浅谈硅铝铁合金中硅、铝、铁的联合快速分析

浅谈硅铝铁合金中硅、铝、铁的联合快速分析

1张琴2陈佳

中天钢铁集团有限公司江苏常州213000

摘要：研究了一种快速分析硅铝铁合金中硅-铝-铁的方法。试样配加碱性熔剂高温熔融，以稀盐酸浸取后定容。分取一定量的同一母液，分别以钼蓝光度法测定硅，EDTA滴定法测定铝，重铬酸钾滴定法测定铁。

关键词：硅铝铁合金；钼蓝光度法；EDTA滴定法；重铬酸钾滴定法

1实验部分

1.1试样制备

试样采用钻床合金钻头取样后进行振动磨研磨，粒度要求小于160目。

1.2主要试剂

快熔剂：无水碳酸钠+四硼酸钠（硼砂）+无水碳酸钾=3+2+1（在120℃烘至除去四硼酸钠中的大部分结晶水，研细混匀）；钼酸铵溶液：（2.5%）；草-硫混合酸：10000ml中含草酸120g，硫酸（ρ1.84g/ml）220ml；硫酸亚铁铵溶液：（6%），每100ml加硫酸（1+1）1ml；氢氧化钠溶液：（50%）；EDTA标准溶液：（0.01000mol/L）；缓冲溶液：（PH=5.5），称取200g结晶醋酸铵溶于水，加入冰醋酸9ml，以水稀释至1000ml；硫酸铜标准溶液：（0.01000mol/L）；氯化亚锡溶液：（10％），称取10g氯化亚锡溶于50ml热盐酸（1+1）中，用水稀释至100ml；钨酸钠溶液：（25%），称取25g钨酸钠，加入5ml浓磷酸，用水稀释至100ml混匀；三氯化钛溶液：（1+9），取15～20%三氯化钛溶液20ml，用（1+9）盐酸稀释100ml，混匀（使用时配制）；重铬酸钾标准溶液：（C=0.001667mol/L）；硫酸亚铁铵溶液：（0.01000mol/L）。

1.3样品溶解

称取试样0.1000g（精确至0.0001g）于预先盛有快熔剂2～3g的铂金坩埚中，混匀，再盖2g快熔剂，置于970～1000℃马弗炉中熔融7-10min。取出冷却，放入预先盛有125m（l1+4）热盐酸250ml烧杯中浸出熔块，洗净坩埚及盖，冷却至室温。将溶液转移到250ml容量瓶中，并用水稀释至刻度，摇匀。

1.4硅钼蓝光度法测定硅

1.4.1测硅过程

分取试液2ml于100ml的容量瓶中，加15ml水，10ml钼酸铵溶液，沸水浴加热30秒，加50ml草-硫混和酸，5ml硫酸亚铁铵溶液，最后用水稀释至刻度，摇匀。于722分光光度计上680nm处，1cm比色皿（试剂空白为参比），测量其吸光度值。

1.4.2工作曲线绘制

称取3-4个含硅量不同的硅铝铁标样，按上述试验方法平行操作显色，测量其吸光度值并绘制工作曲线，从工作曲线上求得分析结果。或者以同品种含量相近的标样与试样平行操作，并以此换算分析结果。

1.5EDTA滴定法测定铝

分取试液100ml于250ml容量瓶，用氢氧化钠溶液调至有稳定的沉淀后，再过量15ml，用水稀释至刻度，摇匀，过滤（弃去最初滤液）。分取滤液100ml于500ml三角瓶中，视铝含量高低，加入EDTA溶液，并过量5~10ml，以酚酞为指示剂，以（1+1）盐酸调至无色后，并过量2滴，加缓冲液20ml，煮沸4分钟取下冷至室温，加3滴二甲酚橙指示剂(5g/L)，用乙酸锌标准滴定溶液(0.01mol/L)滴至试液由黄色变为红色为终点(不计读书)。加10mL~15mL氟化钠溶液(100g/L)，煮沸5分钟，冷至室温，用乙酸锌标准滴定溶液滴至试液变为红色即为终点，记下读数V。

分析结果按下式计算：

式中：C为硫酸铜标准溶液的摩尔浓度，mol/L；V为滴定试样时消耗硫酸铜溶液的体积，ml；V0为滴定铝时随同做试样空白消耗硫酸铜溶液的体积，ml；m为分取试液所相当的试样量，g；26.98为铝的摩尔质量，g/mol。

或者以同品种含量相近的标样与试样平行操作，并以此换算分析结果。

1.6重铬酸钾滴定法测定铁

分取试液100ml于300ml三角瓶中，于电炉上加热至微沸，用氯化亚锡溶液还原至浅黄色。稍冷，加10滴钨酸钠溶液，用三氯化钛溶液还原至蓝色。滴加重铬酸钾溶液氧化至无色，加（15+15+70）硫磷混酸5ml，0.2%二苯胺磺酸钠指示剂5滴，以重铬酸钾滴定至稳定的紫色为终点，记下消耗重铬酸钾标准溶液的体积数V。

空白值的测定：与试样平行操作，以重铬酸钾氧化至无色后，加10.00ml硫酸亚铁铵溶液，5m（l15+15+70）硫磷混酸，5滴二苯胺磺酸钠指示剂，以重铬酸钾滴定至稳定的紫色，记下消耗的毫升数（V1）。再加10.0ml硫酸亚铁铵溶液，再用重铬酸钾滴定至稳定的紫色，记下消耗的毫升数（V2），则V0=V1-V2即为空白值。

分析结果按下式计算：

式中：C为重铬酸钾标准溶液的摩尔浓度，mol/L；V为滴定试样时消耗重铬酸钾溶液的体积，ml；V0为滴定空白溶液时消耗重铬酸钾溶液的体积，ml；m为分取试液所相当的试样量，g；55.85为Fe的摩尔质量，g/mol。

或者以同品种含量相近的标样与试样平行操作，并以此换算分析结果。

2检测方法验证、优点与注意事项

2.1方法验证

用硅铝铁合金标样及试样分析Si、Al、Fe在其中的百分含量，并计算标准偏差及相对标准偏差，具体结果如表1所示。由表1能够看出，按照文章拟定的实验方法测定样品中Si、Al、Fe百分含量，相对标准偏差≤0.5443%。实验结果表明，本法有较好的准确度和精密度，分析方法是可行的，可以为生产的快速分析提供准确数据。如表1所示。

表1硅铝铁合金标样及试样中硅、铝、铁分析结果对照，%

2.2快速分析方法的优点和注意事项

（1）采用分取同一母液分析硅铝铁合金中主元素，省去了分别溶样的时间，减少了操作者的麻烦，提高了工作效率，同时还降低了分析成本。

（2）由于硅铝铁合金含硅量较高，直接用酸处理很难溶解。故本法采用碱性熔剂高温熔融。实验结果表明，用快熔剂熔融，效果极佳。

（3）混合熔剂配加一定比例的碳酸钾作用在于既能加快样品溶解速度，又能加快熔块的浸出速度，缩短分析时间。

（4）加入草酸的优点在于用硫酸亚铁为还原剂时，草酸的存在不仅能破坏磷钼杂多酸，还能降低Fe3+/Fe2+氧化电位以提高Fe2+还原能力；草硫混合酸浓度相对较稀，起到水浴后降温的作用，省去流水冷却的步骤，节省分析时间。

（5）为了使Al3+与EDTA配位完全，加入EDTA的量必须要足够。本法按每1%Al加0.6ml的EDTA，再过量6ml计算。

（6）用盐酸调节酸度时，如出现浑浊，则表示EDTA加入量不足。此时，可滴加1+1盐酸至溶液透明，再补加EDTA，然后滴加10%氢氧化钠溶液变红，再按原方法处理。

（7）为避免强碱分离不够理想而影响结果，本法采用回滴办法予以消除。因为在此酸度下，F-能够置换Al-EDTA配合物中的EDTA，而生成更稳定的Al-F配合物。

（8）氧化终点的观察是本法的关键。以重铬酸钾氧化近终点时，应慢滴多振荡，颜色不要滴到太白，否则易于偏低。

（9）“钨蓝”颜色被氧化后，应立即加入磷硫混酸，滴定中间不应放置，否则由于空气氧化低铁而使结果偏低。

3结束语

采用文章提出的硅铝铁合金中硅-铝-铁的联合快速分析方法测定试样，结果准确性高，操作简便、快速，能够为生产及时高效的报告化验数据。此方法值得在广大钢铁企业和铁合金企业中广泛推广。

参考文献

[1]鞍钢钢铁研究所．实用冶金分析[M]．沈阳：辽宁科学技术出版社，1990：358-359．

[2]冶金工业信息标准研究院标准化研究所．矿产品原料及其试验方法标准汇编[S]．北京：中国标准出版社，2002:480-482．