《章钢铁分析》ppt课件

1、第第7章章 钢铁分析钢铁分析7.1 概述概述 7.2 碳的测定碳的测定 7.3 磷的测定磷的测定 7.4 硅的测定硅的测定 7.5 锰的测定锰的测定7.1 概述概述了解钢的消费过程，从而进一步了解五大元素在钢中的作了解钢的消费过程，从而进一步了解五大元素在钢中的作用，证明测定的意义用，证明测定的意义 。钢铁是铁和碳的合金，其化学成分中大多数元素钢铁是铁和碳的合金，其化学成分中大多数元素 是铁，还是铁，还含有含有碳、硅、锰、磷、硫碳、硅、锰、磷、硫等元素。等元素。 铁矿石石灰石焦炭配比高温燃烧生铁辅助材料熔炼碳素钢C控制在一定限度Si Mn很低S P 杂质2%,Mn2%Si促使C以游离态石墨状存

2、在Si高流动性强，软易加工用于铸造Si4%C以化合态存在（如Fe3C, Mn阻止以游离态存在）mp=1200 Co断口灰色mp=1100Co断口银白色Mn高硬难加工多用于炼钢 铁矿石和焦炭、石灰石按一定比例配铁矿石和焦炭、石灰石按一定比例配合，经过高温煅烧、冶炼，那么铁矿石合，经过高温煅烧、冶炼，那么铁矿石被焦炭复原，生成粗制的铁，称生铁。被焦炭复原，生成粗制的铁，称生铁。反响历程较复杂，可用下式代表：反响历程较复杂，可用下式代表：2Fe2O33C4Fe3CO2+CaCO3SiO2CaSiO3CO2除掉SiO2 铁矿石主要含有硅酸盐形状存在的其他金属铁矿石主要含有硅酸盐形状存在的其他金属或非金

3、属杂质的氧化铁，经冶炼大部分杂质或非金属杂质的氧化铁，经冶炼大部分杂质转化成炉渣，分别除去，有少量杂质转化成炉渣，分别除去，有少量杂质C、Mn、Si、S、P等残存在生铁中。等残存在生铁中。 假设将生铁的其他辅助资料配合，进一步冶假设将生铁的其他辅助资料配合，进一步冶炼，那么杂质被进一步氧化除去，同时控制炼，那么杂质被进一步氧化除去，同时控制含碳量降至一定限制，硅锰等元素含量很低，含碳量降至一定限制，硅锰等元素含量很低，硫磷等杂质降至硫磷等杂质降至0.05%以下，那么成为铁及以下，那么成为铁及碳的合金碳素钢。碳的合金碳素钢。特种钢：特种钢： 假设适当提高钢中假设适当提高钢中SiSi或或MnMn含

4、量，或参与一含量，或参与一定量的定量的NiNi，CrCr，W W，MoMo，V V，TiTi等金属，成等金属，成为特种钢铁合金或合金钢。为特种钢铁合金或合金钢。钨芯超速穿甲弹、钨芯超速穿甲弹、钝头穿甲弹、钝头穿甲弹、空心装药穿甲弹、空心装药穿甲弹、贫铀弹、贫铀弹、 加加Ni、Cr、W、Ti等又分别称为等又分别称为Ni钢、钢、Cr钢、钢、W钢、钢、Ti钢。钢。 加加Ni加强钢的强度及韧性多用于接受冲击或加强钢的强度及韧性多用于接受冲击或强大压力的制件含强大压力的制件含Ni 36%铸钢受热时几乎铸钢受热时几乎不膨胀可制精细仪器不膨胀可制精细仪器 加加Cr耐热耐腐蚀性较强多用于制造多用于耐热耐腐蚀性

5、较强多用于制造多用于制造滚珠轴承或工具含制造滚珠轴承或工具含Cr 12.5 18%的铬的铬钢或含铬钢或含铬 0.6 1.75%、Ni 1.25%的镍铬钢，的镍铬钢，又称不锈钢，可制高压锅。又称不锈钢，可制高压锅。 加加W有极强的耐热性，受热至白热化仍不软化有极强的耐热性，受热至白热化仍不软化常制运转的机件或刀具。常制运转的机件或刀具。 高速切削钢：含高速切削钢：含W 1518%， V 13% Cr 25%合金钢合金钢 含含Mo、V、Ti等合金钢和钨钢性能类似。等合金钢和钨钢性能类似。 各种合金钢具有独特的性能而用于特殊用途。各种合金钢具有独特的性能而用于特殊用途。 含有一定量含有一定量V、Ti

6、，而，而C又是以球状存在的，称又是以球状存在的，称“球墨铸铁球墨铸铁。具有和某些合金钢类似的特殊。具有和某些合金钢类似的特殊性能，可替代合金钢运用。性能，可替代合金钢运用。 二、各元素在钢中的形状和作用二、各元素在钢中的形状和作用主要讲述主要讲述C 、S 、Si 、Mn 、P一碳一碳1 钢铁中的钢铁中的C来源：来源： 碳是钢铁的主要成分之一，它直接影响着钢铁碳是钢铁的主要成分之一，它直接影响着钢铁的性能。碳是区别铁与钢，决议钢号、品级的主的性能。碳是区别铁与钢，决议钢号、品级的主要标志。要标志。 游 离 态化 合 态 Fe3C, M n3C, Cr3C2, W C, M oC等形状：两种形状：

7、两种 碳是对钢性能起决议作用的元素。碳在钢中可作为硬碳是对钢性能起决议作用的元素。碳在钢中可作为硬化剂和加强剂，正是由于碳的存在，才干用热处置的化剂和加强剂，正是由于碳的存在，才干用热处置的方法来调理和改善其机械性能。方法来调理和改善其机械性能。 对存在形状的影响对存在形状的影响 灰口生铁，石墨灰口生铁，石墨C多，软而韧多，软而韧 白口生铁，化合物白口生铁，化合物C多，硬而脆多，硬而脆 碳素钢据碳素钢据C 含量分三类，低、中、高碳素钢含量分三类，低、中、高碳素钢按含碳量分钢低碳钢 1.7% （1.7 - 4%）二硅二硅 1、来源、来源 由原料矿石引入或脱氧及特殊需求而有意参由原料矿石引入或脱氧

8、及特殊需求而有意参与。与。 2、形状、形状主要以硅化物：主要以硅化物：FeSi 、MnSi 、FeMnSi 存存在在在高硅钢中，一部分以在高硅钢中，一部分以SiC存在，也有时构存在，也有时构成固熔体或硅酸盐。成固熔体或硅酸盐。3、性能、性能 (1)加强钢的硬度、弹性加强钢的硬度、弹性及强度，提高抗氧化才及强度，提高抗氧化才干及耐酸性干及耐酸性 (2) 促使促使C以游离态石墨以游离态石墨形状，使钢高于流动性，形状，使钢高于流动性，易于铸造易于铸造 (3) 类型类型 a 普通生铁或碳素钢普通生铁或碳素钢Si含量含量0.8% 碳素钢碳素钢 Mn 0.3 0.8% 高锰钢高达高锰钢高达13% - 14

9、%如含锰如含锰0.8% - 14%为各种型号的高锰钢，为各种型号的高锰钢，具有良好的弹性及耐腐蚀性。用于制造具有良好的弹性及耐腐蚀性。用于制造弹簧、齿轮、转轴、铁路道岔等。弹簧、齿轮、转轴、铁路道岔等。含含Mn 12% - 20%的铁合金为镜铁的铁合金为镜铁含含Mn 60% - 80%的铁合金为锰铁的铁合金为锰铁 上两种主要用于炼钢做脱硫剂上两种主要用于炼钢做脱硫剂SMn生成MnS反之 过量S和FeFeS四硫四硫 1 来源来源 :主要由焦炭或原料矿石引入钢铁主要由焦炭或原料矿石引入钢铁 2 形状形状 : 主要以主要以MnS或或FeS形状存在形状存在3 性能性能 使钢产生使钢产生“热脆性热脆性“

10、有害成分有害成分 缘由：为什么产生热脆性？缘由：为什么产生热脆性？ FeS的熔点较低，最后凝固，夹杂于钢铁的晶格的熔点较低，最后凝固，夹杂于钢铁的晶格之间。当加热压制钢铁时，之间。当加热压制钢铁时，FeS熔融，钢铁的晶熔融，钢铁的晶粒失去衔接作用而脆裂。粒失去衔接作用而脆裂。 五磷五磷 1 来源来源 ：由原料中引入，有时也为了特殊需求：由原料中引入，有时也为了特殊需求而有意参与而有意参与 2 形状：以形状：以Fe2P或或Fe3P形状存在形状存在 3 性能：磷化铁硬度较强，以致钢铁难于加工，性能：磷化铁硬度较强，以致钢铁难于加工，并使钢铁产生并使钢铁产生“冷脆性冷脆性也是有害杂质作用。也是有害杂

11、质作用。 P 流动性流动性 易铸造易铸造 并可防止在轧钢时并可防止在轧钢时轧辊与压件粘合轧辊与压件粘合 。在特殊情况下常有意参与一定。在特殊情况下常有意参与一定量量P达此目的。达此目的。 4. 类型类型 : 生铁生铁 P0.3% 普通碳素钢普通碳素钢0.06% 优质钢优质钢0.03% 特殊用途：轧辊钢高达特殊用途：轧辊钢高达 0.4 0.5% 炼钢或铸钢用的磷铁炼钢或铸钢用的磷铁 15 20%之间之间. CSiMnSP形形态态 固溶体固溶体碳化物碳化物Fe3C, Mn3C, Cr3C, WC, MoC.游离石墨碳游离石墨碳主要硅化物：主要硅化物：FeSi,MnSi高碳钢部分高碳钢部分SiC有时

12、固熔体或有时固熔体或硅酸盐硅酸盐 MnC, MnS,FeMnSi 固熔固熔体体MnS ,FeSFe2P , Fe3P来来源源焦炭焦炭原料矿石；脱原料矿石；脱氧或特殊需氧或特殊需要加入要加入原料矿原料矿石；作石；作脱硫脱脱硫脱氧剂氧剂焦炭或焦炭或原料矿原料矿石引入石引入原料引原料引入；特入；特殊需要殊需要加入加入各元素在钢中的形状和作用表各元素在钢中的形状和作用表硬度硬度高高低低 产生热脆产生热脆性性产生冷脆性产生冷脆性延展性韧性延展性韧性熔点熔点钢中钢中S0.05%生铁生铁0.35%生铁生铁P0.3% 一般碳素一般碳素钢钢0.06% 优质钢优质钢0.03%轧轧辊钢高达辊钢高达 0.4 0.5%

13、磷铁磷铁 15 20%之间之间弹性强度抗弹性强度抗氧化性氧化性流动性流动性易于铸造易于铸造（促使（促使C以游离态）以游离态）易于铸造防易于铸造防止轧辊轧止轧辊轧件间粘合件间粘合抗酸碱性抗酸碱性检测意义检测意义决定钢铁型号及决定钢铁型号及用途主要指标用途主要指标直接影响钢铁性直接影响钢铁性能控制一定量能控制一定量有害成分严格降至一定量有害成分严格降至一定量三三 、 检测意义检测意义 综上所述，综上所述， 1. C是确定钢铁型号及用途是确定钢铁型号及用途主要目的；主要目的； 2. Si、Mn直接影响钢铁性能直接影响钢铁性能(有益的有益的)控制一定量；控制一定量； 3. S、P有害成分有害成分 严厉

14、降至一定量；严厉降至一定量； 因此，对于生铁和碳素钢：因此，对于生铁和碳素钢：C、Si、Mn、S、P等五种元素的等五种元素的 含量是冶金或机械工业化验室日常消费控制的重要目的。含量是冶金或机械工业化验室日常消费控制的重要目的。7.2 碳的测定碳的测定 测定各种形状的碳属于相分析；在成分分测定各种形状的碳属于相分析；在成分分析中，普通钢样只测定总碳量。生铁试样析中，普通钢样只测定总碳量。生铁试样除测定总碳量外，常分别测定游离碳和化除测定总碳量外，常分别测定游离碳和化合碳的含量。合碳的含量。总碳量的测定方法总碳量的测定方法 方法有很多，但通常都是将试样置于高温氧气流方法有很多，但通常都是将试样置于

15、高温氧气流中熄灭，使之转化为二氧化碳再用适当方法测定。中熄灭，使之转化为二氧化碳再用适当方法测定。 归纳起来可分为三大类：归纳起来可分为三大类： 物理法、物理法、 化学法、化学法、 物理化学法；物理化学法；熄灭熄灭- -气体容积法气体容积法( (气体容量法气体容量法) ) “ “熄灭熄灭- -气体容积法气体容积法是目前国内外广泛采用是目前国内外广泛采用的规范方法。的规范方法。 1. 1.本法本钱低，有较高的准确度，测得结果是本法本钱低，有较高的准确度，测得结果是总碳量的绝对值。总碳量的绝对值。 2. 2.其缺陷是要求有较熟练的操作技巧，分析时其缺陷是要求有较熟练的操作技巧，分析时间较长，对低碳

16、试样测定误差较大。间较长，对低碳试样测定误差较大。一方法原理一方法原理 试样在试样在12001300的高温的高温O2气流中熄气流中熄灭，钢铁中的碳被氧化生成灭，钢铁中的碳被氧化生成CO2: C + O2 = CO2 4Fe3C + 13O2 = 4CO2 + 6Fe2O3 Mn3C +3O2 = CO2 + Mn3O 3FeS +5O2 = Fe3O4 +3SO2 3MnS + 5O2= Mn3O4 + 3SO2一一 方法原理方法原理 生成的生成的CO2与过剩的与过剩的O2经导管引入量气管，测经导管引入量气管，测定容积，然后经过装有定容积，然后经过装有KOH溶液的吸收器，吸收其溶液的吸收器，吸

17、收其中的中的CO2 CO2十十2KOH = K2CO3十十H2O 剩余的剩余的O2再前往量气管中，根据吸收前后容积再前往量气管中，根据吸收前后容积之差，得到之差，得到CO2的容积，据此计算出试样中碳的质的容积，据此计算出试样中碳的质量分数。量分数。二主要试剂二主要试剂 1.氢氧化钾吸收剂溶液氢氧化钾吸收剂溶液(400g/L)； 2.除硫剂除硫剂: 活性二氧化锰活性二氧化锰(粒状粒状)或钒酸银或钒酸银(AgVO3 )。 2.1 钒酸银；钒酸银； 2.2 活性氧化锰；活性氧化锰； 3. 酸性氯化钠溶液酸性氯化钠溶液250g/L； 4. 助熔剂助熔剂 : 锡粒锡粒(或锡片或锡片)、铜、氧化铜、纯铁粉

18、。、铜、氧化铜、纯铁粉。 5.高锰酸钾溶液高锰酸钾溶液40g/L； 6.甲基橙指示剂甲基橙指示剂2g/L。 图图1 气体容量法定碳安装气体容量法定碳安装l.氧气瓶，氧气瓶，2.氧气表，氧气表，3.缓冲瓶，缓冲瓶，4、5.洗气瓶，洗气瓶，6.枯燥塔，枯燥塔，7.玻玻璃磨口塞璃磨口塞,8.管式炉，管式炉，9.熄灭管，熄灭管，10.除硫管除硫管,11.容量定碳仪容量定碳仪(包括包括: 冷凝管冷凝管a 、量气管、量气管b、水准瓶、水准瓶c、吸收瓶、吸收瓶d、小旋塞、小旋塞e、三通旋塞、三通旋塞f、，、，l2.球形枯燥管，球形枯燥管，13.瓷舟瓷舟,14.温度自动控制器温度自动控制器. 15. 供氧旋供

19、氧旋塞塞三仪器三仪器四分析步骤四分析步骤 1.将炉温升至将炉温升至12000，检查管路及活塞能否漏气，安装能否正常，提，检查管路及活塞能否漏气，安装能否正常，提升水准瓶，将量气管充溢酸性溶液，熄灭规范样品，检查仪器及操作。升水准瓶，将量气管充溢酸性溶液，熄灭规范样品，检查仪器及操作。 2.称取适量试样含碳称取适量试样含碳1.5%以下称取以下称取0.50002.0000g，含碳，含碳1.5%以上称取以上称取0.20000.5000g，平铺于瓷舟中，覆盖适量助熔剂约，平铺于瓷舟中，覆盖适量助熔剂约0.2g，翻开玻，翻开玻璃磨口塞，将瓷舟放入瓷管内，用长钩推至高温处，立刻塞紧磨口塞。璃磨口塞，将瓷舟

20、放入瓷管内，用长钩推至高温处，立刻塞紧磨口塞。 3.预热预热1 min，使冷凝管与量气管相通，以，使冷凝管与量气管相通，以2L/min速度通入氧气，将水准速度通入氧气，将水准瓶渐渐下移；瓶渐渐下移；4.待试样熄灭终了，将水准瓶立刻收到标尺的零点位置。当酸性氯化钠溶液待试样熄灭终了，将水准瓶立刻收到标尺的零点位置。当酸性氯化钠溶液液面下降到接近标尺零点位置时，迅速停顿供氧。液面下降到接近标尺零点位置时，迅速停顿供氧。5.液面对准零点，转动活塞，使量气管与吸收器相通，提高水准瓶位置，将液面对准零点，转动活塞，使量气管与吸收器相通，提高水准瓶位置，将气体全部压入吸收瓶；再降低水准瓶，水准瓶与量气瓶液

21、面平衡时，读气体全部压入吸收瓶；再降低水准瓶，水准瓶与量气瓶液面平衡时，读取量气管上刻度、温度、大气压。取量气管上刻度、温度、大气压。( (五五) )测定条件测定条件 1试样的熄灭程度试样的熄灭程度 熄灭温度熄灭温度 ;助熔剂降低熄灭温度助熔剂降低熄灭温度;通通O2速度速度 2硫的干扰及消除硫的干扰及消除 在高温在高温O2气流中熄灭时，试样中硫也转化为气流中熄灭时，试样中硫也转化为SO2： 假设生成的假设生成的SO2，在吸收前未能除去，同样被，在吸收前未能除去，同样被KOH溶液吸溶液吸收，干扰碳的测定。常用收，干扰碳的测定。常用MnO2、AgVO3除去混合气体中除去混合气体中的的SO2224M

22、nOSOMnSO322244232()AgVOSOOAg SOVOSO硫酸钒酰淀粉水溶液吸收，碘规范溶液滴定。淀粉水溶液吸收，碘规范溶液滴定。3.测定中应留意的问题测定中应留意的问题 1助熔剂中含碳量普通不超越助熔剂中含碳量普通不超越0.005% ; 2 样品的放置要均匀地铺在熄灭舟中样品的放置要均匀地铺在熄灭舟中; 3 定碳仪应安装在室温较正常的地方定碳仪应安装在室温较正常的地方(间隔高温炉约间隔高温炉约300500mm) ，防止，防止“温差温差；P163.4改换水准瓶所盛溶液、玻璃棉、除硫剂、氢氧化钾溶改换水准瓶所盛溶液、玻璃棉、除硫剂、氢氧化钾溶液后，均应作几次高碳试样，使二氧化碳饱和后

23、，才可进液后，均应作几次高碳试样，使二氧化碳饱和后，才可进展试样测定。展试样测定。5对测定含硫量较高的试样对测定含硫量较高的试样(大于大于0.2%)，应添加除硫剂，应添加除硫剂量或添加一个除硫管。量或添加一个除硫管。6吸收器、水准瓶内溶液以及混合气体三者的温吸收器、水准瓶内溶液以及混合气体三者的温度应根本一样，否那么将产生正负空白值。度应根本一样，否那么将产生正负空白值。7如分析完高碳试样后，应空通一次，才可以接如分析完高碳试样后，应空通一次，才可以接着做低碳试样分析。着做低碳试样分析。8当洗气瓶中硫酸体积显著添加及二氧化锰变白当洗气瓶中硫酸体积显著添加及二氧化锰变白时，阐明已失效，应及时改换

24、。时，阐明已失效，应及时改换。9 察看试样能否完全熄灭，如熄灭不完全，需重察看试样能否完全熄灭，如熄灭不完全，需重新分析。新分析。分析结果计算分析结果计算 CS71型型C、S结合测定仪，量气管结合测定仪，量气管mL：(C)100%AVfGA温度温度16，1个大气压下，每毫升个大气压下，每毫升CO2的含碳质量，的含碳质量，g； 封锁液为酸性溶液时，封锁液为酸性溶液时，A=0.0005000g，封锁液为酸性，封锁液为酸性氯化钠溶液时，氯化钠溶液时，A=0.0005022gVCO2的实践体积，即吸收前后的体积之差，的实践体积，即吸收前后的体积之差，mLf温度、压力校正系数，温度、压力校正系数，f =

25、 V/V,即是将实践丈量条件下的即是将实践丈量条件下的体积体积V校正到温度校正到温度16，1个大气压下得体积个大气压下得体积V，不同封，不同封锁液其值不同；锁液其值不同；G试样质量，试样质量， g；A系数的由来？系数的由来？101.3273 16 22.26023.994101.3 1.813273VL312100.000500023.994g温度温度16，1个大气压下，每毫升个大气压下，每毫升CO2的含碳质量，的含碳质量，g，封锁，封锁液为酸性溶液时，液为酸性溶液时，A=0.0005000g。1 mol CO2在规范形状下的体积为在规范形状下的体积为22.260L，16 时饱和水蒸时饱和水蒸

26、气压力为气压力为1.813 kPa，那么，那么1 mol CO2在在16，1个大气压下，个大气压下，在在水面上的体积水面上的体积V为：为：故故CO2在在16，1个大气压下，每毫升含碳的质量为：个大气压下，每毫升含碳的质量为：校正系数校正系数 f 的计算：的计算：气体体积在水面上测定，所以求气体体积在水面上测定，所以求CO2体积时要扣除饱和水蒸体积时要扣除饱和水蒸气体积。由于测定时读出的温度、压力与量气管上的温度、气体积。由于测定时读出的温度、压力与量气管上的温度、压力不同，因此要加以校正。压力不同，因此要加以校正。校正系数可以从校正系数可以从“温度压力校正表温度压力校正表中查出，也可以由气态中

27、查出，也可以由气态方方程计算：程计算：设测定时，温度、压力、体积分别为设测定时，温度、压力、体积分别为t 、P kPa、V mL，饱和蒸汽压为饱和蒸汽压为b kPa。V为为16，1个大气压下的个大气压下的CO2体积体积:101.3 1.813273.216273.216273.22.905273.2101.3 1.813273.2PbVVtVPbPbfVtt熄灭熄灭-非水滴定法非水滴定法 一、方法原理：一、方法原理：试样在试样在11501300oC的高温氧气炉中熄灭，生成的气体经过除硫管除去二的高温氧气炉中熄灭，生成的气体经过除硫管除去二氧化硫后，导入乙醇氧化硫后，导入乙醇-乙醇胺非水有机溶剂

28、中，以加强乙醇胺非水有机溶剂中，以加强CO2的酸度；乙醇胺的酸度；乙醇胺吸收吸收CO2生成生成2-羟基乙基胺甲酸；以百里酚酞羟基乙基胺甲酸；以百里酚酞-甲基红为指示剂，用乙醇钾甲基红为指示剂，用乙醇钾规范溶液滴定至溶液呈稳定的蓝色时为终点。规范溶液滴定至溶液呈稳定的蓝色时为终点。25252C H OHKOHC H OKH O222424CONH C H OHHOC H NHCOOH242525224HOC H NHCOOHC H OKC H OCOOKNH C H OH7.3 磷的测定磷的测定 钢铁中磷的测定方法有分量法、滴定法、光度法。钢铁中磷的测定方法有分量法、滴定法、光度法。 34472

29、4262()() 4 12H O)PH PONHMo OH O34磷 磷酸 钼酸铵 磷钼酸( H PO中文名中文名称称分子式分子式分子分子量量二钼酸二钼酸铵铵(NH4)2Mo2O7339.98四钼酸四钼酸铵铵(NH4)2Mo4O132H2O663.90七七(仲）仲）钼钼酸酸铵铵(NH4)6Mo7O244H2O1235.96钼酸铵组成不固定，主要是仲钼酸铵。钼酸铵组成不固定，主要是仲钼酸铵。 一、分量法：一、分量法： “磷钼酸铵法磷钼酸铵法和和“磷酸铵镁法磷酸铵镁法磷钼酸铵法磷钼酸铵法在强酸性溶液中，正磷酸与过量的钼酸铵生成在强酸性溶液中，正磷酸与过量的钼酸铵生成“磷钼酸铵沉磷钼酸铵沉淀淀，于，

30、于110左右枯燥后称量左右枯燥后称量NH43 P (Mo3O10)4或在或在400500灼烧至恒重灼烧至恒重(P2O524MoO3)磷酸铵镁法磷酸铵镁法在氨性溶液中，正磷酸生成在氨性溶液中，正磷酸生成MgNH4PO46H2O沉淀，灼烧沉淀，灼烧成成Mg2P2O7称量。称量。磷酸铵镁磷酸铵镁(MgNH4PO46H2O)俗称鸟粪石俗称鸟粪石MAP，是一种非常复杂的晶，是一种非常复杂的晶体化合物。水中体化合物。水中pH值的变化对其生成反响有很大影响，随值的变化对其生成反响有很大影响，随pH值的变化，值的变化，水中的水中的NH4+、Mg2+和和PO4-3浓度不断变化，当这三种离子的活度积超越浓度不断变

31、化，当这三种离子的活度积超越了磷酸铵镁的溶度积常数了磷酸铵镁的溶度积常数(Ksp)时，溶液过饱和然后发生沉淀。时，溶液过饱和然后发生沉淀。磷酸铵镁的溶度积常数磷酸铵镁的溶度积常数(3.8910-107.0810-14)。 二、容量法：二、容量法： “磷钼酸铵酸碱滴定法磷钼酸铵酸碱滴定法和和“磷钼酸喹啉磷钼酸喹啉-酸碱滴定法酸碱滴定法磷钼酸铵磷钼酸铵-酸碱滴定法酸碱滴定法在在NH4+存在下，以磷钼酸铵方式沉淀磷，沉淀存在下，以磷钼酸铵方式沉淀磷，沉淀经洗涤后溶解于知过量的经洗涤后溶解于知过量的NaOH规范溶液中，剩余规范溶液中，剩余NaOH以酚酞作指示剂，以酚酞作指示剂，用硝酸规范溶液滴定。用硝

32、酸规范溶液滴定。用于铁、铁矿石中磷的测定。用于铁、铁矿石中磷的测定。磷钼酸喹啉磷钼酸喹啉-酸碱滴定法酸碱滴定法以磷钼酸喹啉方式沉淀磷，沉淀经洗涤后溶以磷钼酸喹啉方式沉淀磷，沉淀经洗涤后溶解于知过量的解于知过量的NaOH规范溶液中，剩余规范溶液中，剩余NaOH以酚酞以酚酞-百里酚蓝作指示剂，百里酚蓝作指示剂，用盐酸规范溶液滴定。用盐酸规范溶液滴定。该法反响完全，干扰少，广泛用于常量磷的测定，如磷肥中有效磷的含量，该法反响完全，干扰少，广泛用于常量磷的测定，如磷肥中有效磷的含量，或检测洗涤剂中磷的含量。或检测洗涤剂中磷的含量。三、分光光度法：三、分光光度法： 磷钼蓝分光光度法磷钼蓝分光光度法分光光

33、度法以分光光度法以“杂多酸杂多酸的构成为根底。的构成为根底。杂多酸杂多酸指由两种或两种以上的简单分子的酸组成的一类复杂的多元酸的指由两种或两种以上的简单分子的酸组成的一类复杂的多元酸的总称。总称。它是一类特殊的配合物，它是一类特殊的配合物，“多多是指构成的多元酸分子中有是指构成的多元酸分子中有2个或个或2个以上的个以上的酸酐，酸酐，“杂杂是指这些酸酐的种类不同。是指这些酸酐的种类不同。分析中运用最多的是以分析中运用最多的是以“磷、锗、砷磷、锗、砷作为中心原子，与常见的：作为中心原子，与常见的：22222427427326,MoOMo OWOW OVOV O或或或4310482767276727

34、6() () () () H Si Mo OH Si Mo OHP Mo OHAs Mo O硅钼杂多酸：或磷钼杂多酸：砷钼杂多酸：构成构成12-杂多酸：杂多酸：许多低元醇、醛、酮、酸和酯是杂多酸的良好溶剂，可利用某许多低元醇、醛、酮、酸和酯是杂多酸的良好溶剂，可利用某些有机溶剂将被测元素构成的杂多酸进展分别和富集，如低磷些有机溶剂将被测元素构成的杂多酸进展分别和富集，如低磷含量试样的测定。含量试样的测定。测定磷时，分解试样不能直接用盐酸或硫酸等复原性酸会导测定磷时，分解试样不能直接用盐酸或硫酸等复原性酸会导致部分磷生成磷化氢致部分磷生成磷化氢PH3逸出而使结果偏低，必需运用逸出而使结果偏低，必

35、需运用氧化性酸，如硝酸或盐酸氧化性酸，如硝酸或盐酸-过氧化氢等。过氧化氢等。在处置过程中，应使磷以正磷酸方式存在，防止产生聚合态磷在处置过程中，应使磷以正磷酸方式存在，防止产生聚合态磷酸。酸。NaF-SnCl2复原复原-磷钼蓝分光光度法：磷钼蓝分光光度法：一、测定原理：一、测定原理：钢铁中的金属磷化物，经硝酸分解后，转化为正磷酸或亚磷酸，钢铁中的金属磷化物，经硝酸分解后，转化为正磷酸或亚磷酸，以高锰酸钾氧化碳化物和亚磷酸，使磷全部转化为正磷酸：以高锰酸钾氧化碳化物和亚磷酸，使磷全部转化为正磷酸：333 3342333 3332333343323419()31416133()4552465223

36、Fe PHNOFe NOH PONOH OFe PHNOFe NOH PONOH OH POKMnOHNOH POKNOMnNOH O 344243727643212()24 () 2412H PONHMoOHNOHP Mo ONH NOH O7276272752542 () 24 () ()22HP Mo OSnClHClHP Mo OMo OSnClH O过量的高锰酸钾用亚硝酸钠复原。适当条件下，参与过量的高锰酸钾用亚硝酸钠复原。适当条件下，参与(NH4)2MoO4使之与磷使之与磷酸作用生成磷钼杂多酸磷钼黄：酸作用生成磷钼杂多酸磷钼黄：再以再以NaF-SnCl2溶液将杂多酸复原为磷钼杂多蓝

37、，在溶液将杂多酸复原为磷钼杂多蓝，在660 nm 处测定。处测定。许多低元醇、醛、酮、酸和酯是杂多酸的良好溶剂，可利用某许多低元醇、醛、酮、酸和酯是杂多酸的良好溶剂，可利用某些有机溶剂将被测元素构成的杂多酸进展分别和富集，如低磷些有机溶剂将被测元素构成的杂多酸进展分别和富集，如低磷含量试样的测定。含量试样的测定。测定磷时，分解试样不能直接用盐酸或硫酸等复原性酸会导测定磷时，分解试样不能直接用盐酸或硫酸等复原性酸会导致部分磷生成磷化氢致部分磷生成磷化氢PH3逸出而使结果偏低，必需运用逸出而使结果偏低，必需运用氧化性酸，如硝酸或盐酸氧化性酸，如硝酸或盐酸-过氧化氢等。过氧化氢等。在处置过程中，应使

38、磷以正磷酸方式存在，防止产生聚合态磷在处置过程中，应使磷以正磷酸方式存在，防止产生聚合态磷酸。酸。二、磷钼杂多酸二、磷钼杂多酸P-Mo黄的生成条件：黄的生成条件： 1.酸度：控制在酸度：控制在0.71.4mol/L硝酸溶液最正确酸度，普硝酸溶液最正确酸度，普通为通为1.2mol/L； 酸度太低会生成硅钼杂多酸，干扰磷的测定；强酸或强碱酸度太低会生成硅钼杂多酸，干扰磷的测定；强酸或强碱溶液中，杂多酸会降解成磷酸根和钼酸根离子；溶液中，杂多酸会降解成磷酸根和钼酸根离子； 2.温度：常温下杂多酸生成速度慢，加热可提高反响速率，温度：常温下杂多酸生成速度慢，加热可提高反响速率，但不能煮沸；但不能煮沸；

39、 实践操作时，首先煮沸除去氮的氧化物，之后立刻参与钼实践操作时，首先煮沸除去氮的氧化物，之后立刻参与钼酸铵，在热溶液中反响生成杂多酸。酸铵，在热溶液中反响生成杂多酸。三、三、P-Mo黄的复原：常用复原剂为黄的复原：常用复原剂为NaF-SnCl2 1.酸度：适宜在酸度：适宜在0.81.1mol/L硝酸溶液中，普通为硝酸溶液中，普通为0.8mol/L； 酸度低于酸度低于0.7mol/L，过量的钼酸铵也被复原，产生干扰；酸，过量的钼酸铵也被复原，产生干扰；酸度在度在1.11.6mol/L时，杂多酸只是部分复原；酸度高于时，杂多酸只是部分复原；酸度高于1.6mol/L时，时，无蓝色产生；无蓝色产生；

40、故实践操作时，杂多酸在故实践操作时，杂多酸在0.71.4mol/L浓度生成后，立刻降浓度生成后，立刻降低其酸度有利于复原及色泽稳定参与钼酸铵后立刻参与大量低其酸度有利于复原及色泽稳定参与钼酸铵后立刻参与大量NaF-SnCl2溶液溶液0.8mol/L HNO3； 2.温度：温度不同，产物吸光度不同；温度降低时，吸光度温度：温度不同，产物吸光度不同；温度降低时，吸光度也显著降低。也显著降低。 实践操作时，在实践操作时，在90oC左右参与复原剂，即参与钼酸铵后立刻左右参与复原剂，即参与钼酸铵后立刻加加NaF-SnCl2，随即用冷水冷却。，随即用冷水冷却。 3.复原剂用量：复原剂用量：SnCl2的量应

41、准确参与，保证磷钼黄全部定量的量应准确参与，保证磷钼黄全部定量地复原为磷钼蓝，略微过量一点即可；地复原为磷钼蓝，略微过量一点即可； SnCl2过多，磷钼蓝会进一步复原为低价钼，过量的钼酸铵过多，磷钼蓝会进一步复原为低价钼，过量的钼酸铵也被复原，导致结果偏高；也被复原，导致结果偏高； SnCl2过少，那么会导致颜色不稳定；过少，那么会导致颜色不稳定； 复原剂中参与复原剂中参与NaF的目的：的目的： 1与产物与产物Sn4+结合，加强结合，加强Sn2+的复原才干；的复原才干； 2与与 Fe3+结合，抑制结合，抑制Fe3+与与SnCl2的反响；的反响； 3可与可与Si、W、Nb、Ti、Zr等构成配位化

42、合物，消除干扰等构成配位化合物，消除干扰NaF必需足量，但不能过量太多，否那么会破坏磷钼蓝；必需足量，但不能过量太多，否那么会破坏磷钼蓝； 4.氮氧化合物：可破坏磷钼蓝，使溶液褪色严重；还会与氮氧化合物：可破坏磷钼蓝，使溶液褪色严重；还会与高锰酸钾反响；高锰酸钾反响； 试样中原有的氮氧化合物，实践操作中可加热煮沸或加尿试样中原有的氮氧化合物，实践操作中可加热煮沸或加尿素除去；素除去； 以亚硝酸钠除去剩余高锰酸钾，过量的亚硝酸钠也应加尿以亚硝酸钠除去剩余高锰酸钾，过量的亚硝酸钠也应加尿素除去；素除去；242232422322223222222255244434222()23MnONOH OMnN

43、OHHNOKMnOMnOOKNOH ONOMnOHMnNOH OHNOCO NHCONH O四、磷钼蓝的形状：四、磷钼蓝的形状： 1.纯蓝型纯蓝型无无Fe3+存在时，该形状稳定，但灵敏度低；存在时，该形状稳定，但灵敏度低； 2.天蓝型天蓝型存在存在Fe3+时，纯蓝型不稳定，转变为灵敏度较时，纯蓝型不稳定，转变为灵敏度较高的天蓝型；高的天蓝型； 转化速度随温度升高而加快，转化速度随温度升高而加快，5570oC只需只需23min通常以天蓝型为测定形状，在通常以天蓝型为测定形状，在Fe3+存在下，参与存在下，参与NaF-SnCl2后，后，在在55oC左右放置左右放置35min，转化为稳定的天蓝型，再

44、迅速流水冷，转化为稳定的天蓝型，再迅速流水冷却，可稳定却，可稳定3h以上。以上。一、硅的测定原理一、硅的测定原理 试样用稀酸溶解后，使硅转化为可溶性硅酸试样用稀酸溶解后，使硅转化为可溶性硅酸: 3FeSi+l6HNO3 = 3Fe(NO3)3+3H4SiO4+7NO+2H2O FeSi+H2SO4+4H2O = FeSO4+H4SiO4+3H2 1加高锰酸钾来氧化碳化物，再加亚硝酸钠复原过量的高加高锰酸钾来氧化碳化物，再加亚硝酸钠复原过量的高锰酸钾；锰酸钾； 2在弱酸性溶液中，参与钼酸，使其与在弱酸性溶液中，参与钼酸，使其与H4SiO4原硅酸原硅酸反响生成氧化型的黄色硅钼杂多酸反响生成氧化型的

45、黄色硅钼杂多酸(“硅钼黄硅钼黄)； 3在草酸的作用下，用硫酸亚铁铵将其复原为在草酸的作用下，用硫酸亚铁铵将其复原为“硅钼蓝硅钼蓝:H4SiO4 + 12H2MoO4 = H8Si(Mo2O7)6+10H2O H8Si(Mo2O7)6+4FeSO4+2H2SO4 H8 Si(Mo2O7)5Mo2O5+2Fe2(SO4)3+2H2O于波长于波长810nm处测定硅钼蓝的吸光度。处测定硅钼蓝的吸光度。本法适用于铁、碳钢、低合金钢中本法适用于铁、碳钢、低合金钢中0.030l.00%酸酸溶硅含量的测定。溶硅含量的测定。 酸液显色硅钼黄H2C2O4提高酸度消除P、As干扰Fe2+还原为硅钼蓝比色测定二、主要

46、试剂与仪器二、主要试剂与仪器 1 试剂试剂 1纯铁硅的含量小于纯铁硅的含量小于0.002%； 2钼酸铵溶液钼酸铵溶液50g/L； 3草酸溶液草酸溶液(50g/L) 4硫酸亚铁铵溶液硫酸亚铁铵溶液(60g/L)； 5硅规范溶液硅规范溶液(20g/mL) 2仪器仪器 721等类型的光度计。等类型的光度计。三、分析步骤三、分析步骤1称取试样称取试样0.1g左右，置于左右，置于150mL烧杯中。参与烧杯中。参与30mL硫酸硫酸(1+17)，低温缓慢加热不要煮沸至试样完全溶解并不，低温缓慢加热不要煮沸至试样完全溶解并不断补充蒸发失去的水分。断补充蒸发失去的水分。2煮沸，滴加高锰酸钾溶液煮沸，滴加高锰酸钾

47、溶液40g/L)至析出二氧化锰水合物至析出二氧化锰水合物沉淀。沉淀。3再煮沸约再煮沸约l min，滴加亚硝酸钠溶液，滴加亚硝酸钠溶液(100g/L)至实验溶液清至实验溶液清亮，继续煮沸亮，继续煮沸lmin2min(如有沉淀或不溶残渣，趁热用中如有沉淀或不溶残渣，趁热用中速滤纸过滤，用热水洗涤速滤纸过滤，用热水洗涤)。4冷却至室温，将实验溶液移入冷却至室温，将实验溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。至刻度，混匀。5移取移取10.00mL上述实验溶液二份，分别置于上述实验溶液二份，分别置于50mL容量瓶容量瓶中中(一份作显色溶液用，一份作参比溶液用一份作显色溶液用，

48、一份作参比溶液用) 显色溶液显色溶液小心参与小心参与5.0mL钼酸铵溶液，混匀。放置钼酸铵溶液，混匀。放置15min或沸水浴中加热或沸水浴中加热30s，参与，参与l0mL的草酸溶液，混匀。的草酸溶液，混匀。待沉淀溶解后待沉淀溶解后30s内，参与内，参与5.0mL的硫酸亚铁铵溶液，用的硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。水稀释至刻度，混匀。 参比溶液参比溶液参与参与5.0mL钼酸铵溶液、钼酸铵溶液、10.0mL草酸溶液、草酸溶液、5.0mL硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。 将显色溶液移入将显色溶液移入lcm吸收皿中，以参比溶液为参比，于分光吸收皿中，

49、以参比溶液为参比，于分光光度计波长光度计波长810nm处丈量溶液的吸光度值。对没有此波长范处丈量溶液的吸光度值。对没有此波长范围的光度计，可于围的光度计，可于680nm处丈量。处丈量。 任务曲线绘制任务曲线绘制 移取数份与知其硅含量的纯铁或低硅标样作低样。移取数份与知其硅含量的纯铁或低硅标样作低样。 移取移取0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00mL硅规范溶液硅规范溶液(20g/mL)，分别置于上述数份，分别置于上述数份低样中，以下按分析步骤进展。低样中，以下按分析步骤进展。 用硅规范溶液中硅量和纯铁中硅量之和为横坐标，用硅规范溶液中硅量和纯铁中硅量之和为横坐标，测得的吸光度值为纵坐标，绘制任务曲线。测得的吸光度值为纵坐标，绘制任务曲线。 硅的质量分数按下式计算：硅的质量分数按下式计算： VVmm161g/g10)Si(式中式中 m1从任务曲线上查得的硅量，从任务曲线上查得的硅量，g； V1移取实验溶液的体积，移取实验溶液的体积，mL； V实验溶液的总体积，实验溶液的总体积，mL m称样量，称样量，g。 Am ( g)m1 gA试试液液工工 作作 曲曲 线线v( g/50mL) 运用运用H2C2O4本卷须知：本卷须知： a 硅钼黄也能进一步被硅钼黄也能进