如何鑒定硅錳鋁合金中硅

周俊建

摘要 本文根據硅錳鋁合金的特點,在鑒定硅錳鋁合金中硅的過程運用了酸堿滴定法,實驗中利用氟硅酸鉀溶解于沸水中生成氫氟酸的原理。試樣以硝酸、氫氟酸溶解,硅轉化為硅氟酸,,加入硝酸鉀生成氟硅酸鉀沉淀。經過濾、洗滌沉淀中的游離酸后,溶解于中性沸水中,生成氫氟酸,以溴麝香草酚藍為指示劑,用氫氧化鈉標準溶液滴定游離出的氫氟酸,借此測定硅錳鋁合金中硅含量,其相對標準偏差小于0.0796%。

關鍵詞 硅錳鋁合金;鑒定方法;實驗分析

中圖分類號 O6-31文獻標識碼 A文章編號 1674-6708(2009)10-00072-02

Abstract This article based on the characteristics of aluminum alloy mnsi, in the identification of mnsi aalloy silicon process use of acid-base titration. Experiments using potassium chemonucleolysis in boiling water generated in the principle of hydrofluoric acid. Nitric acid, hydrofluoric acid rheomolding to ,chemonucleolysis Silicon into a silicofluoric acid, by adding potassium generated by metathetical. The filtered, washing the free acid precipitation in , after the chemonucleolysis neutare; generated hydrofluoric acid to bromamine to shexiang agrimopholum pentaphyllum , indicator detrmincd with a sodium hydroxide standard solution free of hydrofluoric acid, and take this determination of mnsi aalloy SI , showing the relative standard deviation of less than 0.0796%.

Keywords Mnsi aluminum alloy,Identification of methods,Experimentalanalysis

0 引言

近年來,鋁合金的生產使用比較廣泛,各種鋁合金的質量也引起大眾的關注,現在介紹一種硅錳鋁合金中硅的檢測方法。硅錳鋁合金是由硅、錳、鋁及少量鐵組成的合金,合金中的硅、錳、鋁與氧的親和力最強,是硅錳鋁系合金中較好的脫氧劑、脫硫劑,具有熔點低、顆粒大、容易上浮、脫氧效果好等優點,使鋼中的氧降到最低,同時形成含硅、錳、鋁的復雜氧化物易從鋼液中上浮,純凈鋼液,提高鋼的質量和加工性能等。因此,開展測定硅錳鋁合金中主量化學元素的分析具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 試劑

硝酸:ρ=1.42 g/mL;氫氟酸:ρ=1.15 g/mL;硝酸鉀飽和溶液;過氧化氫:30%;硝酸鉀洗滌液:稱取100 g硝酸鉀溶解于900 mL水中,加入100 mL乙醇,混勻;溴麝香草酚藍為指示劑:1%的乙醇溶液;尿素:固體;氯化鉀:固體;氫氧化鈉標準溶液: 0.25 mol/mL。

1.2 實驗方法

稱取0.2000 g試樣于200 mL塑料杯中,加10mL硝酸,緩慢滴加5mL氫氟酸,搖動均勻,在室溫下溶解1min后,加1g尿素,加2mL過氧化氫搖動30s,放置2min,加2 g氯化鉀,加20mL硝酸鉀飽和溶液,加少許濾紙漿,攪拌勻,放置12min,使氟硅酸鉀沉淀完全。在墊有一層脫脂棉的塑料漏斗內再鋪放一張快速濾紙過濾或抽濾,用硝酸鉀洗滌液洗6~7次。將洗后的沉淀及濾紙移入250 mL燒杯中,加15mL硝酸鉀洗滌液,用塑料棒搗碎濾紙及氟硅酸鉀沉淀,加10滴溴麝香草酚藍指示劑,緩慢滴加氫氧化鈉標準溶液至恰呈藍色,不計量但要準確。加100 mL中性沸水,攪拌使濾紙散開,攪拌中用0.25 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至藍色為終點。按公式1計算硅的百分含量:

Si% = T×V/m×100(1)

T—每毫升氫氧化鈉標準溶液對硅的滴定度;

V—滴定所消耗氫氧化鈉標準溶液的體積, 單位為mL;

m—試樣量,單位為g。

2 結果與討論

2.1 方法的準確度和精密度

用硅錳鐵合金標樣試驗硅結果,并計算標準偏差和相對標準偏差(表1)。

2.2 試液酸度的影響

試液酸度對氟硅酸鉀沉淀的形成和溶解有較大影響,酸度小易形成其它氟化物共沉淀;酸度大能增加氟硅酸鉀沉淀的溶解度,使測定硅結果偏低。氟硅酸鉀沉淀形成的適宜酸度為2~3 mol/L。

2.3 沉淀劑的選擇

為了滿足形成較好的氟硅酸鉀沉淀的要求,在選擇沉淀劑時,考慮到同離子效應的原理,選擇加入氯化鉀2g后,再加入飽和硝酸鉀溶液,在保證氟硅酸鉀沉淀完全的同時,可避免產生鹽效應。

2.4 靜置陳化條件的選擇

沉淀放置應于15~20℃時(一般為冷水浴中為佳)靜置12 min以上,但時間不宜過長,超過30min后會使測定硅結果偏低,可能是隨著時間的延長,部分氟硅酸鉀沉淀溶解的緣故。一般應控制在12~15 min之間,且標樣與試樣放置的時間應保持一致。

2.5 鉀鹽洗滌液的選擇

本文選擇的鉀鹽洗滌溶液,可有效地降低氟硅酸鉀沉淀在洗滌過程中的溶解度,使測定硅結果穩定性更好。由于有乙醇的存在,可加快洗滌速度。

2.6 試液中干擾元素的消除

試樣中Al、Ti、Nb等元素易與F元素形成絡合物沉淀,尤其是Al、Ti元素干擾嚴重,使硅測定結果偏高,本方法采取加過氧化氫配位的方式來消除干擾。溶解試樣時產生的氮氧化物如果不除盡時,會干擾溴麝香草酚藍指示劑終點的顏色變化,故采取加尿素分解的方法消除氮氧化物的干擾。

2.7 洗滌過程的選擇

沉淀氟硅酸鉀時,加少量濾紙漿使沉淀中有空隙易過濾。洗滌液在沉淀表面停留時間長,能使沉淀溶解度增加,故洗滌操作應嚴格控制,盡量用較少的洗液,過濾或抽干后再洗滌下一次。

2.8 游離酸干擾的消除

有時未洗滌凈的殘余游離酸會使氫氧化鈉標準溶液消耗量明顯增加,致使測定硅結果偏高,本方法采取提前扣除的方法,可有效地消除其干擾。

2.9 中性沸水

中性沸水指在重新加熱煮沸后的蒸餾水中加溴麝香草酚藍指示2滴后,如水呈酸性時,可用氫氧化鈉標準溶液滴定至淺藍色不消失(此時PH為7~7.1)為止,然后將其放置在低溫處保持沸騰狀態。

2.10 注意事項

1)用氫氧化鈉標準溶液滴定硅終點時的藍色應與消除殘余游離酸時的藍色保持一致,否則有誤差;

2)用氫氧化鈉標準溶液滴定硅時,滴定過程中試液溫度應保持在80~95℃為佳;

3)在溶解試樣時,為防止反應劇烈試樣濺失,加入氫氟酸時要緩慢滴加進行。

3 結論

至今國家未研制出硅錳鋁合金標準樣品,硅錳合金標樣中的化學元素硅含量與其基本近似,故用硅錳合金標樣代替硅錳鋁合金標準樣品測定硅含量,從試驗結果看與標準值基本一致,誤差完全在國標范圍內,方法是可行的,并具有操作簡便、快速、準確度高等優點,完全能滿足煉鋼生產的需要。

參考文獻

[1]陳壽椿.主要無機化學反應[M].上海:上?？茖W技術出版社,1963.

[2]鄢國強.工廠實用化學分析手冊[M].北京:機械工業出版社,1995.

[3]王際祥,馬淑華.山東冶金,1990(4):49-51.

[4]鞍鋼鋼鐵研究所編.實用冶金分析[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,1990:358-359.

[5]王際祥,徐敏.氟硅酸鉀沉淀-酸堿滴定法測定硅鐵合金中硅含量的理論探討[J].第七屆全國高速分析交流會論文集.深圳:中國兵器工業出版社,1998.

[6]山東機械工業理化檢測協會.工廠常用材料化學分析操作[M].北京:中國標準出版社,2000.

[7]趙乃成.鐵合金生產實用技術手冊[M].北京:冶金工業出版社,2003.