硅锰合金中硅、磷、锰的快速分析.doc

16冶金标准化与质量第 45 卷硅锰合金中硅 、磷 、锰的快速分析张利军 , 王兆存 , 刘岱松(莱芜钢铁集团有限公司品质保证部 山东 莱芜 271104)摘 要 : 试样以混合熔剂熔融 、酸化定容后 ,对硅锰合金中硅 、磷进行系统分析 。以硝酸 、氢氟酸溶解试样 ,在 大量磷酸存在情况下 ,用高氯酸氧化 Mn2 + 为 Mn3 + 后 ,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定分析锰量 。与国家标准方 法相比 ,本法具有操作简便 、准确性好 ,速度快 ,成本低 ,测定范围宽等特点 。关键词 : 硅锰合金 ;系统分析 ;钼蓝分光光度法 ;高氯酸氧化滴定法 ;锰中图分类号 : O657 文献标识码 : B 文章编号 : 1003 - 0514 (2007) 01 - 0016 - 03Rapid analysis of silicon , phosphorus and manganese contents in silicon - manganese alloyZHANG Li - jun , WANG Zhao - cun , LIU Dai - song(Quality Assurance Department of Laowu Iron and Steel Group Co. Ltd , Laiwu 271104 , China)Abstract : The sample is melted , acidized and determined capacity by mixed solvent , the elements of silicon , phosphorus and manganese in silicon - manganese alloy are systematically analyzed. The sample is dissolved by nitric acid and hydroflu2 oric acid , in the presence of large quantities of phosphorus acid , the manganese( ) is oxidized into manganese ( ) by HClO4 ,and the content of manganese is measured by ferrous ammonium sulfate standard solution. Compared with the nation2al standard method , this method is simple to operate , high accuracy , rapid speed , low cost , and wide measure confines. Key words : silicon - manganese alloy ; system analysis ; molybdenum blue spectrophotometry ; HCIO4 oxidation titration ; manganese0 前言硅锰合金是炼钢的使用原料之一 ,硅含量一般在 14 %24 % ,锰在 65 %70 % ,磷在 0. 1 %0. 25 %之间 。在炼钢过程中硅锰合金常作为脱硫剂 、脱氧剂和 合金元素的添加剂而特意加入钢液中 ,由于 Si 、Mn 、P 的含量是评价硅锰合金质量的一个重要指标 ,因此对 分析结果准确度要求也较高 。关于硅的分析方法 ,目前主要使用硅氟酸钾沉淀 酸碱滴定法和 GB5686. 2 - 85 国标法 ; 因其操作繁琐 费时不能及时报出结果 ,影响炼钢生产的需要 ,本文 在大量分析试验的基础上改为硅钼蓝分光光度法测 定硅 ,分析一个样品仅需 25min ,满足了炼钢生产的 需要 。试样剩余溶液还可以用磷铋钼蓝分光光度法 替代显色程序繁琐 、硫酸使用量大 ,不安全 ,操作周期 长的 GB7730. 4 - 87 国标法测定磷量 ,实现了系统快速分析硅和磷元素 。合金中锰的测定 GB7730. 1 - 87 国家标准方法 ,需要电位滴定仪等贵重仪器 ,因其价 格昂贵难以购买 。传统的硝酸铵氧化滴定法 ,因操作 条件要求严格 ,操作难以掌握 ,致使测定结果波动大 。 为此参考有关文献通过试验 ,拟定了用高氯酸氧化硫 酸亚铁铵滴定法替代电位滴定法快速测定硅锰合金 中锰量 ,取得了较好效果 。1主要仪器和试剂1. 1仪器 分光光度计 。1. 2试剂1) 混合溶剂 :碳酸钠 + 硼酸 + 无水碳酸钾 = 3 + 2+ 1 ;2) 盐酸 :密度 1. 19gml ;收稿日期 :2007 - 01 - 18第 1 期硅锰合金中硅 、磷 、锰的快速分析173) 钼酸铵溶液 :3. 5 % ;4) 草硫混合溶液 :草酸 (4 %) 4 份与硫酸 (1 + 3. 5)1 份混合 ;5) 硫酸亚铁铵溶液 :6 % ,称取 60g 硫酸亚铁铵溶 解于预先加有 8mL 硫酸的水中 ,以水稀至 1000mL 摇 匀 ;6) 硫 酸 铜 参 比 液 ; 称 取 3. 5g 硫 酸 铜 溶 解 于250mL 硫酸 (1 + 99) 中 ;7) 高氯酸 :密度 1. 67gmL ;8) 酒石酸钾钠溶液 :3. 5 % ;9) 硝 酸 铋 溶 液 : 1 % , 称 取 1g 硝 酸 铋 溶 解 于100mL 硝酸 (1 + 3) 中 ;10) 抗坏血酸溶液 :2 % ,称取 2g 抗坏血酸溶解于100mL 乙醇 (1 + 1) 中 ;11) 硫代硫酸钠 无水亚硫酸钠溶液 : 称取 0. 2g硫代硫酸钠及 1g 无水亚硫酸钠溶解于 100mL 水中 ; 12) 硝酸 ;密度 1. 42 ;13) 磷酸 :密度 1. 70 gml ;14) N 苯代邻氨基苯甲酸指示剂 :0. 2 % ;15) 硫酸亚铁铵标准溶液 (0. 05molL) : 称取硫酸 亚铁铵 20g 溶解于 1 000mL 硫酸 (5 + 95) 中 ,摇匀备 用 。其滴定度可用含锰量与待测硅锰合金试样含锰 量相近似的硅锰合金标准样品按同样方法进行标定 之 。2试验方法2. 1试样溶液的制备称取 0. 1000g 试样于预先加入 2g 混合溶剂的铂 金坩埚中 ,混匀 ,再覆盖上面 1g 混合溶剂 ,盖上坩埚 盖 ,置于坩埚架上 ,在 9501 000 温炉内加热熔融 5min ,取出稍冷却 ,待熔融物凝固 ,将铂金坩埚置于预 先盛 有 120mL 热 水 的 250mL 烧 杯 中 , 在 搅 拌 下 加 20mL 盐酸低温加热浸取 ,待铂金坩埚内熔融物全部 溶解后 ,取下稍冷却 ,移入 500mL 容量瓶中 ,用水冲 洗净铂金坩埚及烧杯 ,用流水冷却至室温 ,以水稀释 至刻度 ,摇匀为母液 。2. 2钼蓝分光光度法测定硅移取 5mL 母液于 100mL 容量瓶中 ,加 10mL 钼酸 铵溶液 ,摇匀 ,置于沸水浴中加热 30s ,取下 ,以流水冷 却至室温 ,加 20mL 草硫混合酸 ,加入 5mL 硫酸亚铁 铵溶液 ,以水稀释至刻度摇匀 。将部分显色溶液移入 1cm 比色皿 ,以硫酸铜溶液为参比液 ,于 721 型分光 光度计在波长 660nm 处测量吸光度值 ,从工作曲线上查出硅的百分含量 。工作曲线的绘制 :称取含硅量不同的硅锰合金标 样 35 个 ,与试样同样操作显色后 ,测量吸光度值 , 并以硅含量为横坐标 ,吸光度值为纵坐标绘制工作曲 线 。2. 3磷铋钼蓝分光光度法测定磷移取 50mL 母液于 100mL 容量瓶中 ,加 3mL 高氯 酸 ,混匀 ,加 5mL 硝酸铋溶液 ,5mL 硫代硫酸钠溶液 , 10mL 抗坏血酸溶液 ,5mL 钼酸铵溶液 ,5mL 酒石酸钾 钠溶液 , 以水稀释至刻度 , 摇匀 , 放置 5 10min , 在 721 型分光光度计上 ,于波长 660nm 处 ,2cm 比色皿 , 以水为参比液测定吸光度值 。工作曲线的绘制 :称取含磷量不同的硅锰合金标 样 35 个 ,按上述方法同样操作显色测量吸光度值 , 并绘制工作曲线 。2. 4高氯酸氧化硫酸亚铁铵滴定法测定锰称取 0. 2000g 试样于 250mL 锥形瓶中 ,加 5mL 硝 酸 ,滴加氢氟酸使试样溶解 (约 0. 5mL) ,加 20mL 磷 酸 ,5mL 高氯酸 ,在低温电炉上加热使试样完全溶解 , 并加热冒白烟至所生成的小气泡刚停止 (要注意观察 至液面平静) 时取下 ,稍冷却 (5070 ) ,加 50mL 水 , 摇动使试样稀释均匀后用流水冷却至室温 ,用硫酸亚 铁铵标准溶液滴定至微红色时 ,加 N 苯代邻氨基苯 钾酸指示剂 3 滴 ,继续用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至 由樱桃红色变亮绿色为终点 。按下式计算锰的百分含量 :Mn % = T Vm 100式中 : T 硫酸亚铁铵标准溶液对锰的滴定度 ;V 滴定所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体 积 ,mL ;m 试样量 ,g 。3结果与讨论(1) 用硅锰合金标样试验硅 、磷 、锰结果见表 1 ,表 2 ,表 3 。(2) 溶 (熔) 样条件的条件选择 : 硅锰合金因试样 中含硅量较高 ,不易被硝酸 、盐酸及王水溶解 。实验 证明必须用碱性混合熔剂或硝酸 、氢氟酸才能使试样 溶解完全 ,本方法用碱性混合熔剂在高温条件下熔融 试样 ,借此将硅 、磷氧化为正硅酸和正磷酸状态 ,盐酸 浸取定容后 ,可直接用钼蓝分光光度法测定硅和磷的 含量 ,取得了令人满意的结果 。(3) 试样用硝酸及氢氟酸溶解后 ,以高氯酸为氧18冶金标准化与质量第 45 卷化剂 ,在大量磷酸存在下 ,将 Mn2 + 氧化为 Mn3 + 。因 锰的氧化还原滴定法是基于锰是一种变价元素 ,利用一定量的氧化剂 、还原剂来促使锰元素发生价态变 化 ,而特有的色泽求得锰量 。表 1 标样测定硅结果对照%BH0311 - 414. 4214. 4614. 4414. 4814. 4814. 4014. 4614. 450. 0300. 21BH0311 - 518. 5618. 5418. 5218. 5918. 5818. 5018. 5618. 550. 0350. 19GBW0142719. 3419. 3619. 4019. 3019. 3819. 4219. 3219. 360. 0460. 24标样号标准值本法测定值 (n = 6)平均值 标准偏差 相对标准偏差 YSBC25616 - 9721 . 8821 . 9021 . 8621 . 8421 . 9021 . 8821 . 8221 . 870 . 0330 . 15 表 2 标样测定磷结果对照%标样号标准值本法测定值 (n = 6)平均值 标准偏差 相对标准偏差BH0311 - 40. 3050. 3020. 3000. 3090. 3040. 3020. 3060. 300. 0031. 07BH0311 - 50. 1780. 1740. 1780. 1760. 1720. 1740. 1720. 170. 0021. 34 %GBW014270. 2170. 2200. 2130. 2120. 2190. 2160. 2200. 220. 0041. 64 %YSBC25616 - 970. 1410. 1440. 1390. 1470. 1460. 1430. 1440. 140. 0021. 94 %表 3 标样测定锰结果对照%标样号标准值本法测定值 (n = 6)平均值 标准偏差 相对标准偏差BH0311 - 564. 2964. 1864. 2964. 2064. 3264. 3464. 2264. 260. 0670. 10 %BH0311 - 464. 9564. 9164. 9964. 8964. 9564. 8664. 8464. 910. 0560. 09 %GBW0142766. 6666. 6266. 7066. 6666. 7266. 5866. 5666. 640. 0640. 10 %YSBC25616 - 9765. 5465. 5865. 6065. 5465. 6265. 6665. 5965. 600. 0400. 06 %4结论本方法与国家标准方法相比较 ,具有操作简单 、 快速准确度好 、化验费用低的特点 。大大缩短了分析 周期 ,满足了炼钢生产的需要 。参考文献1 吴诚. 金属材料化学分析M. 上海 : 上海交通大学出版社 ,2 国家机械工业委员会统编. 工业分析 (高级工化学分析培训教 材) M. 北京 :机械工业出版社 ,19883 冶金工业信息标准研究院编. 钢铁及铁合金化学分析方法标 准汇编M. 北京 :中国标准出版社 ,19974 王际祥. 钼蓝光度法测定生铁中磷的改进J . 美国化学文摘 ,1992 (4)5 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 ,19902003简讯ASTM 国际组织制定了纳米技术语标准ASTM 国际组织 E 56 纳米技术委员会通过其第 一项标准 ,即 E 2456 纳米技术术语 。新标准在分委 员会 E 56. 01 术语和术语表的管辖之下 。因为对国 际承认的术语标准的需求很大 ,而且几个组织通力合 作该标准才得以问世 ,所以 , E 2456 标准在 ASTM 国