強堿分離-EDTA滴定法測定硅鋁鋇球中的鋁含量

尹顯武

（天津天鐵冶金集團技術(shù)中心，河北涉縣056404）

強堿分離-EDTA滴定法測定硅鋁鋇球中的鋁含量

尹顯武

（天津天鐵冶金集團技術(shù)中心，河北涉縣056404）

采用強堿分離-EDTA滴定法測定了硅鋁鋇球中的鋁含量。結(jié)果表明，該方法的精密度較高，解決了制取試樣困難，分析時溶解不完全等問題，操作簡單方便，能夠及時提供準確可靠的數(shù)據(jù)，滿足了煉鋼生產(chǎn)要求。

強堿分離；EDTA；硅鋁鋇球；絡(luò)合滴定；測定

1 引言

硅鋁鋇球作為一種新型復(fù)合脫氧脫硫劑在鋼鐵行業(yè)中被廣泛使用，它能顯著改善鋼水的性能，提高鋼的抗氧性、電磁性和耐磨性，而且可以替代純鋁、多功能脫氧劑以及硅鈣合金使用，起到節(jié)能降耗作用，在我廠被大批量使用于高牌號的硅鋼中。市場上生產(chǎn)的硅鋁鋇球大多采用硅鐵、純鋁以及鈣鋇合金在感應(yīng)爐內(nèi)采用熱兌法配制而成，也有用碳熱法將硅鋁鋇合金在高溫爐中加熱冶煉而成的。在煉鋼生產(chǎn)中，鋁作為控制生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格的重要指標，這對檢測分析提出更高的要求；現(xiàn)階段分析硅鋁鋇合金中鋁的含量方法很多，主要有儀器法（包括火花源發(fā)射光譜、ICP和波長射散X熒光光譜法）、化學(xué)法（包括絡(luò)合滴定和重量法）。前者使用成本高，推廣性差，只適合大型企業(yè)分析；后者主要使用絡(luò)合滴定法，該法成本低，操作簡單，而且推廣性好。

本文在參照YB/T 178．3—2000和YB/T 109．3—2012標準的基礎(chǔ)上對硅鋁鋇球試樣的分析條件進行優(yōu)化，即包括制樣要求、方法選擇、酸度控制以及加熱時間等。確定采用強堿分離-EDTA滴定法測定硅鋁鋇球中鋁的含量，精密度和準確度都很高，能很好地指導(dǎo)我廠煉鋼生產(chǎn)、配料等。該方法作為分析硅鋁鋇球合金中鋁含量的測定，操作簡單，易掌握，在周邊實驗室得到廣泛推廣[1]。

2 實驗部分

2.1 主要試劑

硝酸，ρ約1．42 g/ml；

氫氟酸，ρ約1．14 g/ml；

高氯酸，ρ約1．67 g/ml；

鹽酸，ρ約1．19 g/ml，1+1，1+99；

氫氧化鈉，固體；

氟化鈉，固體；

焦硫酸鉀，固體；

甲基紅，2 g/L；

酚酞乙醇溶液，2 g/L；

二甲酚橙指示劑，2 g/L；

EDTA標準溶液c（EDTA）=0．020 mol/L；

乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，pH=5．5，取200 g乙酸鈉溶于500 ml水中，加10 ml冰乙酸，用水稀釋至1 L；

鋅標準滴定溶液c（Zn）=0．015 mol/L，鋅標準溶液用鋁標準溶液（1．00 mg/ml）按分析方法進行標定，求其對鋁的滴定度T（mg/L）。

2.2 分析步驟

準確稱取0．200 0 g試樣（粒度小于0．125 mm）置于鉑皿或聚四氟乙烯燒杯中，隨同試料進行空白試驗。加入10 ml硝酸，5 ml氫氟酸，待劇烈作用停止后加3 ml，加熱至試料溶解。再加入10 ml高氯酸，加熱蒸發(fā)至冒煙，用水沖洗杯壁，并將試液轉(zhuǎn)移至300 ml燒杯中，繼續(xù)加熱冒煙至近干，驅(qū)盡氟離子。

加20 ml鹽酸（1+1），40 ml水，加熱溶解鹽類，以快速濾紙過濾，用鹽酸（5+95）洗凈器具，洗濾紙5～6次，濾液盛于400 ml燒杯中（如有殘渣，可在鉑坩堝中于800℃灼燒，加焦硫酸鉀熔融，將溶液回收到原液中），將試液濃縮到100 ml以下，在不斷攪拌下，加氫氧化鈉至鐵沉淀完全，再過量5 g，加熱至沸。冷卻，將溶液移入250 ml容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻。待沉淀下沉后干過濾，棄去最初20 ml左右濾液。

分取50 ml濾液于500 ml燒杯中，按鋁量加入EDTA標準溶液（0．02 mol/L，試液中每毫克鋁加2．0 mL），并過量5～6 ml。加1～2滴酚酞指示劑，用鹽酸（1+1）中和至無色并過量3～4滴。加20 ml乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，加熱煮沸3～4 min,流水冷卻至室溫，加3～4滴二甲酚橙指示劑，用鋅標滴定至溶液由黃色變?yōu)槲⒓t色（不記讀數(shù)）。加1 g氟化鈉，煮沸3～4 min，流水冷卻至室溫，用鋅標滴定至溶液由黃色變?yōu)槲⒓t色為終點。

2.3 計算公式

式中，V為滴定消耗鋅標準溶液體積，ml；T為鋅標準溶液對鋁的滴定度，mg/L；m為滴定試液中的試料量，g。

3 結(jié)果與討論

3.1 試樣的制備

硅鋁鋇球合金主要是在后期處理時人工加入單質(zhì)鋁粒，在制備試樣時，用破碎和研磨無法達到標準要求的粒度。經(jīng)研究得出，將試樣分三批研磨（每批2 min左右），用0．125 mm篩子全部過篩，記下篩下物和篩上物（主要是單質(zhì)鋁，不易研磨破碎，單獨進行分析）的總質(zhì)量和，分別進行分析，按權(quán)重法計算最終鋁的含量。

3.2 分析方法

硅鋁鋇球合金中鋁的含量在25%～40%，常規(guī)分析方法有波長射散X熒光法、ICP法以及絡(luò)合滴定法。儀器分析要求環(huán)境和儀器本身精度高且穩(wěn)定，材料消耗成本高?；瘜W(xué)法主要有沉淀分離法（包括氫氧化物沉淀分離、冰晶石沉淀分離、銅鐵試劑沉淀分離和苯甲酸鹽沉淀法）和萃取分離法[2]。其中冰晶石沉淀法要求分析者有比較豐富的經(jīng)驗，銅鐵試劑分離法對溫度要求較高，夏天需要冰水冷卻，而且只適合低含量鋁的測定；苯甲酸鹽沉淀法適用于稀土和含錳較高的試樣中鋁的測定；萃取分離法適用于純鐵中痕量鋁含量的測定?？紤]化驗室人員的技能水平等因素，最終選擇氫氧化物沉淀分析法。該方法容易掌握，操作簡單，推廣性強，本文在參照國家標準（采用六次甲基四胺氨水沉淀分離法）的基礎(chǔ)上，用氫氧化鈉沉淀分離法，其優(yōu)點是試樣在氫氧化鈉溶液中，小體積沉淀離子水合程度較低，能得到含水量少、結(jié)構(gòu)緊密的氫氧化鐵沉淀，在試液中減少氫氧化物對鋁的吸附。

3.3 酸度調(diào)節(jié)

利用鋁的兩性性質(zhì)，可用氨水（1+1）調(diào)節(jié)溶液的pH值，即開始使鋁、鐵產(chǎn)生氫氧化物沉淀與鈣鎂等其他離子分離，在溶液中逐漸加氨水中和游離酸，此時pH值逐漸升高，在溶液中可加對硝基酚指示劑來調(diào)節(jié)pH值，由于水解反應(yīng)緩慢，產(chǎn)生的沉淀粒度大，容易過濾，沉淀分離后加乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，可控制pH在5．5～6．5，對于鋁的測定，pH控制是關(guān)鍵。

3.4 加熱時間

在其它條件不變的情況下，加入過量的EDTA加熱煮沸與鋁充分絡(luò)合，分別選取煮沸時間為5、8、10、15、20 min。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，按國家標準要求加熱煮沸5 min時，過量的EDTA用鋅標準溶液滴定時，終點拖尾，導(dǎo)致分析結(jié)果重現(xiàn)性較差。主要是EDTA與鋁絡(luò)合時間不完全，當加熱煮沸為20 min時，此時溶液滴定體積較少，分析誤差較大，最后選擇加熱煮沸時間為10 min，既能保證EDTA與鋁充分絡(luò)合完全，又能使分析操作誤差小，從而減少系統(tǒng)誤差。

3.5 滴定劑的選擇

滴定鋁主要是氟化物置換法，常采用鋅、鉛和銅標準溶液滴定等量的EDTA，在采用鋅、鉛標準溶液滴定時選用二甲酚橙為指示劑于室溫下進行滴定，此時試液顏色由黃色變?yōu)樽霞t色，終點顏色變化比較敏銳，但鉛作為有毒試劑現(xiàn)在很少使用，本方法不采納用鉛標準溶液；以銅標準溶液滴定鋁時需要在熱的溶液中進行，在控制好pH的前提下用PAN作為指示劑，終點顏色由黃色變?yōu)榧t色，但銅標準溶液不穩(wěn)定，需要經(jīng)常進行標定，本方法也不采納，確定采用鋅標準溶液進行滴定，在室溫下比較穩(wěn)定，儲存也較方便。

3.6 方法精密度實驗

按照本方法隨機抽取3份試樣進行6次獨立實驗，結(jié)果見表1。該方法的平均值和相對標準偏差都很好，說明重現(xiàn)性好。

3.7 準確度實驗

應(yīng)用該方法進行準確度實驗，分別選取4組國家標準樣品進行多次分析，結(jié)果見表2。其相對標準偏差較小，說明該方法的再現(xiàn)性較好，符合國家標準要求。

表1 方法的精密度

表2 方法的準確度

4 結(jié)論

應(yīng)用該方法測定硅鋁鋇球中的鋁，優(yōu)點在于結(jié)果的重現(xiàn)性和再現(xiàn)性都很好，而且簡單易操作，能及時為生產(chǎn)單位提供準確可靠的數(shù)據(jù)，滿足了煉鋼生產(chǎn)要求。

[1]盧鐘錄，符寧，宋純智.實用冶金分析[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1992.

[2]YB/T178.3-2000，硅鋁合金、硅鋇鋁合金化學(xué)分析方法——EDTA滴定法測定鋁含量[S].北京：中國標準出版社，2002.

[3] 曹宏燕，劉振清，蔣楊虎，等.冶金材料分板技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

Determination of Content of Aluminum in Silicon Aluminum Barium Ball with Alkali Separation-EDTA Titration Method

YIN Xian-wu
(Technology Center of Tianjin Tiantie Metallurgical Group Co．,Ltd．,She County, Hebei Province 056404,China)

The content of aluminum in silicon aluminum barium ball was determined with alkali separation-EDTA titration method．Results indicated that with high precision,this method removed the difficulty in sample taking and preparation and solved the problem of incomplete dissolution．Easy and convenient,it could provide reliable data accurately and timely,meeting the requirement by steel-making production．

alkali separation;EDTA;silicon aluminum barium ball;complexometric titration;determination

10．3969/j．issn．1006-110X．2015．03．021

2015-01-13

2015-01-27

尹顯武（1982—），男，工程師，主要從事化學(xué)分析方面的研究工作。