高碳铬铁中硅的快速分析方法研究

高碳铬铁中硅的快速分析方法研究 高碳铬铁中硅的快速分析方法研究 2011年第5期 鞍钢技术 ANCANGTECHNoLOGY总第371期 高碳铬铁中硅的快速分析方法研究 张杰,戚淑芳,王莹 (鞍钢股份有限公司技术中心,辽宁鞍山114009) 摘要:采用氟硅酸钾滴定法测定高碳铬铁中的硅.试样用KOH和KNO3混合熔剂在镍坩 埚中熔融,选取了最好的熔融条件,熔融温度600?,熔融时间10min.该条件下减少了对镍坩 埚的损害,易于浸取.采用自制的抽滤装置,过滤速度快,滤纸无穿漏,吸附的残余酸量很少,易 于洗涤和中和.样品平行测定的相对标准偏差在0.52%,3.67%,回收率实验结果为98.72%, 101.30%.此方法快速简便,经大量生产实践检验,结果可靠,能够满足日常分析检测需要. 关键词:氟硅酸钾滴定法;高碳铬铁;熔融;硅 中图分类号:0657文献标识码:A文章编号:1006—4613(2011)05—0029—04 StudyonMethodfor High QuicklyAnalyzingContentofSiliconin CarbonChromiumIron ZhangJie,Qi (TechnologyCenterofAngangSteel Shu~ng,WangYing Co.,Ltd.,Anshan114009,Liaoning,China) Abstract:FhecontentofsiliconinasampletakenfromthehighcarbonchromiumironiS determinedbypotassiumfluorosilicatetitrationmethod.ThesampleiSmehedinthenickel— made cruciblebymixedsolventofKOHandKNO3.Thebestmeltingconditionsareselectedbasedon theexperimentwithmeltingtemperature600? andmeltingtime10min.Withsuchexperimental conditionsthenickel— madecruciblecanbepreventedfrombadlyanditiSeasyforthesampleto beleaching.Ontheotherhandbyusingtheself-madeairpumpdevicefilteringspeedincreases withnobreak— outinthefilterpaperandlessamountofresidualacidadsorbedSOastobewashed andneutralizedeasily.TheR(relativestandarddeviation)forthissamplebyparalleldetermi— nationiSbetween0.52%,3.67%.therecoveryratefromtheexperimentalresultsiSbetween 98.72%,101.30%.Theabove— mentionedmethodiSfastandsimpleandbywhichroutineanalysis andinspectionforthesamplestakenfromthehighcarbonchromiumironcanbeavailable. Keywords:potassiumfluorosilicatetitrationmethod;highcarbonchromiumiron;melt;silicon 高碳铬铁一般是指含碳量在f6.00%,10.00%1 之间,含铬量在50.00%以上的合金.高碳铬铁试 样较难溶解,是由于高碳铬铁试样中的碳和氮与 铬形成的碳化铬和氮化铬所致.所以高碳铬铁不 易被硝酸,盐酸,硫酸溶解.为了能使试样分解完 全,一般多采用碱性氧化熔剂过氧化钠.在高温条 张杰,T程师,硕士,2007年毕业于东北大学分析化学专 业,现从事钢铁冶金原料化学分析方面的研究. 件下熔融酸化处理试样后,高氯酸发烟脱水重量 法分析硅含量[1-2].且国家标准方法就是高氯酸脱 水重量法l3].此方法测定硅结果准确.对铬铁品种 适应性强,但操作程序繁琐,分析周期长,大量的 时间浪费在试样的熔融酸化脱水预处理过程中, 测定一个试样需要12h左右.且加热蒸发冒烟时 挥发的高氯酸白烟和氟化氢气体有剧毒性.影响 化验员的身体健康和污染环境卫生.而且还不能 满足进厂质量及生产控制对数据快速,及时的要求. 一 29— 张杰等:高碳铬铁中硅的快速分析方法研究 《鞍钢技术))2011年第5期 总第371期 氟硅酸钾滴定法测定高碳铬铁中的硅具有简 便,快速,准确度高的特点,分析一个样品大约3个 小时.参考有关文献『4—6将其应用在高碳铬铁 中硅元素的分析,取得了好的效果用KOH和 KNO混合熔刹在镍坩埚中熔融,经过实验,选定 熔融温度600?,在马弗炉中熔10min合理的温 度和时间,避免了试样在溶样过程中的溅出和镍 坩埚的腐蚀采用自制的抽滤装置,使沉淀容易洗 净,抽滤速度快.本方法操作简便,快速,分析结果 准确,可靠,且也适,}_I=j于中,低碳铬铁试样中硅的 测定,不失为一种实用的分析方法,为今后难溶试 样测定硅元素开拓了新思路 l实验部分 1.1主要试剂 盐酸:p约】.19g/mL;硝酸:p约1.42g]mL;硝 酸钾一乙醇洗液(5%);氯化钾(AR);硝酸钾(AR); 氧氧化钾(AR);氟化钾(15%):中性水:经煮沸后 除去CO!的蒸馏水,加草酚蓝指示剂l0滴,用氢 氧化钠标液滴定至淡监色:氢氧化钠标准溶液 (0.1mol/L):称取4.0g氢氧化钠溶解于1000mL 无二氧化碳的水中(将水注人烧瓶中,煮沸10min, J_H装有钠石灰管的胶塞塞紧,冷却即得),摇匀, 保存在聚乙烯瓶中,密闭放置:氢氧化钠标准溶液 标定:称取于105,110?电烘箱中干燥至恒重的 【作基准试剂邻苯二甲酸氢钾0.7500g于250mL 烧杯中,加尢二氧化碳的水溶解,加2滴酚酞指示 制液f10g/L1,H』配制好的氢氧化钠溶液滴定至溶 液呈粉红色.并保持30S.同时做空白试验 1.2实验方法 称取0.5g高碳铬铁试样于镍坩埚中,在马弗 炉中850?灼烧30rain,冷却后加人5g氢氧化 钾混.存电热板氐温熔融,然后再在表面盖上 1g硝酸钾,徐徐加热使试样熔化后,于600高 温炉中熔融10min取m用沸水浸取熔融物于 料烧杯中,力fl入硝酸20mL.过氧化氢2mL,冷却 室温不断搅拌下缓缓加入氟化钾溶液15mL. 收置10rain,【=}j双层中速滤纸(普通滤纸剪成约 4)40ll3111)铺带有蝈料过滤器的抽滤瓶上抽滤, 州硝钾一乙醇溶液洗烧杯及沉淀各2次将沉淀 及滤纸移入原烧杯中.加硝酸钾一乙醇溶液l0mL.加 ,滴加氢氧化钠标准溶液 溴里酚监指示刹5滴 一 (】一 中和沉淀和滤纸上的残余酸,直至溶液呈蓝色不 消失,然后加入约150mL煮沸的中性水.立即以 氢氧化钠标准溶液滴定至溶液恰好变蓝色为终 点, 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 滴定体积.随同试样做空白试验.按下式 计算硅的质量分数: cx()x7.02 ?(Si)=—————二———一×l00 1000m 式中:co(Si)为硅的质量分数,%;C为氢氧化钠标 准溶液的浓度.mol/L:V为滴定消耗氢氧化钠标准 溶液的体积,mL;为滴定空白溶液消耗氢氧化 钠标准溶液的体积,mL;/I1为试样质量,g;7.02为 l/4Si的摩尔质量,g/mol. 2结果与讨论 2.1熔剂的选择和用量 本法选用K0H—KNO混合熔剂于镍坩埚中 熔融.因为碱金属氢氧化物对硅有极强的熔解力, 但氟铝酸钠和氟钛酸钠溶解度比相应的氟铝酸钾 和氟钛酸钾要小得多f25?时,在100mL水中氟 锅酸钠溶解0.0417g,氟铝酸钾溶解1.429g),水 解后也同样生成氢氟酸.影响测定.所以选用氢氧 化钾为熔剂有利于减少铝,钛的干扰1.同时,氢氧 化钾进入试液.经硝酸酸化即为氟硅酸的沉淀剂, 有利于氟硅酸钾沉淀的形成.加入KNO,,可以降 低熔点,降低反应的剧烈程度,防止飞溅. 南溶度积的原理可知,要使K2FSi沉淀完全, 必须有足够的钾离子,才有可能使Si0转化为K:FSi 沉淀从溶液中分离出来,难溶化合物的饱和溶液 中也只有足够的共同离子,难溶化合物的溶解度 才会降低.本方法中,经实验得出KOH用量在 2.5g以上,KNO3用量在1g以上,就能使K2FSi6 沉淀完全 2.2熔融温度和时间的选择 称取0.5g高碳铬铁标样(Si含量2.95%),选 取不同熔融温度.按照分析方法进行实验.测得结 果见罔1和图2 通过实验发现.熔融温度低时,测定结果偏 低.温度过高,腐蚀镍坩埚,且反应剧烈易飞溅,所 以选择熔融温度为600.【二(见图1). 在600oC温度下.按照实验方法进行熔融时 间的选择.从实验结果(见图2)可见,熔融10,15rain 均能产生比较满意的结果,本着时间短,坩埚腐蚀小, 2011年第5期 鞍钢技术 ANGANCTECHN0L0GY总第371期 且节约能源的原则,故选择10min. \ 武戚 如 温度/? 图1熔融温度实验 时间/min 图2熔融时间实验 2.3酸的选择 盐酸能够增加KFSi沉淀的溶解度,硝酸介 质中更有利于生成K:FSi沉淀.硫酸易生成难溶 的硫酸盐,为了提高检测的准确度,采用硝酸介质 更为有利.实践证明,溶液的酸度应保持在3mol/LL 右,过低时易形成其它盐氟化物沉淀而干扰测定. 但酸量过多会给沉淀的洗涤与中和残余酸的操作 带来麻烦,亦无必要ElOl.所用的硝酸应一次加入, 预防析出硅胶,使测定结果偏低. 2.4共存元素的干扰及其消除 氟硅酸钾滴定法测定硅的主要干扰元素为 铝,钛,其它干扰元素如铌,钽,锆,铍等,一般试样 中含量甚微,故未予考虑.铝,钛等对测定均有干 扰.原因是它们能与氟离子形成络合物共沉淀.尤 其是铝,钛干扰严重.高碳铬铁中铝,钛含量较低, 本方法采取加过氧化氢配位的方式来消除铝,钛 干扰[11]. 2.5沉淀过滤与洗涤 氟硅酸钾滴定法测定硅时一般都采用塑料漏 斗过滤,速度慢且易发生水解.如果采用抽滤法. 则时常会发生漏滤现象.另外由于滤纸面积大,吸 附残余酸多,不易洗涤和中和.实验时将普通抽滤 瓶进行改装,将玻璃砂芯漏斗部分用塑料代替.只 需用1/4张滤纸(滤纸直径约为40mm),抽滤速度 快,滤纸不会穿漏,吸附的残余酸量很少.易于洗 涤和中和.为防止沉淀水解,过滤,洗涤等操作应 尽量缩短时间,当试样较多时,应分批进行沉淀, 且沉淀放置时间为15,30min.沉淀,洗涤,中和残 余酸时,温度应控制在30qC以下.温度过高时,将 导致K:FSi沉淀预先水解,而使测定结果偏低. 2.6样品分析 按照上述实验方法,选取3个高碳铬铁标准样 品进行实验,连续测定6次.同时用国家标准方法 测定进行对比,结果列于表1.结果表明本方法没 有系统误差,方法准确可靠.与标准方法相比.无 论是测定试样还是测定标样均无显着性差异.精 密度和准确度完全满足分析要求. 表1实际样品实验结果(n=6)% 一 31— 张杰等:高碳铬铁中硅的快速分析方法研究 《鞍钢技术>)2ol1年第5期 总第371期 2.7准确度及回收率 用实验确定的条件及分析方法.在3个标准样 品中加入光谱纯二氧化硅,测定其加标回收率,结 果见表2.结果表明,标准样品测定值与认定值之 差小于国标1]规定的允许差.回收率在98.72%, 101.30%,准确度满足分析要求. 表2样品回收率% 高碳铬铁 0.41O-395049.3698.72 GSB03—1058 3结语 经过大量生产检验证明,本方法选择性高,快 速,准确.同时用国家标准方法测定进行对比,结 果表明本方法没有系统误差,方法准确可靠.相对 标准偏差小于5%.回收率实验结果为98.72%, 101.30%,与国标方法相比,无论是测定试样还是 测定标样均无显着性差异,精密度和准确度完全 满足分析要求. 参考文献 [1]冶金T业部标准研究院.钢铁及铁合金化学分析方法标准汇 )[M].北京:中国标准出版社,1997. 编(上 12]黄静华译.难熔化合物分析[M].上海:上海科技出版社,1965. 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(编辑贺英群) 修回日期:20t1—09—06 米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米 米米米米米米米米米米 f上接第28页1 过程.改进后的厚头起车程序现场实际应用表明, 厚度0.5mm以下薄料停车再起车成功率达到 100%,比之前的50%有了大幅度提高,大大提高 了机组产能,创造了巨大的经济效益. 5结语 采用厚头起车的方法解决了薄带钢停车后再 起车失败的问题,避免了出现勒辊,断带等事故. 不仅保证了轧机稳态轧制,大大降低了薄料生产 时的事故发生率,而且提高了钢卷的内径强度,扩 大了机组产能,创造了显着的经济效益. 参考文献 [1]唐慕华,张清东,王广文.1420冷连轧机穿带起动轧制下艺及 一 32一 过程仿真[J].冶金设备,2007(2):57—60. f21王文广,张清东,饶志雄.酸洗连轧联合机组自动穿带系统研 究[J].冶金没备,2004(12):14—18. 『3]翟博,孙荣生协建林.板形控制技术在鞍钢冷连轧机组的应 用『J1.鞍钢技术,2009(1):49—52. 『4]谭捌彬.吴文彬,崔建江,等.冷连轧机穿带过程带钢厚度建 模及仿真[J].系统仿真学习,2009(4):842—845. [5]谭树彬,刘兴刚,汪祥能,等.冷轧机穿带新T艺的应用研究 『J].钢铁研究,2004(2):34—38. 『6]赵会平,潘刚.宝钢2030冷轧厚带头轧制控制过程的研究与 改进『J].宝钢技术,2004(4):12—14. [7]刘玢,孙一康,童朝南,等.冷轧生产自动化技术[M].北京:冶 金_r业版社.2006. (编辑袁晓青) 修回日期:2011-06—22