耐火材料鋁鉻磚中三氧化二鋁含量的測定

2016-12-19 03:12:34趙麗袁安會

天津化工 2016年6期

趙麗，袁安會

（錦州集信實業有限公司，遼寧錦州121005）

耐火材料鋁鉻磚中三氧化二鋁含量的測定

趙麗，袁安會

（錦州集信實業有限公司，遼寧錦州121005）

試樣用焦硫酸鈉熔融（難熔試樣，可用硼酸碳酸鈉混合試劑鉑金坩堝熔融），以水浸出，加高氯酸使鉻氧化后，加氯化鈉使鉻生成氯化鉻酰氣體逸出，加入EDTA及pH=6的乙酸—乙酸銨緩沖溶液，使鋁與EDTA完全絡合，以二甲酚橙為指示劑，用二氯化鋅標準溶液滴定氟化鈉置換出的與鋁絡合的EDTA。

鋁鉻磚；三氧化二鋁；EDTA

耐火材料指耐火度超過1580℃的混合無機材料，包括耐火磚、耐火粉料、涂料等相關的無機混合物，目前有些特定的材料，如煉鋼用的保護渣，其耐火度僅1200℃，但傳統上也稱之為耐火材料。近年來，我國耐火材料工業的研發與生產技術取得了很大的進步，逐步趕超世界先進水平。

隨著耐火材料市場的不斷擴大，筆者對耐火材料組成部分做了更深一步的研究，耐火材料里面最關鍵的指標就是Al2O3的含量[1]。Al2O3含量的高低直接影響到耐火材料使用壽命、熱震強度、體積密度等等，所以耐火材料鋁鉻磚中Al2O3含量的測定顯得尤為重要，據此本文研究了耐火材料鋁鉻磚中Al2O3含量的測定。

1 實驗部分

本標準所用水應符合GB/T6682-92中三級水的規格，所列試劑除特殊規定外，均指分析純試劑。

1.1 實驗儀器

馬弗爐

1.2 試劑

焦硫酸鈉；氯化鈉；硫酸（ρ1.84g/mL）；高氯酸（ρ 1.70g/mL）；氨水（1+1）；氟化鈉飽和溶液；鹽酸（1+ 1）；乙酸—乙酸銨緩沖溶液（pH=6）：稱取600g結晶乙酸銨，加水溶解，加20mL冰乙酸（ρ1.05g/mL），以水稀釋至1000mL，混勻；酞指示劑（1%）：稱取1g酚酞，溶于60mL無水乙醇中，以水稀至100mL，混勻；二甲酚橙指示劑（0.5%）兩星期內有效；EDTA溶液（約0.05mol/L）；二氯化鋅標準溶液：1mL相當于0.0006g鋁。

1.3 試樣

試樣應通過0.074mm篩孔。

1.4 分析步驟

1.4.1 試樣量

稱取0.2g試樣，精確至0.0001g。

1.4.2 空白試驗

隨同試樣做空白試驗。

1.4.3 測定

1.4.3.1 將試樣（1.4.1）置于30mL瓷坩堝中，加8～10g焦硫酸鈉，加5mL硫酸，于馬弗爐中逐漸升溫至750～800℃后熔融10～15min。取出冷卻，洗凈坩堝外壁，移入400mL燒杯中，洗凈坩堝及蓋，加20mL高氯酸，加熱使熔塊溶解，繼續加熱至冒高氯酸白煙，使鉻氧化后，反復緩慢分次加入氯化鈉（每次約0.1g）使高價鉻生成紅棕色氯化鉻酰氣體逸出，當沒有紅棕色氯化鉻酰氣體逸出時，停止加氯化鈉，繼續加熱使鉻重新氧化成高價鉻，再繼續加入氯化鈉除鉻，如此反復操作使鉻除盡為止。取下稍冷。吹水約100mL于電爐上加熱溶解鹽類，取下冷卻至室溫，移入200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

1.4.3.2 移取50.00mL試液于500mL錐形瓶中，加入20mLEDTA，加兩滴酚酞，用氨水調至紅色，再用鹽酸調至紅色消失并過量7～8滴，加10mL乙酸-乙酸銨緩沖溶液，于電爐上加熱煮沸2～3min，取下冷卻至室溫。

1.4.3.3 滴加3～4滴二甲酚橙指示劑，用二氯化鋅標準溶液滴定至溶液呈紅色，（不計量）加30mL氟化鈉溶液，再煮沸2～3min，取下冷卻至室溫。

1.4.3.4 補加1～2滴二甲酚橙指示劑，用二氯化鋅標準溶液滴定至溶液由黃色變為紅色即為終點。

1.5 分析結果計算

按下式計算鋁的百分含量：

T——二氯化鋅標準溶液相當于鋁量，g/mL；V——滴定試樣時所消耗二氯化鋅標準溶液的體積，mL；V0——滴定空白試驗消耗二氯化鋅標準溶液的體積，mL；m0——試樣量，g；r——試液分取比；1.89——鋁換算為三氧化二鋁的系數。

分析結果精確至小數點后二位。

1.6 允許差

分析者之間分析結果的差值應不大0.50%。

2 結果與討論

2.1 鋁鉻質中鉻對鋁的干擾及消除

實驗結果證明鉻（Ⅲ）在加熱的條件下，能與EDTA完成紫紅色絡合物，鉻（Ⅵ）與EDTA共存時，在酸介質中加熱，鉻（Ⅵ）易被還原成鉻（Ⅲ），而影響滴定。鉻（Ⅲ）與鉻（Ⅵ）轉化狀態不容易控制。本文加高氯酸使鉻氧化成（Ⅵ），加氯化鈉使鉻（Ⅵ）生成氯化鉻酰氣體逸出，避免了鉻對鋁滴定的影響，回收率在99.6%～100.2%。

2.2 指示劑的選擇［2］

用量及滴定酸度：實驗表明用2～3滴二甲酚橙指示劑（0.5%）比用2～4滴半二甲酚橙指示劑（0.2%）更靈敏，滴定酸度在pH 5～7都行。故本文選用二甲酚橙指示劑3滴，滴定酸度選用pH=6。[2]

2.3 氟化鈉的用量

實驗表明，加20～40mL飽和氟化鈉對分析結果沒有影響，本文選用30mL。

2.4 配位、置換滴定中干擾離子試驗

2.4.1 錳（II）、鈣的干擾情況

實驗表明，錳（II）＜0.5mg、鈣（II）＜20mg。基本無影響。三氧化二鋁的回收率仍在99.7%。

2.4.2 鎂、鋇等不與EDTA形成絡合物。

因pH 5～7時，它們的IogKY＜4，不能與EDTA生成絡合物，故不干擾測定。

2.4.3 鈦的干擾與消除

在pH=6時鈦（IV）的IogKY=11.6，也能和EDTA形成穩定的絡合物。但它和氟離子生成的絡合物更穩定，因此能置換出相當量當的EDTA干擾鋁的測定（試驗結果見表1）。