鋁合金添加劑鐵劑檢驗方法技術改進

馮 蕾

（酒鋼天成彩鋁有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100）

1 前言

鐵劑是一種鋁合金金屬添加劑，用75%的純金屬粉末和25%的助溶劑充分混合壓制而成，是代替Al-Fe 中間合金用于配制鋁合金的原輔材料，其中鐵含量約為（75±3）%。傳統的鐵劑檢測方法中需用氯化汞（劇毒），以除去多余的氯化亞錫。但氯化汞在反應中的量不易控制，而且還嚴重污染環境。本研究對鐵劑中鐵的檢驗進行研究改進，開發出一種可快速準確測定鐵劑中鐵含量的檢測方法，且該方法無毒無污染，操作簡便，完全能滿足實驗分析要求［1-2］。

2 實驗原理

樣品用鹽酸、氟化鉀、氯化亞錫分解，以鎢酸鈉為指示劑，用三氯化鈦將Fe3+還原成Fe2+至生成“鎢蘭”，再用重鉻酸鉀氧化至藍色消失。在酸性介質中，以二苯胺磺酸鈉為指示劑（二苯胺磺酸鈉為無色結晶還原劑，它的氧化態為藍紫色，還原態為無色），用重鉻酸鉀標準溶液滴定。首先氧化溶液中的Fe2+，當溶液中Fe2+氧化完全后，稍過量的重鉻酸鉀開始對二苯胺磺酸鈉進行氧化，使其成為氧化態藍紫色為滴定終點。根據重鉻酸鉀標準溶液消耗量，計算鐵含量［3］。

滴定反應過程為：6FeSO4+K2Cr207+7H2SO4=3Fe2（SO4）+K2SO4+Cr2（SO4）+7H2O。

3 實驗方法

3.1 所需試劑

氟化鉀（10%），保存在塑料瓶中。鹽酸（ρ1.19 g/mL）。氯化亞錫（6%）：稱取6 g氯化亞錫，加20 mL鹽酸，加熱溶解，用水稀釋至100 mL。硫磷混酸：將200 mL硫酸在不斷攪拌下，緩慢注入500 mL水中，再加入300 mL磷酸，混勻。鎢酸鈉（25%）：稱取25 g鎢酸鈉溶于適量水中（若渾濁需過濾），加5 mL磷酸用水稀釋至100 mL。三氯化鈦（1+19）：TiCl3+HCL+H2O=50+95+855。二苯胺磺酸鈉（4 g/L）。高錳酸鉀（0.4%）。重鉻酸鉀標準溶液（1/6K2Cr2O7：0.100 0 mol/L）。硫酸亞鐵銨（約0.05 mol/L）。

3.2 實驗步驟

稱取0.200 0 g 試樣于300 mL 錐形瓶中，加30 mL 濃鹽酸，10 mL10%氟化鉀，低溫加熱。同時滴加6%氯化亞錫保持溶液為淺黃色，繼續加熱至試樣完全溶解，并控制體積約為10 mL，取下冷卻。

加蒸餾水至溶液體積為100～150 mL，加15滴25%鎢酸鈉，滴加三氯化鈦（1+19）將溶液調至藍色，再滴加重鉻酸鉀標準溶液至溶液無色（此時不計重鉻酸鉀標準溶液讀數）。立即向溶液中加10 mL 硫磷混酸，3 滴二苯胺磺酸鈉（4 g/L），用重鉻酸鉀標準溶液滴定至穩定的紫色為終點，記錄消耗重鉻酸鉀標準溶液的體積V。

空白測定：按分析步驟同樣操作。在加硫磷混酸之前，加入6.00 mL硫酸亞鐵銨，滴定后記下重鉻酸鉀標準溶液的毫升數（V1）。再向溶液中加入6.00 mL 硫酸亞鐵銨，再以重鉻酸鉀標準溶液滴定至穩定紫色，記下滴定的毫升數（V2）。則V0=V1-V2，即為試劑空白。

3.3 結果計算

滴定反應式為：6Fe2++Cr2O72-+14H+=Fe3++2Cr3++7H2O。

鐵的百分含量按下式計算：

式中：V為滴定試樣消耗重鉻酸鉀溶液的體積，mL；V0為滴定空白消耗重鉻酸鉀標準溶液的體積，mL；G為試樣重，g；K=0.005 584（1 mL、0.100 0 mol/L 重鉻酸鉀標準溶液相當于鐵量，g）。

4 結果與討論

4.1 精密度實驗

按照上述方法，進行精密度實驗。在同一條件下同一人員對7個不同試樣進行11次測定，結果見表1，測定結果的相對標準偏差（RSD）良好。

表1 精密度實驗結果 %

4.2 對照實驗

隨機抽取5 個試樣，用傳統的氯化亞錫-二氯化汞法與新改進的測定方法對以上5 個鐵添加劑進行方法比對，測定結果見表2。

表2 比對實驗結果 %

由以上數據可以看出，5 個試樣使用兩種方法測定結果偏差良好，小于工藝要求±1%范圍，說明新研究方法可靠有效。

4.3 實驗注意事項

（1）實驗中加入氟化鉀和氯化亞錫可幫助試樣分解，氯化亞錫可還原試液中Fe3+為Fe2+。當氯化亞錫加入過量時，溶液由黃色變為無色，此時可滴加高錳酸鉀溶液氧化過量的Sn2+至試液呈黃色。加熱煮沸，重新還原至溶液淺黃色，則過量的Sn2+被去除。

（2）試樣未滴定前，需用三氯化鈦保持溶液一直為藍色，以免Fe2+被空氣中的氧氣氧化為Fe3+，造成實驗結果不穩定。

（3）氧化、還原和滴定時，溶液的溫度控制在20～40 ℃較好。

（4）用三氯化鈦將試液滴至藍色，再滴加重鉻酸鉀標準溶液至無色（此時不計重鉻酸鉀標準溶液讀數）時，要立即加入硫磷混酸。因為硫酸能減緩空氣中氧氣對于Fe2+的氧化作用，且能控制溶液的酸度。磷酸能與Fe3+生成穩定、無色的Fe（HPO4）2-，可消除溶液中Fe3+的黃色，有利于終點的觀察。同時，磷酸的加入降低了Fe3+/Fe2+電對電位，使得二苯胺磺酸鈉變色點的電位落在滴定的電位突躍范圍之內，可減少終點誤差。

5 結語

實驗結果表明，新開發的檢驗方法檢驗數據的重復性、再現性良好，說明檢驗方法準確可靠、有效。應用該方法進行鐵劑中鐵含量的檢驗，不僅操作簡便，樣品溶解速度大大提高，而且實驗條件易于控制。實驗過程中所用化學試劑均安全易獲取，在縮短勞動工作時間的同時，可以完全避免劇毒藥品氯化汞的使用，既符合實驗室安全清潔環保的要求，又節能降耗。