如何鑒定硅錳鋁合金中硅

周俊建

摘要 本文根據(jù)硅錳鋁合金的特點(diǎn),在鑒定硅錳鋁合金中硅的過(guò)程運(yùn)用了酸堿滴定法,實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)化為硅氟酸,,加入硝酸鉀生成氟硅酸鉀沉淀。經(jīng)過(guò)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(lán)為指示劑,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定游離出的氫氟酸,借此測(cè)定硅錳鋁合金中硅含量,其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.0796%。

關(guān)鍵詞 硅錳鋁合金;鑒定方法;實(shí)驗(yàn)分析

中圖分類(lèi)號(hào) O6-31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 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(lái),鋁合金的生產(chǎn)使用比較廣泛,各種鋁合金的質(zhì)量也引起大眾的關(guān)注,現(xiàn)在介紹一種硅錳鋁合金中硅的檢測(cè)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(qiáng),是硅錳鋁系合金中較好的脫氧劑、脫硫劑,具有熔點(diǎn)低、顆粒大、容易上浮、脫氧效果好等優(yōu)點(diǎn),使鋼中的氧降到最低,同時(shí)形成含硅、錳、鋁的復(fù)雜氧化物易從鋼液中上浮,純凈鋼液,提高鋼的質(zhì)量和加工性能等。因此,開(kāi)展測(cè)定硅錳鋁合金中主量化學(xué)元素的分析具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)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(guò)氧化氫:30%;硝酸鉀洗滌液:稱(chēng)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(lán)為指示劑:1%的乙醇溶液;尿素:固體;氯化鉀:固體;氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液: 0.25 mol/mL。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)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(dòng)均勻,在室溫下溶解1min后,加1g尿素,加2mL過(guò)氧化氫搖動(dòng)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(nèi)再鋪放一張快速濾紙過(guò)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(lán)指示劑,緩慢滴加氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液至恰呈藍(lán)色,不計(jì)量但要準(zhǔn)確。加100 mL中性沸水,攪拌使濾紙散開(kāi),攪拌中用0.25 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色為終點(diǎn)。按公式1計(jì)算硅的百分含量:

Si% = T×V/m×100(1)

T—每毫升氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)硅的滴定度;

V—滴定所消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積, 單位為mL;

m—試樣量,單位為g。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法的準(zhǔn)確度和精密度

用硅錳鐵合金標(biāo)樣試驗(yàn)硅結(jié)果,并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(表1)。

2.2 試液酸度的影響

試液酸度對(duì)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(cè)定硅結(jié)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(mǎn)足形成較好的氟硅酸鉀沉淀的要求,在選擇沉淀劑時(shí),考慮到同離子效應(yīng)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(shí),可避免產(chǎn)生鹽效應(yīng)。

2.4 靜置陳化條件的選擇

沉淀放置應(yīng)于15~20℃時(shí)(一般為冷水浴中為佳)靜置12 min以上,但時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),超過(guò)30min后會(huì)使測(cè)定硅結(jié)果偏低,可能是隨著時(shí)間的延長(zhǎng),部分氟硅酸鉀沉淀溶解的緣故。一般應(yīng)控制在12~15 min之間,且標(biāo)樣與試樣放置的時(shí)間應(yīng)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(guò)程中的溶解度,使測(cè)定硅結(jié)果穩(wěn)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(luò)合物沉淀,尤其是Al、Ti元素干擾嚴(yán)重,使硅測(cè)定結(jié)果偏高,本方法采取加過(guò)氧化氫配位的方式來(lái)消除干擾。溶解試樣時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物如果不除盡時(shí),會(huì)干擾溴麝香草酚藍(lán)指示劑終點(diǎn)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(guò)程的選擇

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

2.8 游離酸干擾的消除

有時(shí)未洗滌凈的殘余游離酸會(huì)使氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量明顯增加,致使測(cè)定硅結(jié)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(lán)指示2滴后,如水呈酸性時(shí),可用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺藍(lán)色不消失(此時(shí)PH為7~7.1)為止,然后將其放置在低溫處保持沸騰狀態(tài)。

2.10 注意事項(xiàng)

1)用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定硅終點(diǎn)時(shí)的藍(lán)色應(yīng)與消除殘余游離酸時(shí)的藍(lán)色保持一致,否則有誤差;

2)用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定硅時(shí),滴定過(guò)程中試液溫度應(yīng)保持在80~95℃為佳;

3)在溶解試樣時(shí),為防止反應(yīng)劇烈試樣濺失,加入氫氟酸時(shí)要緩慢滴加進(jìn)行。

3 結(jié)論

至今國(guó)家未研制出硅錳鋁合金標(biāo)準(zhǔn)樣品,硅錳合金標(biāo)樣中的化學(xué)元素硅含量與其基本近似,故用硅錳合金標(biāo)樣代替硅錳鋁合金標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定硅含量,從試驗(yàn)結(jié)果看與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致,誤差完全在國(guó)標(biāo)范圍內(nèi),方法是可行的,并具有操作簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn),完全能滿(mǎn)足煉鋼生產(chǎn)的需要。

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