鉻天青-S分光光度法測定球粉、粉燒、除塵灰中的鋁

王 顯，王文焱

（河鋼集團唐山鋼鐵有限公司技術中心河北唐山063000）

0 引言

除塵灰、煤泥粉燒、球粉是唐鋼煉鐵高爐用含鐵雜料，由于其成分復雜性及不穩定性，試樣的分析步驟煩雜，干擾較多，尤其是對于含量較低的鋁，如何進行準確快速分析成為生產中的重要問題。目前，含鐵物料鋁含量的分析方法包括鐵鋁聯合滴定法、堿分離-EDTA絡合滴定法、分光光度法及ICP-AES法。堿分離-EDTA絡合滴定法分析過程復雜，對試劑要求嚴格，且需要沉淀分離，費時費力，成本較高，不適應現代快速生產需要。ICPAES法能對礦石中的鋁進行準確測定，但測定結果需用化學比對，且生產中邊緣結果需要化學做仲裁分析以確保結果可靠，許多鐵前化驗室尚不具備設備分析的條件。鐵前化驗室多采用鐵鋁聯合滴定法進行鋁含量分析，但鐵鋁聯合滴定終點顏色變化不明顯，尤其對于低含量樣品誤差較大。本文將分光光度法試驗結果與鐵鋁聯合滴定法進行對比，以此驗證分光光度法對于除塵灰、煤泥粉燒中的鋁含量分析是否適用。

1 實驗部分

1.1 儀器

電子天平，精確到0.0001 g；722N分光光度計。

1.2 試劑

混合溶劑：無水碳酸鈉：硼酸：無水碳酸鉀按

3:2:1質量比，研細混均；

硝酸（1+5）水溶液；

鹽酸，(1+30）水溶液；

氨水（l+5）水溶液；

抗壞血酸溶液，10 g/L，用時配制；

苯羥乙酸溶液，10 g/L；

六次甲基四胺溶液，200 g/L，貯于塑料瓶中；

2，4-二硝基酚指示劑，2 g/L，用乙醇配制；

鉻天青S溶液，0.8g/L，用乙醇（1+1）配制；

鋁標準儲備溶液 5 μg/ml，由市售 500 μg/ml的鋁標準儲備溶液分取配制；

高純三氧化二鐵，≥99.95%（質量分數）。

2 試驗方法

2.1 母液的制備

稱取0.1000 g試樣（精確到0.0001 g）于鉑金坩堝中，于800℃馬弗爐中灼燒8 min，取出冷卻加入2混合熔劑，混勻之后覆蓋上1 g混合熔劑，加蓋，將鉑金坩堝放入瓷坩堝中，置于1 000℃馬弗爐熔融8～10 min，取出冷卻，放入已有硝酸85 ml的300 ml燒杯中浸出，加熱直至全部溶解，取下冷卻，將溶液移入250 ml容量瓶中定容，混勻備用。隨同試劑空白。

2.2 顯色

分取2 ml母液于100 ml容量瓶中，加水至約40 ml，加 1～2 滴 2，4-二硝基酚指示劑，1 ml抗壞血酸溶液，滴加氨水至試液呈黃色，立即滴加鹽酸至黃色剛好褪去，再過量3 ml。加2 ml苯羥乙酸溶液，混勻，放置5 min。加8 ml鉻天青S溶液，8 ml六次甲基四胺溶液，以水稀釋至刻度，混勻，放置5 min。

2.3 測量

將顯色液移入適當比色皿中，以試劑空白溶液為參比，于545 nm測量吸光度，由工作曲線計算三氧化二鋁的質量分數。

2.4 工作曲線繪制

稱取0.1000 g高純鐵，隨同試樣一起分析，制備鐵基底液。移取2 ml鐵基底液于一組100 ml容量瓶中，分別加 0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 ml鋁標準溶液，加水至約40 ml，以下按2.2節操作。以零濃度溶液為參比，于545 nm測量吸光度。以鋁的質量（μg）為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制工作曲線。

2.5 分析結果計算

按公式（1）計算三氧化二鋁含量，以質量分數表示：

式中，m1為從工作曲線上查得的鋁質量，μg；V為試液總體積，ml；V1為分取試液的體積，ml；m 為試樣質量，g。

3 結果與討論

3.1 試樣分解

已有文獻資料中對于含鐵物料多采用王水、高氯酸或硫酸、硝酸進行分解，但為調節顯色酸度，需將試液進行蒸干然后濃鹽酸溶解鹽類。這種方法溶樣時間較長，且對于粉燒等雜質含量較高的粉狀料很難完全分解；另外，考慮到工業生產中在測定三氧化二鋁的同時需要對其余成分進行分析，所以采用堿熔制取母液，分取少量進行酸度調節，省去了二次溶樣的程序。

3.2 鉻天青-S加入量

鉻天青-S加入8 ml后吸光度基本穩定，所以選擇加入量為8 ml。

3.3 緩沖溶液加入量

加入6～10 ml緩沖溶液時，吸光度基本穩定，選擇加入8 ml緩沖溶液，顯色酸度pH約5.0。

3.4 干擾離子的掩蔽

高爐煉鐵輔料中常量的Ca、Mg、Si等對測定無干擾，有影響的主要干擾來自鐵（Ⅲ）和鈦（Ⅳ），消除辦法是用抗壞血酸來掩蔽鐵，用苯羥乙酸掩蔽鈦（錳含量高時以鹽酸羥胺來掩蔽），取得了較好的效果，但一般輔料中錳含量較低，故分析中可不加鹽酸羥胺。

3.5 工作曲線

為減小基體對吸光度的影響，本方法選擇高純三氧化二鐵作為基底，加入標準貯備溶液的方法繪制工作曲線，鋁含量在0～15 μg范圍內，符合比爾定律。

3.6 絡合物穩定性試驗

在眾多鉻天青光度法測定鋁的報道中，對于絡合物穩定時間說法不一（使用的測定體系也不完全相同），經過多次試驗，證明此方法在室溫下可瞬間顯色完全并穩定約30 min，完全可以滿足實際生產的需要。

4 試驗結果檢測

選取3種不同有證標準樣品進行準確度分析，結果見表1。

根據唐鋼煉鐵廠高爐用輔料品種，選取最具代表性的3個品種樣品進行方法對比分析，結果見表2。

5 結論

（1）采用鉻天青-S分光光度法檢測時避免了鐵、鈦，消除了干擾，所得結果與標準值比較均不超差，相對標準偏差均小于5%。

（2）使用堿熔代替酸溶法檢測時，可使形成的絡合物顯色快，且穩定時間較長。

表1 標準樣品分析結果對比表

表2 不同方法對粉燒、除塵灰、球粉等物料中三氧化二鋁分析結果對比表 /%

（3）采用聯合滴定法時，其測定結果普遍偏高，主要是由于樣品終點顏色不易觀察，尤其檢測低含量樣品時，受終點過滴定影響，加劇了檢測數據偏高現象；而鉻天青-S光度法能夠更快捷準確分析樣品，當檢測較低含量樣品時，減輕了終點過滴定現象，測定結果準確，重現性好。