硅鈣鐵合金中鋁、鈣元素測定方法的改進

摘 要：硅鈣鐵合金中鋁元素和鈣元素影響著硅鈣鐵合金的質量，而想要提高硅鈣鐵合金的質量，硅鈣鐵合金的質量隨著含有鋁元素和鈣元素的數量多少而變動，必須要對硅鈣鐵合金中是否含有鋁元素和鈣元素進行測定。文章分析了傳統的測定方法的缺點進行分析，然后詳細論述了改進后的測定方法。

關鍵詞：硅鈣鐵合金；鋁元素；鈣元素；測定方法；改進

中圖分類號：TG115.313 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）21-0173-01

硅鈣鐵合金中比較重要的兩個化學元素分別是鋁元素和鈣元素，鋁元素和鈣元素的含量決定了合金的質量，所以在國際貿易上對鋁元素的含量要求非常高。雖然對于合金中鋁元素和鈣元素的測定有一套傳統的方法，但是這套方法對于鋁元素和鈣元素的測定周期很長，而且測定的方式較為復雜，不利于快速準確的測定合金中鋁元素和鈣元素的含量。將傳統的測定方法進行改進和優化，能夠使得合金中鋁元素和鈣元素能夠更好更快的被檢測出來，并且使得同一化驗室的允許誤差與不同化驗室的允許誤差所檢測出來的誤差差值都很低[1]。

1 傳統測定方法的不足之處

在對硅鈣合金中鋁元素和鈣元素的測定中，由于鋁元素是具有雙重性質的元素，所以在對鋁元素的分離和測定時仍然還有一定的難度。傳統測定方法對鋁元素的測定采用的是“EDTA容量法”，但是這種方法有很多不足之處，例如：由于硅鈣鐵合金經過酸溶后又被高氯酸冒煙蒸發得接近干涸；用水溶解鹽類時，鋁鹽經常會由于水解而形成大量的離子，離子會干擾實驗的結果，導致實驗失敗或者結果誤差較大。傳統的鋁元素的測定方法有常用的“EDTA容量法”和“鉻天青S光度法”等，不過傳統的這幾種測定方法都具有操作復雜等缺點，在實驗中還需耗費大量的時間，而且測定中經常受到硅鈣合金中鐵、鋁等離子的干擾，導致實驗失敗或者實驗結果不準確。[2]

2 改進鋁元素的測定方法

采用氟鹽代替“EDTA容量法”進行測定。

2.1 實驗部分

①選擇實驗儀器。選擇可調式電爐、分析天平和可調式電熱板作為實驗儀器。

②選擇實驗藥品。實驗藥品，見表1。

其中乙酸乙酸鈉緩沖溶液pH值為5.9。

③樣品準備及測定范圍。將硅鈣鐵合金粉碎研磨使得能通過0.125 mm的篩孔；硅鈣鐵元素中鋁元素含量0.5%～5%。

2.2 實驗步驟

①稱0.25 g的合金。

②對合金做空白對照實驗。

③測定順序。

其一，將合金放入聚四氟乙烯燒杯，加入10 ml硝酸，再加氫氟酸，等合金溶解后加10 ml氫氟酸，再加入10 ml高氯酸，加熱直到高氯酸冒白煙，繼續蒸發到溶液漸干。

其二，燒杯冷卻到正常溫度，加入3 ml鹽酸加熱溶解，用濾紙過濾，用熱水清洗燒杯和濾紙，將溶液轉到250 ml容量瓶，加水稀釋到刻度。

其三，將50 ml溶液倒入300 ml錐形瓶，加25 mlEDTA溶液，攪勻后加3滴二甲酚橙指示劑，加氨水直到溶液呈淺藕色，再加乙酸溶液使淺藕色消失，立刻加10 ml乙酸乙酸鈉緩沖溶液加熱至沸點4 min，去掉錐形瓶冷卻到常溫，加3滴二甲酚橙指示劑，將乙酸鋅標準溶液加入直到溶液出現紅色。

其四，加30 ml氟化銨，加熱至沸3 min，冷卻至常溫，再加3滴二甲酚橙指示劑，用乙酸鋅滴定至溶液出現橘紅色，計量滴入乙酸鋅毫升。

其五，計算方法：AL=[C×（V1-V2）×26.98/1000]/m×r×100

其中：C是乙酸鋅濃度mol/L；V1是加氟化銨滴定所用的乙酸鋅；V2是空白實驗用掉的乙酸鋅；m是樣品質量；r是實驗分取比；26.98是AL摩爾質量26.98154取小數點后兩位[3]。

3 改進鈣元素的測定方法

主要對溶樣和消除干擾做出改進。

3.1 實驗準備

試驗需要準備的藥品見表2。

將0.05 g苯酚紅溶于80 ml水中和20 ml的乙醇中，而0.1 g鈣黃綠素和氯化鉀研磨成細。

3.2 溶樣實驗過程

實驗過程中溶樣是分析檢測的關鍵環節，可以使得分析結果出現錯誤。傳統的測定方法由于溶樣溫度過高，溶液易于氧化，經常在實驗中出現溶液飛濺現象，影響測定結果的正確性。傳統測定方法主要是用鐵增鍋、過氧化鈉進行溶樣，溶樣經常飛濺導致結果偏差，所以改進方法是用聚四氟乙烯燒杯、濃硝酸、氫氟酸溶解高氯酸，直到體積至1 ml，有效提高結果準確性。

3.3 實驗過程干擾分析

傳統的測定方法溶樣完成后直接進行滴定，而改進測定方法后將鐵元素用氨水分離出來后進行滴定。通過對傳統測定方法和改進測定方法的實驗比較發現，傳統測定方法不準確是溶液中含有大量的鐵元素，鐵元素影響了滴定過程，進而影響到實驗結果的準確性，所以改進后的方法又準確又簡單，適合推廣。

3.4 實驗過程和計算公式

將硅鈣合金取0.1 g加入100 ml的聚四氟乙烯燒杯中，加入濃硝酸10 ml，加氫氟酸溶解，再加入高氯酸5 ml，進行加熱直到冒煙且體積縮小到1 ml，然后將燒杯取下來之后冷卻至常溫。再加入鹽酸5 ml，加熱將鹽酸溶解，溶解后轉移到400 ml玻璃杯中，用水稀釋到200 ml的刻度，接著用氨水將鐵元素沉淀分離出去，過濾到500 ml的瓶里；將沉淀清洗，測量過濾液的容量，隨后再取200 ml濾液倒入燒杯，添加三乙醇胺10 ml、5滴苯酚紅、氫氧化鉀25 ml、一點鈣黃綠素，然后放在光線較暗的地方，將EDTA加入直到熒光綠不再出現。然后進行計算，計算公式為：

CA%=（CEDTA×V×0.04080）×100/（0.1 g×200/500）

其中，CEDTA是標定后DETA的準確濃度[4]。

4 結 語

通過對傳統鋁元素和鈣元素測定方法的改進，使得改進后對鋁元素的測定方法使數據準確、操作簡單、時間縮短，便于隨時進行測定分析；而通過對鈣元素測定方法中溶樣和過程干擾的改進，使得改進后的方法具有準確、簡單、快速等優點，同樣適合日常的測定。

參考文獻：

[1] 喬華.硅鈣鐵合金中鋁、鈣元素測定方法的改進[J].科技創新導報，2012，（31）.

[2] 曹宏燕.冶金材料儀器分析方法國內外標準的進展[J].冶金分析，2013，（1）.

[3] 趙淑云.進口粗煉含銅燒結物料中16種元素分析方法研究[D].烏魯木齊：新疆大學，2011.

[4] 董海成，王凡，牛素琴，等.ICP-AES法測硅鋁鋇鈣合金中的鋁鋇鈣[J].廣州化工，2014，（19）.