摘要: 通过研究氢氧化钠溶液与金属铝粉、硅铁粉、硅钙粉、电炉渣、镁铝砖、高铝砖粉、粘土、铁矿粉、铝矾土粉等的反应情况,研究了一种用Na OH浸取EDTA容量法测定发热剂中金属铝含量的分析方法,分析范围Al>1.0%,分析误差小于1%。
作者简介： 杨雪,女,助理工程师,2005年毕业于西安建筑科技大学应用化学专业,从事理化检测工作,现供职于攀钢集团江油长城特殊钢有限公司。Tel:(0816)3648556;E-mail:xmyangzhou@126.com.
收稿日期： 2015-01-18
Abstract： Through studying on the chemical reactions between Na OH solution and Aluminum powder, ferrosilicon powder, Ca Si powder, electroslag, magnesia alumina brick, high alumina brick powder, clay, iron ore powderand bauxite powder, a EDTA volumetric method with Na OH leaching for determining aluminum content in exothermicagent was proposed in this paper. Aluminum measurement range should be not less than 1.0%, and the analytical errorshould be less than 1%.
Received： 2015-01-18
发热剂中金属铝含量的高低,严重影响发热剂的使用效果,对炼钢成材率有着严重的影响。通过查找资料及外委检测,还没有一种够准确检测发热剂中金属铝的分析方法,为配合炼钢生产,必须研究一种能够准确测定发热剂中金属铝含量的分析方法。
依据:金属铝在氢氧化钠溶液中溶解为偏铝酸盐,过滤与其他物质分离,加入过量EDTA标准溶液络合,用锌标准溶液返滴过量的EDTA,从而计算出金属铝含量的方法。
(1)氢氧化钠溶液(200g/L)
(2)乙二胺四乙酸四铵溶液(0.05000mol/L)
(3)甲基橙溶液(1.00g/L)
(4)盐酸溶液(1+1)
(5)六次甲基四胺溶液(420g/L)
(6)二甲苯酚橙溶液(2.00g/L)
(7)锌标准溶液(0.02000mol/L, 0.08mol/L盐酸介质)
(8)盐酸(ρ1.19g/ml)
称取1.0g试料于600ml塑料王广口烧杯中,加入100ml水,加入50ml(200g/L)氢氧化钠溶液,于中低温电炉盘上加热至沸,停止加热,5~6min后,混匀,再加热至沸,停止加热,5~6min后,混匀,反复至溶液中无小气泡产生时,于热的电炉盘上放置40分钟后,冷至室温,用水准确稀释为500.00ml,混匀,用双层慢速滤纸干过滤,去掉最初滤液,取50.00ml滤液于300ml三角瓶中,加入20.00ml 0.050000mol/L乙二胺四乙酸四铵溶液,(当发热剂中金属铝含量大于25%时,加入40.00ml 0.050000mol/L乙二胺四乙酸四铵溶液)混匀,加入2~3滴甲基橙溶液(1.0g/L),混匀,用(1+1)盐酸溶液滴定至溶液呈稳定的红色,过量1.00ml,混匀,加热煮沸1~2min,稍冷,加入10.0ml(420g/L)六次甲基四胺溶液,混匀;于中低温电炉盘上加热煮沸约10min,于冷水浴中冷至室温,加入50ml水,混匀;加入0.4ml(2.00g/L)二甲苯酚橙溶液,混匀,用锌标准溶液(Czn2+=0.02000mol/L,0.08mol/L盐酸介质)滴定至溶液呈稳定的红色为终点。计算公式:
w(Al)为发热剂中铝百分含量。
V1为加入0.050000mol/L乙二胺四乙酸四铵溶液体积,毫升。
V2为消耗锌标准溶液体积,毫升。
m为滴定液中所含发热剂质量,克。
金属铝具有很强的还原性,可用氢氧化钠溶液溶解金属铝;氧化铝在氢氧化钠溶液中的溶解情况与其存在的形态有关。由于配制炼钢用铝性发热剂的原料一般为,燃烧剂(铝粉、硅钙粉、硅铁粉、焦碳粉,锯木屑等),氧化剂(硝石、铁矿粉、氧化铁皮等)和添加剂(火砖粉、矾土粉、渣粉等)。硅铁粉,硅钙粉中金属铝含量约2%左右,而硅铁粉,硅钙粉在铝性发热剂中的总量不超过50%。现分别考察氢氧化钠溶液,与金属铝粉、发热剂、硅钙粉、硅铁粉、镁砂、电炉渣、镁铝砖、高铝砖、粘土、碳粉、铁矿粉、矾土粉等的反应情况。
发热剂中的金属铝含量一般在10%~20%之间,在称取1.0g发热剂分取50ml母液进行滴定的情况下,加入20ml 0.05mol/L的EDTA可以完全络合发热剂中金属铝含量为27%,因发热剂中的金属铝含量一般在10%~20%之间,故本文选取加入EDTA标准溶液20ml,若发热剂中金属铝含量大于25%则加入EDTA标准溶液40ml。
称取约1.0克CR-4江油长源发热剂10份分别于10个600毫升塑料王广口烧杯中,按表1加入相应体积的水,氢氧化钠溶液(200g/L),其余按实验方法1.2操作,测定结果见表1。
表1数据表明,控制氢氧化钠溶液总体积为150ml,当氢氧化钠溶液(200g/L)加入量为20~80ml时,不同浓度的氢氧化钠溶液溶解发热剂中的铝的分含量相近,说明当氢氧化钠溶液(200g/L)加入量为20~80ml时,按实验方法1.2操作,都能使发热剂中加入的金属铝粉完全溶解,因此本文选择溶解试剂为加入100ml水和50ml氢氧化钠溶液(200g/L)。
除加入5.00ml乙二胺四乙酸四铵溶液外,其余按实验方法1.2操作,测定结果见表2。
表2数据表明镁砂,镁铝砖中的氧化铝不溶于氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液只能溶解电炉渣、高铝砖粉、焦炭粉中很少量的氧化铝;氢氧化钠溶液溶解铁矿粉、粘土、铝矾土粉等试样中氧化铝的量随氢氧化钠溶液浓度的增加而增加,当氢氧化钠溶液(200g/L)加入量为50ml时,铁矿粉,粘土,铝矾土粉溶解的氧化铝约2%。
除加入5.00ml乙二胺四乙酸四铵溶液外,其余按实验方法1.2操作,测定结果见表3。
表3数据表明,氢氧化钠溶液只能溶解硅铁粉,硅钙粉中极少量的铝。综合表2表3表明,用氢氧化钠溶液浸取发热剂时,只能溶解发热剂中加入的金属铝粉;溶解镁铝砖粉,高铝砖粉,焦炭粉,铁矿粉、铝矾土粉中少量的氧化铝;溶解硅铁粉、硅钙粉中极少量的金属铝。用氢氧化钠溶解镁铝砖粉、高铝砖粉、焦炭粉、铁矿粉、铝矾土粉中溶解的氧化铝不超过氧化铝总量2%。硅铁粉、硅钙粉中金属铝含量约2%左右,而硅铁粉,硅钙粉在铝性发热剂中的总量不超过50%,所以,用氢氧化钠溶液浸取——EDTA容量法测定铝性发热剂中金属铝含量时,其误差不超过1%,已能很好地满足日常生产需求。
由于没有发热剂的标准物质,只能使用标准加入法检验。按表4称取金属铝粉、硅铁粉、硅钙粉、碳粉、电炉渣、镁铬砖、镁铝砖、高铝砖、粘土、铁矿粉、矾土粉等试料于600毫升广口塑料王烧杯中,配制成混合发热剂试样,按氢氧化钠溶液浸取EDTA容量法操作,检测结果见表4。
表4结果表明,除加414粘土0.4081g的混合发热剂试样的加金属铝粉的回收率为105.34%外,其余各混合 发热剂试 样的金属 铝粉回收 率皆为98%~102%,一般铝性发热剂中金属铝含量为20%左右,因此,用氢氧化钠溶液浸取——EDTA容量法测定铝性发热剂中金属铝含量时,绝对误差一般不大于0.5%~1%,与前面实验结果与讨论的结论一致。由此说明氢氧化钠溶液浸取-EDTA容量法能准确地检验铝性发热剂中金属铝含量。
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