鉻天青-S分光光度法測(cè)定球粉、粉燒、除塵灰中的鋁

王 顯，王文焱

（河鋼集團(tuán)唐山鋼鐵有限公司技術(shù)中心河北唐山063000）

0 引言

除塵灰、煤泥粉燒、球粉是唐鋼煉鐵高爐用含鐵雜料，由于其成分復(fù)雜性及不穩(wěn)定性，試樣的分析步驟煩雜，干擾較多，尤其是對(duì)于含量較低的鋁，如何進(jìn)行準(zhǔn)確快速分析成為生產(chǎn)中的重要問(wèn)題。目前，含鐵物料鋁含量的分析方法包括鐵鋁聯(lián)合滴定法、堿分離-EDTA絡(luò)合滴定法、分光光度法及ICP-AES法。堿分離-EDTA絡(luò)合滴定法分析過(guò)程復(fù)雜，對(duì)試劑要求嚴(yán)格，且需要沉淀分離，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本較高，不適應(yīng)現(xiàn)代快速生產(chǎn)需要。ICPAES法能對(duì)礦石中的鋁進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，但測(cè)定結(jié)果需用化學(xué)比對(duì)，且生產(chǎn)中邊緣結(jié)果需要化學(xué)做仲裁分析以確保結(jié)果可靠，許多鐵前化驗(yàn)室尚不具備設(shè)備分析的條件。鐵前化驗(yàn)室多采用鐵鋁聯(lián)合滴定法進(jìn)行鋁含量分析，但鐵鋁聯(lián)合滴定終點(diǎn)顏色變化不明顯，尤其對(duì)于低含量樣品誤差較大。本文將分光光度法試驗(yàn)結(jié)果與鐵鋁聯(lián)合滴定法進(jìn)行對(duì)比，以此驗(yàn)證分光光度法對(duì)于除塵灰、煤泥粉燒中的鋁含量分析是否適用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

電子天平，精確到0.0001 g；722N分光光度計(jì)。

1.2 試劑

混合溶劑：無(wú)水碳酸鈉：硼酸：無(wú)水碳酸鉀按

3:2:1質(zhì)量比，研細(xì)混均；

硝酸（1+5）水溶液；

鹽酸，(1+30）水溶液；

氨水（l+5）水溶液；

抗壞血酸溶液，10 g/L，用時(shí)配制；

苯羥乙酸溶液，10 g/L；

六次甲基四胺溶液，200 g/L，貯于塑料瓶中；

2，4-二硝基酚指示劑，2 g/L，用乙醇配制；

鉻天青S溶液，0.8g/L，用乙醇（1+1）配制；

鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液 5 μg/ml，由市售 500 μg/ml的鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液分取配制；

高純?nèi)趸F，≥99.95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

2 試驗(yàn)方法

2.1 母液的制備

稱取0.1000 g試樣（精確到0.0001 g）于鉑金坩堝中，于800℃馬弗爐中灼燒8 min，取出冷卻加入2混合熔劑，混勻之后覆蓋上1 g混合熔劑，加蓋，將鉑金坩堝放入瓷坩堝中，置于1 000℃馬弗爐熔融8～10 min，取出冷卻，放入已有硝酸85 ml的300 ml燒杯中浸出，加熱直至全部溶解，取下冷卻，將溶液移入250 ml容量瓶中定容，混勻備用。隨同試劑空白。

2.2 顯色

分取2 ml母液于100 ml容量瓶中，加水至約40 ml，加 1～2 滴 2，4-二硝基酚指示劑，1 ml抗壞血酸溶液，滴加氨水至試液呈黃色，立即滴加鹽酸至黃色剛好褪去，再過(guò)量3 ml。加2 ml苯羥乙酸溶液，混勻，放置5 min。加8 ml鉻天青S溶液，8 ml六次甲基四胺溶液，以水稀釋至刻度，混勻，放置5 min。

2.3 測(cè)量

將顯色液移入適當(dāng)比色皿中，以試劑空白溶液為參比，于545 nm測(cè)量吸光度，由工作曲線計(jì)算三氧化二鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.4 工作曲線繪制

稱取0.1000 g高純鐵，隨同試樣一起分析，制備鐵基底液。移取2 ml鐵基底液于一組100 ml容量瓶中，分別加 0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 ml鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水至約40 ml，以下按2.2節(jié)操作。以零濃度溶液為參比，于545 nm測(cè)量吸光度。以鋁的質(zhì)量（μg）為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。

2.5 分析結(jié)果計(jì)算

按公式（1）計(jì)算三氧化二鋁含量，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示：

式中，m1為從工作曲線上查得的鋁質(zhì)量，μg；V為試液總體積，ml；V1為分取試液的體積，ml；m 為試樣質(zhì)量，g。

3 結(jié)果與討論

3.1 試樣分解

已有文獻(xiàn)資料中對(duì)于含鐵物料多采用王水、高氯酸或硫酸、硝酸進(jìn)行分解，但為調(diào)節(jié)顯色酸度，需將試液進(jìn)行蒸干然后濃鹽酸溶解鹽類。這種方法溶樣時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)于粉燒等雜質(zhì)含量較高的粉狀料很難完全分解；另外，考慮到工業(yè)生產(chǎn)中在測(cè)定三氧化二鋁的同時(shí)需要對(duì)其余成分進(jìn)行分析，所以采用堿熔制取母液，分取少量進(jìn)行酸度調(diào)節(jié)，省去了二次溶樣的程序。

3.2 鉻天青-S加入量

鉻天青-S加入8 ml后吸光度基本穩(wěn)定，所以選擇加入量為8 ml。

3.3 緩沖溶液加入量

加入6～10 ml緩沖溶液時(shí)，吸光度基本穩(wěn)定，選擇加入8 ml緩沖溶液，顯色酸度pH約5.0。

3.4 干擾離子的掩蔽

高爐煉鐵輔料中常量的Ca、Mg、Si等對(duì)測(cè)定無(wú)干擾，有影響的主要干擾來(lái)自鐵（Ⅲ）和鈦（Ⅳ），消除辦法是用抗壞血酸來(lái)掩蔽鐵，用苯羥乙酸掩蔽鈦（錳含量高時(shí)以鹽酸羥胺來(lái)掩蔽），取得了較好的效果，但一般輔料中錳含量較低，故分析中可不加鹽酸羥胺。

3.5 工作曲線

為減小基體對(duì)吸光度的影響，本方法選擇高純?nèi)趸F作為基底，加入標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液的方法繪制工作曲線，鋁含量在0～15 μg范圍內(nèi)，符合比爾定律。

3.6 絡(luò)合物穩(wěn)定性試驗(yàn)

在眾多鉻天青光度法測(cè)定鋁的報(bào)道中，對(duì)于絡(luò)合物穩(wěn)定時(shí)間說(shuō)法不一（使用的測(cè)定體系也不完全相同），經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，證明此方法在室溫下可瞬間顯色完全并穩(wěn)定約30 min，完全可以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

4 試驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)

選取3種不同有證標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行準(zhǔn)確度分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)唐鋼煉鐵廠高爐用輔料品種，選取最具代表性的3個(gè)品種樣品進(jìn)行方法對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

5 結(jié)論

（1）采用鉻天青-S分光光度法檢測(cè)時(shí)避免了鐵、鈦，消除了干擾，所得結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值比較均不超差，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%。

（2）使用堿熔代替酸溶法檢測(cè)時(shí)，可使形成的絡(luò)合物顯色快，且穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)。

表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品分析結(jié)果對(duì)比表

表2 不同方法對(duì)粉燒、除塵灰、球粉等物料中三氧化二鋁分析結(jié)果對(duì)比表 /%

（3）采用聯(lián)合滴定法時(shí)，其測(cè)定結(jié)果普遍偏高，主要是由于樣品終點(diǎn)顏色不易觀察，尤其檢測(cè)低含量樣品時(shí)，受終點(diǎn)過(guò)滴定影響，加劇了檢測(cè)數(shù)據(jù)偏高現(xiàn)象；而鉻天青-S光度法能夠更快捷準(zhǔn)確分析樣品，當(dāng)檢測(cè)較低含量樣品時(shí)，減輕了終點(diǎn)過(guò)滴定現(xiàn)象，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好。