鎂鋁尖晶石碳磚的Mg、Al定量分析

李 勇

(中國二重大型鑄鍛件研究所，四川618013)

鎂鋁尖晶石碳磚因其熔點高、熱膨脹小、熱應力低、熱振穩(wěn)定性好，同時化學性質穩(wěn)定，對堿性熔渣具有較強的抵抗能力，是鋼包內襯理想的耐火材質。以前，我們對鎂鋁尖晶石碳磚的檢驗都是外委，周期長、費用高。為解決這個問題，我們開發(fā)了鎂鋁尖晶石碳磚的Mg、Al定量分析技術。

1 分析過程中的難點及解決措施

鎂鋁尖晶石碳磚是我們從未分析過的材質，連同材質的標樣都沒有。對此，我們首先查閱了大量的資料，并與冶煉技術人員進行了溝通，初步熟悉了該材質的特性并針對其主量制定了Mg、Al的定量分析方法。

為了保證材質中雜質元素定量分析的可行性和正確性，我們采取用相近的標樣替代或用高鋁質、高鎂質標樣減少稱樣量再加上標準溶液滴定相結合的方法來驗證。

2 試驗方案

試樣經高溫灼燒除碳、熔融，再經酸化，氨水分離鈣鎂鐵鋁，三乙醇胺作掩蔽劑，以EDTA標準溶液滴定得出氧化鎂的含量；將沉淀以鹽酸酸化，以氫氧化鈉溶液分離鐵鋁，過濾后加入過量的EDTA，用硫酸銅反滴定，測出三氧化二鋁的含量。

2.1 試劑

(1) 鹽酸(分析純)；

(2) 氨水(分析純)；

(3) 堿混合溶劑：無水碳酸鈉+四硼酸鈉(2+1)；

(4)三乙醇胺溶液(1+3)；

(5)氫氧化鈉溶液(50%)；

(6)PH=4.5緩沖溶液：328 g乙酸鈉，加168 ml冰乙酸稀釋至2 000 ml；

(7) PH=10緩沖溶液：135 g NH4Cl，用水溶解后，移入2 000 ml的容量瓶中，然后量取1 140 ml NH3·H2O于以上溶液中，用水稀釋至刻度。

(8) PAN (0.2%)：0.2 g PAN[1-(2-吡啶偶氮)-2-茶酚]溶于100 ml的乙醇中；

(9) 鉻黑T：0.2 g的鉻黑T溶于15 ml的三乙醇胺及5 ml的甲醇中；

(10) EDTA標準溶液(0.02 mol/ml)的配制和標定。配制方法：準確稱取乙二胺四乙酸二鈉 7.444 8 g，置于1 000 ml的燒杯中，加水約600 ml～800 ml，加熱至50～70℃，在不斷攪拌下使其溶解，冷卻后移入1 000 ml容量瓶中，稀釋至刻度搖勻，放置1月～2月后標定。標定方法：吸取保證試劑0.02 mol/ml的硫酸銅溶液20 ml于250 ml三角瓶中，用1∶1的氨水中和至有白色沉淀生成，再滴加氨水到沉淀溶解后，再過量1滴～2滴，加紫汞酸指示劑少許，然后用欲標定的EDTA滴定溶液由綠變紫為止。

MEDTA=硫酸銅摩爾濃度×吸取硫酸銅的體積/所耗EDTA體積數

(11) 硫酸銅標準溶液(0.02 mol/ml)的配制和標定。配制方法：稱取純銅2.541 8 g于500 ml燒杯中，加30 ml水，20 ml硝酸放于電爐盤上加熱溶解，冷卻后加20 ml硫酸冒到燒杯中全部是煙，冷卻后加水50 ml，加熱到沸騰，倒入2 000 ml容量瓶中稀釋至刻度。標定方法：吸取保證試劑0.02 mol/ml的EDTA 20 ml于300 ml三角瓶中，加1滴～2滴酚酞，用1∶1鹽酸中和到紅色消失，再過量1滴，然后加入PH=4.5的緩沖溶液20 ml，煮沸1 min～2 min，馬上加入2滴～3滴PAN指示劑，用硫酸銅溶液滴到紫紅色即為終點。

MCuSO4=EDTA摩爾濃度×吸取EDTA的體積/所耗硫酸銅體積數

2.2 分析步驟

稱取經烘干磨細后的試樣0.500 0 g于鉑坩堝中，置于馬弗爐中逐漸升至1 000℃后灼燒1 h除碳。取出冷卻后加入堿混合溶劑置于馬弗爐中逐漸升至1 000℃后灼燒0.5 h熔融。取出冷卻以鹽酸浸取后，以氨水分離鈣鎂鐵鋁。將溶液轉入250 ml容量瓶中，稀釋至刻度搖勻，干過濾。分取濾液25 ml，以三乙醇胺做掩蔽劑，以鉻黑T為指示劑，以EDTA標準溶液滴定得出氧化鎂的含量；將沉淀以鹽酸酸化入原容量瓶，稀釋至刻度搖勻。分取50 ml于250 ml燒杯中，以氫氧化鈉溶液分離鐵鋁。過濾后于濾液中加入過量的EDTA，以鹽酸和氨水調節(jié)溶液PH值為2.5～3.5。再加入PH=4.5的緩沖溶液，以PAN做指示劑，用硫酸銅反滴定，測出三氧化二鋁的含量。

2.3 計算

式中V——滴定消耗的EDTA的體積；

MEDTA——EDTA的濃度；

G——試樣稱樣量。

式中MCuSO4——硫酸銅的濃度；

VEDTA——加入EDTA的體積；

VCuSO4——滴定消耗硫酸銅的體積；

G——試樣稱樣量。

3 結論

經過大量的試驗證明，此方法操作簡單，一般的分析人員就可以掌握。數據準確度好，能夠快速準確的報出數據，縮短了分析周期，提高了工作效率。

[1] 吳誠.機械工程材料測試手冊(化學卷).遼寧：遼寧科學技術出版社，1996.

[2] 李昂.鑄造工藝設計技術與生產質量控制實用手冊.北京：金版電子出版公司.

[3] 王海舟.鐵礦石分析.北京：科學出版社，2000.

[4] 劉世純.實用分析化驗工讀本.北京：化學工業(yè)出版社，1999.