CN110736806A

CN110736806A - 冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法

Info

Publication number: CN110736806A
Application number: CN201911061311.8A
Authority: CN
Inventors: 田俊芬; 李应龙; 林媛; 张文康; 刘爱坤; 侯敏
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-01-31

Abstract

本发明属于能源介质原料化学分析领域，涉及一种冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，包括：(1)将浓硝酸和浓盐酸的混合溶液加入到乳化液中，加热搅拌至溶液为黄色；(2)停止加热并加入指示剂磺基水杨酸，加入碱液直至溶液变为紫色；(3)采用EDTA标准溶液对已知体积的紫色溶液进行滴定，直至紫色消失，记录消耗的EDTA标准溶液的体积；(4)计算乳化液中的总铁含量。本发明的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法操作简便，能快速、准确检测硅钢冷轧乳化液中浓度为10‑2000ppm的全铁含量，适用于现场快速分析检验工作。

Description

冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法

技术领域

本发明属于能源介质原料化学分析领域，涉及一种冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，尤其涉及一种化学氧化法检测冷连轧乳化液使用中总铁含量的快速检测方法。

背景技术

乳化液在轧制过程中主要起润滑、冷却、清洗和防锈的作用。乳化液中铁含量对润滑性、钢带表面质量都有重大影响。铁含量过高，不仅容易形成退火黑斑缺陷，也是钢带存放过程中的锈蚀源。因此，铁含量检测是确定乳化液是否需要更换的一项重要指标。

目前乳化液总铁含量测定方法主要有三种：灼烧法、分光光度法、EDTA滴定法。这三种方法可以满足乳化液中总铁含量的测定，但具体应用于硅钢冷轧现场质量把控和现场快速分析存在许多弊端。

其中，分光光度法对检测环境要求高，现场环境不当，易使仪器的灵敏度降低，造成分光光度计检测波动经常超出允许偏差范围，准确度相对不高。而灼烧法分析周期较长，分析过程复杂，检测效率低，不能满足现场及时分析及时使用的要求，因此不能作为硅钢冷轧现场快速检测手段。

目前，常用的EDTA滴定法检测乳化液中铁离子含量的方法适用范围窄，仅能检测500ppm以内的总铁含量。而冷连轧乳化液铁含量通常大于500ppm，最高可达1600ppm，双氧水氧化法不能满足现有冷连轧乳化液铁含量检测。

此外，传统的EDTA滴定法检测乳化液中铁离子含量的方法通常需要加入双氧水作为氧化剂，双氧水为作三级致癌物对人体有害，而且由于其氧化能力弱，完全氧化乳化液中的铁需要的剂量大，检测周期长(需要时间在30min以上)，不能满足硅钢冷轧现场快速检测需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法。

具体的，本发明的一种冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，包括以下步骤：

(1)将浓硝酸和浓盐酸的混合溶液加入到乳化液中，加热搅拌至溶液为黄色；

(2)停止加热并加入指示剂磺基水杨酸，加入碱液直至溶液变为紫色；

(3)采用EDTA标准溶液对已知体积的紫色溶液进行滴定，直至紫色消失，记录消耗的EDTA标准溶液的体积；

(4)计算乳化液中的总铁含量。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，所述浓硝酸的浓度为60％-70％(重量)，优选为65％-68％(重量)；所述浓盐酸的浓度为30％-38％(重量)，优选为36％-38％(重量)。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，所述浓硝酸和所述浓盐酸的体积比为(1:2)-(2:1)。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，所述磺基水杨酸的浓度为1％-5％(重量)。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，所述磺基水杨酸的加入量为3-7滴。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂的水溶液。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，所述碱液的浓度为10％-40％(重量)。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，步骤(2)中，加入碱液后所述溶液的pH值为2-3。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，所述EDTA标准溶液的浓度为0.01-0.1mol/L。

上述的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，所述总铁含量按照下式计算：

其中，A为滴定样品所消耗的EDTA标准溶液的毫升数，ml；

B为EDTA标准溶液的摩尔浓度，mol/L；

C为测定铁含量所用乳化液的量，g；

M为铁的原子质量，g/mol。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

(1)本发明的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，通过采用浓硝酸和浓盐酸的混合酸预处理乳化液，能够快速有效地将不同价态的铁转化为三价铁，避免了使用中乳化液干扰杂质的影响，提高了检测精准度；而且本发明操作简便，能快速、准确检测硅钢冷轧乳化液中浓度为10-2000ppm的全铁含量，适用于现场快速分析检验工作；

(2)本发明的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，不需借助特殊仪器就能准确分析硅钢冷轧乳化液中含铁量高的检测，既能缩短分析周期、降低劳动强度，又能环保、降低检测成本，极大提高了分析效率；

(3)本发明的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，可应用于冷连轧乳化液使用中含铁量高的准确测定，可以推广到所有使用轧制油的生产单位，应用范围和领域广。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

具体的，本发明的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，包括以下步骤：

(4)计算乳化液中的总铁含量。

本发明采用浓硝酸和浓盐酸的混合溶液将乳化液中的铁粉完全溶解，并将其全部氧化成三价铁离子，能够快速准确检测10-2000ppm的全铁含量，使用剂量小。同时，本发明采用科学的检测方法有效避免了使用中乳化液干扰杂质的影响，提高了检测精准度。本发明操作简便、用于现场快速分析检验工作，能快速、准确检测硅钢冷轧乳化液中总铁的含量。

在一些优选的实施方式中，本发明的冷连轧乳化液中总铁含量的快速检测方法，包括以下步骤：

(1)将浓硝酸和浓盐酸的混合溶液加入到乳化液中，加热搅拌至溶液为黄色。

所述浓硝酸和浓盐酸的混合溶液氧化性很强，可以快速溶解乳化液中不同种类的含铁物质或铁粉，并使其全部转化为三价铁离子。

优选的，在乳化液中加入浓硝酸和浓盐酸的混合溶液后，还包括对干扰杂质的处理，如：氧化、分解、过滤等手段。

优选的，所述加热搅拌在磁力加热搅拌器上进行，采用搅拌子进行缓慢搅拌。

进一步优选的，所述加热的温度不能使反应体系沸腾。

优选的，所述浓硝酸的浓度为60％-70％(重量)，进一步优选为65％-68％(重量)；所述浓盐酸的浓度为30％-38％(重量)，进一步优选为36％-38％(重量)。

其中，所述浓硝酸和所述浓盐酸的体积比为(1:2)-(2:1)，即：所述浓硝酸的体积为所述浓盐酸体积的0.5倍至2倍。

在一些优选的实施例中，所述浓硝酸和浓盐酸混合溶液的使用量为5ml-30ml。

(2)停止加热并加入指示剂磺基水杨酸，加入碱液直至溶液变为紫色。

其中，所述磺基水杨酸的浓度为1％-5％(重量)，所述磺基水杨酸的加入量为3-7滴。

其中，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂的水溶液。

优选的，所述碱液的浓度为10％-40％(重量)，优选为10％-40％(重量)的氢氧化钠溶液。

其中，加入碱液后待测体系呈紫色，此时溶液pH值为2-3。

(3)采用EDTA标准溶液对已知体积的紫色溶液进行滴定，直至紫色消失，记录消耗的EDTA标准溶液的体积。

优选的，所述EDTA标准溶液的浓度为0.01-0.1mol/L。其中，所述EDTA标准溶液可以通过使用容量瓶配制而成，本发明对此不做具体限定。

其中，采用滴定法测定溶液中某成分的含量时，应进行多个平行实验，以减少误差。所述平行实验的个数至少为三组。

(4)计算乳化液中的总铁含量。

其中，所述总铁含量按照式(1)计算：

其中，A为滴定样品所消耗的EDTA标准溶液的毫升数，ml；

B为EDTA标准溶液的摩尔浓度，mol/L；

C为测定铁含量所用乳化液的量，g；

M为铁的原子质量，g/mol。

本发明的检测方法适用于硅钢冷轧用乳化液中总铁含量的检测，检测时总铁含量在10-2000ppm范围时检测结果精确，超过此范围检测误差大，不能采用本方法进行检测。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：

(1)采用本发明的方法，同时进行5组平行试验，步骤包括：均匀称取50ml的乳化液于烧杯中，加入配制好15-30ml的氧化剂于乳化液中，其中氧化剂为68％的浓硝酸与36％浓盐酸按照体积比为1:2混合而成。将烧杯放置于磁力加热搅拌器上，在非沸腾状态下缓慢搅拌、加热溶液直到变成亮黄色，溶液经过过滤后加3-10滴磺基水杨酸指示剂，使用5％-40％的氢氧化钠调节溶液至紫色。此时溶液pH值为2-3。用浓度为0.0540mol/L的EDTA标准溶液滴定至溶液紫色消失，即为终点，记录消耗标准溶液体积数。利用式(1)计算乳化液的总铁含量：

其中，A为滴定样品所消耗的EDTA标准溶液的毫升数，ml；

B为EDTA标准溶液的摩尔浓度，mol/L；

C为测定铁含量所用乳化液的量，g；

M为铁的原子质量，g/mol。

(2)采用灼烧法，同时进行5组平行试验，步骤包括：在一干净坩埚中加入2-3粒沸石，放在马弗炉中，800℃下煅烧1小时。取出坩埚，移入干燥器中继续冷至室温，在分析天平上称量，精确到0.0001g(W₁)。在坩埚中加入约25ml乳化液并称重，精确到0.01g(W₂)。将坩埚放在加热板上加热到微沸，取一张定量滤纸小心盖在坩埚上，防止乳化液溅出。让乳化液中的水分全部蒸干。在乳化液接近蒸干时小心控制加热速度，若速度太快，坩埚内样品非常容易溅出。等水全部蒸干后，将加热板功率调节到最高，把滤纸放入坩埚并点燃。直到燃烧完全结束并获得干性碳化残渣，将坩埚移入马弗炉，在800℃煅烧1-2小时，使残渣完全转变为灰烬。取出坩埚，移入干燥器中冷至室温，称重，精确到0.0001g，再移入马弗炉中800℃下继续煅烧20-30分钟。重复进行煅烧、冷却及称量，直到连续两次称量结果差不大于0.0005g为止。记录重量(W₃)。利用式(2)计算乳化液中灰分含量：

式中，W₁为空坩埚重量，g；

W₂为坩埚加乳化液重量，g；

W₃为坩埚加灰分重量，g。

在含有从乳化液中获得灰分的坩埚中加入25ml浓盐酸以及10ml蒸馏水。将此坩埚放在加热板上加热并控制溶液微沸约1小时，直到铁及无机盐全部溶解。将坩埚中的溶液转移到一个150ml的玻璃烧杯中，并用少量蒸馏水淋洗坩埚，将淋洗液也并入同一烧杯中。加5滴5％的磺基水杨酸溶液。用40％的氢氧化钠溶液调节pH值到2(用pH计)，若调节时氢氧化钠过量，pH值大于2，再用35％的硝酸调节。让此溶液冷却到室温。用0.05mol/L的EDTA标准溶液滴定，颜色由紫色到无色为滴定终点。此反应比较慢，控制滴定速度不能太快。利用式(3)计算乳化液中总铁含量：

式中，A为滴定样品所消耗的EDTA标准溶液的体积，ml；

B为EDTA标准溶液的摩尔浓度，mol/L；

C为测定灰分所用乳化液的量，g；

55.85为铁的原子质量，g/mol。

(3)采用比色法，同时进行5组平行试验，步骤包括：移取10ml乳化液于烧杯中，加入10ml浓盐酸、3-5粒沸石和约50ml蒸馏水，加热沸腾约20分钟(烧杯中液体在20ml左右)后，用定性滤纸过滤于100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml混匀。移取稀释后液体10ml于另一100ml容量瓶中，加入1ml 10％羟氨溶液、5ml0.1％1.10菲啰啉溶液、10ml 50％醋酸铵溶液，用蒸馏水稀释至100ml混匀，放置20分钟以上，该溶液共稀释100倍。用稀释100倍的待测溶液，置于比色管两点标线内，用分光光度仪测出该溶液的吸光度。利用式(4)计算乳化液中总铁含量：

P(ppm)＝(ax+b)×n 式(4)

式中，P为钢板表面铁份，ppm；

x为吸光度；

a，b为计算出的常数；

n＝溶液稀释倍数。

表1同一样品不同方法检验测定结果

由表1可见，本发明适用于硅钢冷轧乳化液使用中含铁量高的快速化学分析检测，该方法重点适合现场大生产检测，简便、快速，分析结果令人满意。

表2精密度、准确度测定结果

由表2可见，本发明与灼烧法、比色法比对相当，相对标准偏差0.54％，方法精密度和准确度好，可以满足检测要求。

表3加标回收测定结果

由表3可见，配制80mg/L、160mg/L、320mg/L的铁标准溶液进行加标回收率试验，铁的加标回收率在96.72％-102.25％之间，本发明具有很高的精准度。

表4本发明实验数据和乳化液生产厂家检测数据对比结果

由表4可见，本发明实验数据和乳化液生产厂家检测数据对比值相当，均在允许的误差范围内，此方法用于测定硅钢冷轧乳化液使用中含铁量高的快速化学分析检测是完全可行的。

表5分别采用不同技术参数测定同一已知含铁量乳化液的结果

采用本发明的方法对表4中7#样品进行测定。其中，测定步骤相同，测定过程中采用的技术参数见表5。通过表5列出的测定结果可知，本发明限定的技术参数均可以精准、快速检测冷连轧乳化液中总铁含量。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。