CN104535708A - 铝基复合造渣剂中全铝的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，将铝基复合造渣剂、碳酸钠、过氧化钠和氢氧化钠的混合物熔融得到熔融混合物；将所述熔融混合物用沸水提取后的提取液加热煮沸，然后稀释、定容、过滤，分液后得到待测溶液；向所述待测溶液中加入EDTA标准溶液；用硫酸铜标准溶液滴定所述待测溶液，采用PAN指示剂指示滴定终点；用硫酸铜标准溶液滴定空白样，采用PAN指示剂指示滴定终点；根据滴定的所述硫酸铜标准溶液的体积，采用

Description

铝基复合造渣剂中全铝的测定方法

技术领域

本发明涉及冶金分析领域，具体地说，涉及一种铝基复合造渣剂中全铝的测定方法。

背景技术

铝基复合造渣剂在冶炼工艺中主要用于高效薄板坯连铸连轧CSP连铸LF炉短周期生产，可满足Q345\Q235\SS400等钢种的生产需要。其不仅能够快速成渣，脱氧去硫、缩短冶炼周期，降低出站氧位，还能够减少铝线、硅铁等消耗，降低电耗，降低吨钢成本。铝基复合造渣剂主要由铝及其氧化物、氧化钙、氧化镁、二氧化硅等组成。其中，铝的准确含量起着非常重要的作用。目前，铝基复合造渣剂中全铝的分析尚无方法。此外，现有技术中，采取酸溶解法溶解铝基复合造渣剂试样时溶解不完全，酸溶解后处理残渣时易穿滤溶解效果也不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，具有良好的精密度和准确度。

本发明的技术方案如下：

一种铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于，包括：将铝基复合造渣剂、碳酸钠、过氧化钠和氢氧化钠的混合物熔融得到熔融混合物；将所述熔融混合物用沸水提取后的提取液加热煮沸，然后稀释、定容、过滤，分液后得到待测溶液；向所述待测溶液中加入EDTA标准溶液；用硫酸铜标准溶液滴定所述待测溶液，采用PAN指示剂指示滴定终点；用硫酸铜标准溶液滴定空白样，采用PAN指示剂指示滴定终点；根据滴定的所述硫酸铜标准 溶液的体积，采用得到铝基复合造渣剂中全铝的质量百分含量，其中V₀表示的是滴定所述空白样时消耗的所述硫酸铜标准溶液的体积，V表示的是滴定所述待测溶液时消耗的所述硫酸铜标准溶液的体积，T表示的是所述硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，m表示的是所述待测溶液对应的所述铝基复合造渣剂的质量。

进一步：所述用硫酸铜标准溶液滴定所述待测溶液的过程在pH值为4.5的条件下进行。

进一步，所述pH值为4.5的条件通过如下过程实现：向加入所述EDTA标准溶液的所述待测溶液中加入刚果红试纸；向所述待测溶液中加入盐酸直到所述刚果红试纸变为蓝色；向所述待测溶液中加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液并煮沸。

进一步，所述用硫酸铜标准溶液滴定所述待测溶液的过程包括：向煮沸后的所述待测溶液中加入所述PAN指示剂；用所述硫酸铜标准溶液第一次滴定所述待测溶液至所述待测溶液变为紫色，消耗的所述硫酸铜标准溶液的体积不记读数；向所述待测溶液中加入氟化钠固体，煮沸后加入所述PAN指示剂；用所述硫酸铜标准溶液第二次滴定所述待测溶液至所述待测溶液变为紫色，记录第二次消耗的所述硫酸铜标准溶液的体积V。

进一步：所述铝基复合造渣剂的质量为0.1500～0.2000g，所述碳酸钠的质量为1～2g，所述过氧化钠的质量为2g，所述氢氧化钠的质量为8g，所述熔融的温度为680～700℃，所述熔融的时间为10～15min。

进一步：所述铝基复合造渣剂和提取用的所述沸水的比例为1.5-2.5g/L，所述铝基复合造渣剂和定容后的所述提取液的比例为0.8g/L。

进一步：所述EDTA标准溶液的浓度为0.017～0.019mol/L。

进一步：所述盐酸为HCl和水的体积比为1:1的盐酸；所述乙酸-乙酸铵缓冲溶液和所述待测溶液的体积比为1:1。

进一步：所述硫酸铜标准溶液的浓度为0.017～0.019mol/L，所述PAN指示剂的浓度为1％。

进一步：煮沸所述乙酸-乙酸铵缓冲溶液后加入所述PAN指示剂8～10滴；所述氟化钠和所述待测溶液的比例为40～60g/L，煮沸所述氟化钠后加入所述PAN指示剂3～5滴。

本发明的技术效果如下：

本发明的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法采用强碱熔融试样、EDTA容量法测定铝基复合造渣剂中铝的含量，具有良好的精密度、准确度，完全可以满足现代生产和科研需要。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法的步骤如下：

步骤S1：将铝基复合造渣剂、碳酸钠、过氧化钠和氢氧化钠的混合物熔融得到熔融混合物。

具体地，铝基复合造渣剂的质量为0.1500～0.2000g，碳酸钠的质量为1～2g，过氧化钠的质量为2g，氢氧化钠的质量为8g。熔融的温度为680～700℃，熔融的时间为10～15min。步骤S1可以将反应物置于坩埚中在马弗炉中进行，当然本申请并不以此为限，也可以采用其它合适的装置。

步骤S1的目的是用碳酸钠、过氧化钠和强碱氢氧化钠将铝基复合造渣剂中的铝熔融并与铁、锰、钛、钙和镁等元素分离。

步骤S2：将熔融混合物用沸水提取后的提取液加热煮沸，然后稀释、定容、过滤、分液后得到待测溶液。

具体地，铝基复合造渣剂和提取用的沸水的比例为1.5-2.5g/L，优选为2g/L，铝基复合造渣剂和定容后的提取液的比例为0.8g/L。步骤S2用沸水提取的过程可以在烧杯中进行，当然本申请并不以此为限，也可以采用其它合适的装置。步骤S2定容的步骤优选在容量瓶中进行，当然本申请并不以此为限，也可以采用其它合适的装置。

步骤S2的目的是将铝提取到溶液中以便后续的滴定测量。

步骤S3：向待测溶液中加入EDTA标准溶液。

具体地，EDTA标准溶液的浓度为0.017～0.019mol/L，优选为0.018mol/L。EDTA的加入量根据待测溶液中铝的含量而定。

步骤S3的目的是通过向待测溶液中加入过量的EDTA，使之完全与待测溶液中的铝配位。

步骤S4：用硫酸铜标准溶液滴定待测溶液，采用PAN指示剂指示滴定终点。

具体地，步骤S4在pH值为4.5的条件下进行。其中，pH值为4.5的条件通过如下过程实现：

步骤S41：向加入EDTA标准溶液的待测溶液中加入刚果红试纸。

具体地，该刚果红试纸为一块即可。

步骤S42：向待测溶液中加入盐酸直到刚果红试纸变为蓝色。

具体地，盐酸为HCl和水的体积比为1:1的盐酸。用盐酸调节酸度时，如溶液混浊，表明EDTA标准溶液加入量不足，可再调至碱性补加适量EDTA标准溶液。

步骤S43：向待测溶液中加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液并煮沸。

具体地，乙酸-乙酸铵缓冲溶液和待测溶液的体积比为1:1。煮沸的过程中维持液体体积为100～150mL。煮沸的时间可以根据液体体积消耗程度适当调整，为使氟化钠与铝络合完全，加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液后煮沸的时间一般不小于3min。优选该乙酸-乙酸铵缓冲溶液的配置方法为：将77g乙酸铵水溶后加80mL乙酸，在1000mL容量瓶中稀释至刻度，摇匀。该乙酸-乙酸铵缓冲溶液的pH＝4.5。

具体地，步骤S4的过程具体包括如下的步骤：

步骤S44：向煮沸后的待测溶液中加入PAN指示剂。

步骤S45：用硫酸铜标准溶液第一次滴定待测溶液至待测溶液变为紫色，不记该步骤中消耗硫酸铜标准溶液的体积。

步骤S46：向待测溶液中加入氟化钠固体，煮沸后加入PAN指示剂。

步骤S47：用硫酸铜标准溶液第二次滴定待测溶液至待测溶液变为紫色，记录第二次消耗的硫酸铜标准溶液的体积V。

其中，步骤S44和S45的目的是以PAN为指示剂，用硫酸铜标准溶液回滴过量的EDTA。步骤S46的目的是加入氟化钠释放与铝配位的EDTA。步骤S47的目的是用硫酸铜标准溶液滴定，根据标准溶液消耗量，计算全铝的质量百分数。

具体地，该硫酸铜标准溶液的浓度为0.017～0.019mol/L，优选为0.018mol/L，该PAN指示剂的浓度为1％(即0.1g的PAN溶于100ml的无水乙醇)。步骤S44中加入PAN指示剂8滴。步骤S46中氟化钠和待测溶液的比例为40～60g/L。煮沸的过程中维持液体体积为100～150mL。煮沸的时间可以根据液体体积消耗程度适当调整，步骤S46中煮沸的时间一般不少于3min。加入PAN指示剂3～5滴，优选为3滴。

步骤S5：根据滴定的硫酸铜标准溶液的体积，采用 得到铝基复合造渣剂中全铝的质量百分含量，其中V₀表示的是滴定空白样时消耗的硫酸铜标准溶液的体积，V表示的是滴定待测溶液时消耗的硫酸铜标准溶液的体积，T表示的是硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，m表示的是待测溶液对应的所述铝基复合造渣剂的质量。其中，空白样从铝基复合造渣剂试样熔融步骤到滴定分析同步操作。

本发明通过强碱熔融试样完全熔融铝基复合造渣剂，通过EDTA容量法测定铝基复合造渣剂中的铝，具有良好的准确度。

下面通过对样品分解方法、样品熔融温度、样品熔融时间、共存元素干扰等实验进一步说明本方法。

1、分解铝基复合造渣剂方法的选择试验

称取铝基复合造渣剂试样0.2000g四份，分别采用以下四种方法进行溶解或者熔融实验：

方法一：加入10mL盐酸(HCl和水的体积比为1:1)、数滴H₂O₂，加热至H₂O₂分解完全，过滤进行残渣处理。

方法二：加入10mL盐酸(HCl和水的体积比为1:1)、3mLHNO₃溶解试样、3mLHClO₄冒烟尽干，加盐酸(HCl和水的体积比为1:1)溶解盐类，过滤进行残渣处理。

方法三：加入20mLNaOH(质量浓度20％)溶解试样。

方法四：加入1gNa₂CO₃、2gNa₂O₂、8gNaOH在680℃～700℃时熔融。

上述四种方法分解铝基造渣剂的结果如表1所示。

表1四种方法分解铝基造渣剂的结果

从表1的结果可知，采用方法四(即本发明的方法)分解铝基造渣剂的效果最好。

2、熔融铝基造渣剂的温度的试验

称取铝基复合造渣剂试样0.2000g，按本发明的方法进行试样熔融温度试验，结果如表2所示。

表2熔融温度试验结果

从表2的结果可知，熔融温度对铝基复合造渣剂的分解有一定的影响，在680℃～700℃时，样品分解状态良好、测定数据准确可靠。

3、熔融时间的试验

称取铝基复合造渣剂试样0.2000g，按本发明的方法进行试样熔融时间试验，结果如表3所示。

表3熔融时间试验结果

由表3的结果可知，熔融时间对铝基复合造渣剂的分解有一定的影响，在10min～15min时，样品熔解状态良好、测定数据准确可靠。

4、共存元素干扰试验

称取高纯铝(99.99％)0.1000g两份，分别置于1、2号坩埚中，其中，1号坩埚中加有MgO(10wt％)、CaO(5wt％)、SiO₂(3wt％)，不加Na₂CO₃；2号坩埚中加有MgO(10wt％)、CaO(5wt％)、SiO₂(3wt％)，加入1gNa₂CO₃；按本发明的方法进行试样对照试验，结果如表4所示。

表4共存元素干扰试验结果

从表4的结果可知，熔融试样时加入Na₂CO₃可消除共存元素对测定结果的干扰。

5、本发明的方法的精密度试验

采用铝基复合造渣剂样品，按本发明的方法进行精密度实验(n＝9)结果如表5所示。

表5本发明的方法的精密度试验结果

从表5测定精密度结果可以看出，本发明的方法的相对标准偏差(RSD，relative standard deviation)均小于5％，因此本发明的方法具有较好的精密度。

6、本发明的方法的准确度试验

准确称取0.1000g铝基复合造渣剂样品试样两份，分别加入基准三氧化二铝0.0500g、0.0800g，按本发明的方法试验，进行回收率测定，结果如表6所示。

表6本发明的方法的准确度试验

从表6的试验结果可以看出，本发明的方法具有较高的回收率，可以保证检测结果的准确度。

7、本发明的方法适于测定的含量范围实验

在铝基复合造渣剂样品中加入铝标液(1.0mg/mL)，按本发明的方法进行Al测定的含量的下限实验；在铝基复合造渣剂样品中加入基准三氧化二铝，按本发明的方法进行Al测定的含量的上限实验，结果如表7所示。

表7本发明的方法适于测定的含量范围实验

从表7的结果可以看出，本发明的方法能够测定铝基复合造渣剂中20％～60％的铝含量。

下面以一具体实施例对本发明的方法做进一步的说明。

该实施例中的铝基造渣剂试样中全铝的质量百分含量为18.52％，取两份试样，分别加入铝含量分别为26.46％、42.34％的基准三氧化二铝，加标后铝含量分别相当于44.98％、60.86％。具体流程如下：

称取0.2000g铝基造渣剂试样(精确至0.0001g)置于镍坩埚中，加入1g碳酸钠与试样混匀，然后，上面依次覆盖2g过氧化钠，8g氢氧化钠，于680～700℃的马弗炉中熔融10～15min，取出冷却。坩埚外壁用滤纸擦净后，放入300mL烧杯中，加入100mL沸水提取，洗净坩埚，得到提取液。将提取液加热煮沸、冷却，移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，得到待测溶液。

将上述待测溶液过滤后，分取50.00mL待测溶液置于500mL三角瓶中， 加入浓度为0.018mol/L的EDTA标准溶液50mL，加入刚果红试纸一块，用HCl和水的体积比为1:1的盐酸调至试纸变为蓝色(此时体系的pH为4.5)。用盐酸调节酸度时，如待测溶液混浊，表明EDTA标准溶液加入量不足，可再调至碱性补加适量EDTA标准溶液。然后加入50mL乙酸-乙酸铵缓冲溶液，煮沸3min，取下，加入8滴浓度为1％的PAN指示剂，用浓度为0.018mol/L的硫酸铜标准溶液滴定至待测溶液变为紫色(该过程不记读数)。加入2～3g氟化钠固体，加热煮沸3min，加入浓度为1％的PAN指示剂3滴，用浓度为0.018mol/L的标准溶液滴定至待测溶液变为紫色，记录消耗的硫酸铜标准溶液体积。

采用得到铝基复合造渣剂中全铝的质量百分含量。

其中，W(Al)％——铝的质量分数，％；

V——滴定待测溶液时消耗的硫酸铜标准溶液的体积，mL；

V₀——滴定空白样时消耗的硫酸铜标准溶液的体积，mL；

T——硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，g/mL；

m——待测溶液对应的铝基复合造渣剂的质量，g。

其中，滴定空白样的方法和本发明滴定待测溶液的方法相同。

其中，浓度为0.018mol/L的硫酸铜标准溶液的滴定度采用如下方法获得：

根据该铝基造渣剂试样的来源看，可以预先确定铝的大致含量，因此，可以称取与铝基造渣剂试样中铝的百分含量相近的纯铝(99.99％)两份，与铝基造渣剂试样同步操作，两份溶液消耗硫酸铜标准溶液的体积取平均值。硫酸铜标准溶液对铝的滴定度按下式计算：

$T=\frac{m}{V_1-V_0}$

其中，式中：T——硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，g/mL；

m——待测的纯铝(99.99％)的质量，g；

V₁——滴定纯铝试液消耗的硫酸铜标准溶液体积的平均值，mL；

V₀——滴定空白时消耗硫酸铜标准溶液的体积。

经过本发明的方法的测定，得出铝含量分别为44.89％、60.76％，回收率分别为99.66％、99.76％，说明该方法具有较好的准确度。分别对两个铝基造渣剂试样进行测定，得到两组实验数据的RSD值分别为0.197％、0.249％，均小于5％，说明该方法具有较好的精密度。

综上所述，本发明的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，采用碳酸钠、过氧化钠和强碱氢氧化钠熔融铝基复合造渣剂并将铝与干扰元素分离，加入过量的EDTA，使EDTA完全与铝配位，用硫酸铜标准溶液返滴，得到全铝的含量，为炼钢成分控制过程提供准确数据，可以满足现代生产和科研需要。本发明简化了溶样、干扰元素分离的操作步骤，提高了检测效率。铝基复合造渣剂在冶炼工艺中应用十分广泛，其中，铝的准确含量起着非常重要的作用，因此，本发明的方法可以广泛应用，效益前景良好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于，包括：

将铝基复合造渣剂、碳酸钠、过氧化钠和氢氧化钠的混合物熔融得到熔融混合物；

将所述熔融混合物用沸水提取后的提取液加热煮沸，然后稀释、定容、过滤，分液后得到待测溶液；

向所述待测溶液中加入EDTA标准溶液；

用硫酸铜标准溶液滴定所述待测溶液，采用PAN指示剂指示滴定终点；

用硫酸铜标准溶液滴定空白样，采用PAN指示剂指示滴定终点；

根据滴定的所述硫酸铜标准溶液的体积，采用得到铝基复合造渣剂中全铝的质量百分含量，其中V₀表示的是滴定所述空白样时消耗的所述硫酸铜标准溶液的体积，V表示的是滴定所述待测溶液时消耗的所述硫酸铜标准溶液的体积，T表示的是所述硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，m表示的是所述待测溶液对应的所述铝基复合造渣剂的质量。

2.如权利要求1所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于：所述用硫酸铜标准溶液滴定所述待测溶液的过程在pH值为4.5的条件下进行。

3.如权利要求2所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于，所述pH值为4.5的条件通过如下过程实现：

向加入所述EDTA标准溶液的所述待测溶液中加入刚果红试纸；

向所述待测溶液中加入盐酸直到所述刚果红试纸变为蓝色；

向所述待测溶液中加入乙酸-乙酸铵缓冲溶液并煮沸。

4.如权利要求3所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于，所述用硫酸铜标准溶液滴定所述待测溶液的过程包括：

向煮沸后的所述待测溶液中加入所述PAN指示剂；

用所述硫酸铜标准溶液第一次滴定所述待测溶液至所述待测溶液变为紫色；

向所述待测溶液中加入氟化钠固体，煮沸后加入所述PAN指示剂；

用所述硫酸铜标准溶液第二次滴定所述待测溶液至所述待测溶液变为紫色，记录第二次消耗的所述硫酸铜标准溶液的体积V。

5.如权利要求1所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于：所述铝基复合造渣剂的质量为0.1500～0.2000g，所述碳酸钠的质量为1～2g，所述过氧化钠的质量为2g，所述氢氧化钠的质量为8g，所述熔融的温度为680～700℃，所述熔融的时间为10～15min。

6.如权利要求1所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于：所述铝基复合造渣剂和提取用的所述沸水的比例为1.5-2.5g/L，所述铝基复合造渣剂和定容后的所述提取液的比例为0.8g/L。

7.如权利要求1所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于：所述EDTA标准溶液的浓度为0.017～0.019mol/L。

8.如权利要求3所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于：所述盐酸为HCl和水的体积比为1:1的盐酸；所述乙酸-乙酸铵缓冲溶液和所述待测溶液的体积比为1:1。

9.如权利要求1～8任一项所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于：所述硫酸铜标准溶液的浓度为0.017～0.019mol/L，所述PAN指示剂的浓度为1％。

10.如权利要求4所述的铝基复合造渣剂中全铝的测定方法，其特征在于：煮沸所述乙酸-乙酸铵缓冲溶液后加入所述PAN指示剂8～10滴；所述氟化钠和所述待测溶液的比例为40～60g/L，煮沸所述氟化钠后加入所述PAN指示剂3～5滴。