰离子能力，并可以准确控制测定溶液的pH值，具体的配制方法为：在1000 mL烧杯中，称取7.81 g环己二胺四乙酸二钠溶于水中，并使其使其溶解；然后，依次加入磷酸氢二钾0.87 g和磷酸二氢钾8.34 g，溶解后，加水至1000 mL，转移到塑料试剂瓶中储存。
3.根据权利要求1所述的一种测定连铸保护渣中氟含量的方法，其特征在于，氟离子的测定温度为30oC，在此温度下，氟离子电极的氟化镧膜具有较好的通透性。
4.根据权利要求1所述的一种测定连铸保护渣中氟含量的方法，其特征在于，采用混合熔剂Na2O2 和ZnO对连铸保护渣样品进行分解，在保证分解能力的同时缓和了样品与熔剂的反应程度，适当地提高了熔样温度，有助于样品分解完全和结果的准确性。
5.根据权利要求1所述的一种测定连铸保护渣中氟含量的方法，其特征在于，保护渣样品分解的温度为780～800℃，保证了样品分解完全。
6.根据权利要求1所述的一种测定连铸保护渣中氟含量的方法，其特征在于，保护渣分解后的熔样采用热水进行浸取。
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