氣霧化鐵硅鋁粉中硅和鋁的聯(lián)合測(cè)定

王迎春，李 娟

（湖南特種金屬材料有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

硅含量的測(cè)定方法有很多：高氯酸脫水重量法、氟硅酸鉀容量法、硅鉬藍(lán)分光光度法［1］等等，其中重量法測(cè)定金屬材料中的硅量是最經(jīng)典的分析方法，準(zhǔn)確度高，適用范圍廣。本文研究用高氯酸脫水重量法測(cè)定氣霧化鐵硅鋁粉中硅量［2］。

鋁是一個(gè)兩性元素，既可溶于強(qiáng)酸也可溶于強(qiáng)堿［3］，鋁含量的測(cè)定一般有沉淀分離法、光度法、滴定法、重量法等［4］，本文采用EDTA滴定法測(cè)定鋁量。

因?yàn)楣桎X含量的多少直接影響下游磁性材料的電氣性能，所以測(cè)定氣霧化鐵硅鋁粉的硅和鋁是必要的，但鐵硅鋁粉中硅和鋁兩項(xiàng)測(cè)定都需要數(shù)小時(shí)以上的前處理過(guò)程，分別測(cè)定耗時(shí)耗力，故本文主要討論采用堿法消解樣品后，同時(shí)用重量法和滴定法分別測(cè)定硅和鋁。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 硅的測(cè)定

用無(wú)水碳酸鈉和過(guò)氧化鈉的混合熔劑熔融分解試樣，硅轉(zhuǎn)化成硅酸鹽。熔融物用鹽酸酸化，以高氯酸兩次冒煙使硅酸脫水完全。硅酸沉淀過(guò)濾洗滌后于1050℃灼燒成二氧化硅至恒量，加硫酸和氫氟酸使硅成四氟化硅揮發(fā)除去。再灼燒至恒量，由氫氟酸處理前后沉淀物的質(zhì)量差計(jì)算硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，測(cè)定范圍：0.01%～50.00%。

1.1.1 儀器和試劑

在分析中僅使用確認(rèn)為蒸餾水或其他純度相當(dāng)?shù)乃?，?shí)驗(yàn)需在通風(fēng)櫥環(huán)境下進(jìn)行。

鎳坩堝，30mL和鉑坩堝，30mL等通常的實(shí)驗(yàn)室儀器。

硝酸、高氯酸、氫氟酸均為分析純；硫酸，1+1；無(wú)水碳酸鈉，固體；過(guò)氧化鈉，固體；鹽酸，5+95；硫氰酸銨溶液，50 g／L；硝酸銀溶液，15g／L。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.5g試樣 （粒度小于0.125mm，精確至0.0001g）放入鎳坩堝中，加2g無(wú)水碳酸鈉，混勻，加2g的過(guò)氧化鈉，置于720℃高溫爐中10min至熔解完全。隨同做空白實(shí)驗(yàn)。

取出冷卻，放入300mL的塑料燒杯中，加入適量沸水浸取，洗凈坩堝，加入25mL鹽酸攪拌至溶液清亮，再將溶液轉(zhuǎn)入300mL玻璃燒杯中，加入30mL高氯酸，蓋上表面皿于電爐上加熱至冒高氯酸煙約20min。

取下冷卻，加入25mL鹽酸和100mL熱水，攪拌溶解鹽類。趁熱用中速定量濾紙過(guò)濾，用玻璃棒將燒杯中的殘?jiān)迫霝V紙上，以熱鹽酸 （5+95）洗滌至無(wú)鐵離子 （約6～8次，用硫氰酸銨溶液檢查），再用熱水洗至無(wú)氯離子 （用硝酸銀溶液檢查），保留沉淀及濾紙。

將濾液和洗液移入原玻璃燒杯中，加20mL高氯酸，蓋上表面皿，按上述操作再冒煙脫水一次，過(guò)濾、洗凈、回收濾液和濾液中的硅 （這個(gè)操作如果實(shí)驗(yàn)得當(dāng)，可以不進(jìn)行）。

將兩次沉淀及濾紙置于鉑坩堝中，低溫加熱，在500～700℃小心炭化、灰化，在1050℃高溫爐中灼燒半小時(shí)，取出置于干燥器中冷卻至室溫，稱量，反復(fù)灼燒至恒重。

在灼燒后的鉑坩堝中加5滴硫酸 （1+1）潤(rùn)濕，加入10mL氫氟酸，置于電爐上加熱蒸發(fā)至冒盡硫酸煙，再將其放入1050℃高溫爐中灼燒半小時(shí)，取出置于干燥器中冷卻至室溫，稱量，反復(fù)灼燒至恒重。

1.1.3 分析結(jié)果

按以下公式計(jì)算：

式中：m1、m3分別為氫氟酸處理前試料和空白實(shí)驗(yàn)沉淀與鉑坩堝的質(zhì)量，g；m2、m4分別為氫氟酸處理后試料和空白實(shí)驗(yàn)殘?jiān)c鉑坩堝的質(zhì)量，g；m為試料量，g；0.4674為二氧化硅換算為硅的換算因數(shù)。

1.2 鋁的測(cè)定

收聚過(guò)濾濾液再次蒸發(fā)至冒高氯酸煙，以氫氧化鈉沉淀分離鐵等干擾元素，在pH5.5的乙酸緩沖溶液中，以二甲酚橙為指示劑，用氟鹽取代EDTA和鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定液滴定，根據(jù)消耗鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定液的量計(jì)算鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，測(cè)定范圍：0.02%～13.00%。

1.2.1 儀器和試劑

在分析中僅使用確認(rèn)為蒸餾水或其他純度相當(dāng)?shù)乃瑢?shí)驗(yàn)需在通風(fēng)櫥環(huán)境下進(jìn)行。

常用的實(shí)驗(yàn)室儀器。

高氯酸，分析純；

鹽酸，1+1；

氫氧化鈉溶液，400g／L；

EDTA溶液，50g／L；

對(duì)硝基芬，2g／L；

二甲酚橙，2g／L；

氟化鉀溶液，200 g／L；

緩沖溶液，pH值5.5，稱取20g的醋酸鈉溶于100mL冰醋酸 （1%）中；

鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，100μg／mL和1000μg／mL；

濃鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，配C＝0.2mol／L；

鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，稱取1.000g純鋅溶于10mL鹽酸中，定容至1L，配成1000μg／mL，C＝0.0150mol／L。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

將上述測(cè)硅后收集的濾液放入500mL玻璃燒杯中，蒸發(fā)至冒高氯酸煙，液面近干，取下冷卻。加適量的水溶解鹽類，用氫氧化鈉溶液調(diào)至紅色沉淀出現(xiàn)再過(guò)量15mL，煮沸，取下冷卻，定容于250mL塑料容量瓶中。

干過(guò)濾100mL溶液，從中移取25mL于250mL錐形瓶中，加5mL EDTA，加對(duì)硝基芬2滴，溶液變黃色，再用鹽酸 （1+1）調(diào)至無(wú)色，加入緩沖溶液20mL，煮沸，流水冷取，加入二甲酚橙指示劑2滴，用濃鋅標(biāo)準(zhǔn)液滴至從黃色剛好變成紫紅色為終點(diǎn) （不計(jì)毫升數(shù)），再加5mL氟化鉀，煮沸，流水冷取，補(bǔ)加1滴二甲酚橙指示劑，再用鋅標(biāo)準(zhǔn)液滴定由黃色變成紫紅色時(shí)為終點(diǎn)，讀數(shù)，記為消耗的體積數(shù)。隨同做空白試驗(yàn)。

分取 25mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液 （100μg／mL）放入250mL錐形瓶中按照以上分析步驟標(biāo)定鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)鋁的滴定度T（mg／mL）。

1.2.3 分析結(jié)果

按以下公式計(jì)算：

式中：T為鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)鋁的滴定度，mg／mL；V1、V0分別為滴定試樣溶液和空白試驗(yàn)消耗的鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；m為試料量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫水效果

重量法測(cè)硅的關(guān)鍵，在于脫水是否完全，用鹽酸脫水效果最差，硫酸次之且其會(huì)飛濺，高氯酸脫水效果最好，純凈。如果脫水程度掌握不好，則硅的測(cè)定值相差較大。在日常分析中，含量低的硅脫水一次就可以，含量高的硅需要二次脫水，準(zhǔn)確性更好，控制好高氯酸冒煙回流，保持時(shí)間在15～25min，體積近干。

2.2 高氯酸的加入量

高氯酸的加入量一般是20mL，但是加入量在30mL左右測(cè)定值更穩(wěn)定。

2.3 干擾因素

在合金類等試樣中鋁的測(cè)定往往采用置換滴定法，試液中，Si已經(jīng)過(guò)濾，F(xiàn)e離子等已經(jīng)被氫氧化鈉沉淀分離，Ca、Mg等離子含量很少，不干擾Al的滴定，在酸度條件下加入過(guò)量的EDTA使能與EDTA絡(luò)合的元素全部絡(luò)合，然后加入氟化物釋放出與鋁等物質(zhì)量的EDTA，然后滴定。

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

重量法是分析天平稱量而獲得分析結(jié)果的，測(cè)定中不需要與標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行比較，準(zhǔn)確度高。用本文方法對(duì)同一個(gè)氣霧化鐵硅鋁粉樣品連續(xù)進(jìn)行6次平行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1

從表1看出，檢測(cè)方法的重復(fù)性可以，精密度不錯(cuò)。

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

用1000μg／mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，對(duì)同一個(gè)氣霧化鐵硅鋁粉樣品做加標(biāo)回收試驗(yàn)，在250mL錐形瓶中分別加入25mL試樣液，依次加入0、2、4、6、10mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，按上文實(shí)驗(yàn)步驟滴定，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，檢測(cè)方法的準(zhǔn)確度不錯(cuò)，回收率是99.29%～100.83%。

3 結(jié)語(yǔ)

聯(lián)合測(cè)定氣霧化鐵硅鋁粉中硅和鋁的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.67%和0.96%，相對(duì)誤差小，鋁的回收率很好，說(shuō)明此方法精密度及準(zhǔn)確度均能達(dá)到要求，又省時(shí)簡(jiǎn)便準(zhǔn)確。