EDTA滴定法測定鋁鐵合金中鋁

劉愛坤

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司技術(shù)中心，山西 太原 030003）

鋁鐵合金作為一種新型脫氧劑，使用時需要分析其中的鋁含量。鋁合金中鋁含量的測定主要采用EDTA滴定法［1-5］。本文采用鹽酸、硝酸溶樣，硫酸冒煙分解樣品，以氫氧化鈉沉淀分離鐵等元素，采用EDTA滴定法（氟鹽取代）測定鋁鐵合金中的鋁含量。方法準(zhǔn)確可靠。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

鹽酸，1.19g/mL；硝酸，1.42g/mL；硫酸，1＋1；鹽酸，1＋1；氫氧化鈉溶液，500g/L；EDTA 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，0.2mol/L；酚酞指示劑，10g/L，乙醇溶液；二甲酚橙指示劑，2g/L，用時現(xiàn)配；氟化鉀溶液，60g/L。

乙酸-乙酸銨緩沖溶液：稱取300g乙酸銨溶于500mL水中，加12.3mL乙酸，用水稀釋至1 000mL，混勻。

鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.02mol/L、0.2mol/L。

1.2 實驗方法

稱取0.25g試料（精確至0.000 1g），置于400mL燒杯中，以少量水潤濕試料，加入10mL鹽酸（1.19g/mL）、5mL 硝酸（1.42g/mL），低溫加熱分解，稍冷后緩慢加入15mL硫酸（1＋1）。加熱至剛冒硫酸煙，取下稍冷，用水沖洗杯壁。再繼續(xù)加熱至硫酸冒煙，取下稍冷，用水沖洗杯壁。加5mL鹽酸（1.19g/mL ）、30mL水，加熱溶解鹽類。

將溶液調(diào)整體積至80mL～120mL，用氫氧化鈉溶液（500g/L）調(diào)至沉淀產(chǎn)生，再用鹽酸（1＋1）調(diào)至沉淀溶解，并過量10mL，煮沸1min～2min，取下稍冷。在不斷攪拌下一次性加入40mL氫氧化鈉溶液（500g/L），煮沸3min～5min，取下，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。待沉淀下沉后，用雙層中速濾紙干過濾，棄去最初濾液。

準(zhǔn)確移取50.00mL濾液于500mL錐形瓶中，加EDTA 溶液（0.2mol/L）10mL（比理論計算值過量約5mL），加入1滴～2滴酚酞指示劑（10g/L），用鹽酸（1＋1）調(diào)至溶液出現(xiàn)紅色再消失（至中性），并過量1滴～2滴。煮沸3min，冷卻，加入10mL乙酸-乙酸銨緩沖溶液，加入5滴～6滴二甲酚橙（2g/L），用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.2mol/L）滴至近終點，再用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.02mol/L）滴至紅色（不記讀數(shù)）。加入 25mL 氟化鉀溶液 （60g/L），煮沸3min，取下冷卻，用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.02mol/L）滴至紅色（2次滴定終點顏色一致），記下讀數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 滴定條件的確定

對滴定第1次煮沸時間進(jìn)行實驗。實驗結(jié)果顯示，煮沸時間為2min～5min，測定結(jié)果穩(wěn)定。若加熱煮沸時間不夠，鋁與EDTA不能完全絡(luò)合，測定結(jié)果會偏低。

對滴定第2次煮沸時間進(jìn)行實驗。實驗結(jié)果顯示，煮沸時間為2min～5min，測定結(jié)果穩(wěn)定。若加熱煮沸時間不夠，與鋁絡(luò)合的EDTA不能完全被氟離子置換出來，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏低。

本法選擇2次煮沸時間均為3min。

2.2 EDTA溶液加入量的確定

準(zhǔn)確移取1組（6個）20.00mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（1mg/mL），置于250mL三角瓶中，加水后分別加EDTA溶液2、5、10、15、20、25mL，按實驗方法進(jìn)行測定。測定結(jié)果見表1。

表1 EDTA溶液加入量

由表1測定結(jié)果可知，EDTA加入量在5mL～25mL，測定結(jié)果基本一致，只是回滴鋅鹽體積不同。所以，本方法選擇加入EDTA溶液10mL。

理論計算可得，1mg鋁需要消耗EDTA溶液（0.2mol/L）0.2mL，20mg（0.02g）鋁需要消耗EDTA溶液（0.2mol/L）為4mL。EDTA 的加入量根據(jù)鋁含量的高低而定，一般過量5mL為宜，故選擇加入EDTA溶液9mL～10mL。但是，EDTA過量太多，會導(dǎo)致回滴時消耗鋅鹽太多。

2.3 氟化鉀溶液加入量

準(zhǔn)確移取1組（6個）20.00mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（1mg/mL），置于250mL三角瓶中，按照實驗方法進(jìn)行測定。測定結(jié)果見表2。

表2 氟化鉀溶液加入量

氟化物置換比例關(guān)系為1Al-1EDTA-6F。通過計算，本實驗選擇氟化鉀加入量為15mL～30mL，均可以完全置換，且測定結(jié)果穩(wěn)定。

2.4 共存離子干擾及消除

鋁鐵合金主要的基體元素為鐵和鋁，本實驗主要為驗證基體及共存元素對鋁的測定干擾。本法經(jīng)鹽酸、硝酸、氫氟酸分解樣品，硫酸冒煙，可消除硅和氟離子的影響。硫酸冒煙操作也可以去除氟離子。氟離子必須除盡，否則鋁的滴定結(jié)果會偏低。

通過加入過量氫氧化鈉進(jìn)行沉淀分離，在大量氫氧化鈉存在（pH＞12）時，F(xiàn)e、Mn、Mg等會形成氫氧化物沉淀。而鋁為兩性元素，在強堿存在情況下形成偏鋁酸根而存在于溶液中，與上述元素進(jìn)行分離。采用氟化物置換，進(jìn)一步消除了干擾離子對鋁的測定影響。

2.4 精密度實驗

按照實驗方法對所選取的2個鋁鐵樣品進(jìn)行測定，分別測定6次，結(jié)果見表3。

表3 精密度實驗結(jié)果

2.5 準(zhǔn)確度實驗

選取1＃鋁鐵樣品，分別委托中鋼吉林鐵合金、中信錦州金屬股份有限公司、鞍鋼技術(shù)中心進(jìn)行測定。測定結(jié)果見表4。

表4 樣品測定結(jié)果 %

按實驗方法稱取鋁鐵樣品3＃（原測定值8.4%）5份于400mL燒杯中，分別準(zhǔn)確加入不同量的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，按試樣分析方法處理并滴定。實驗結(jié)果見表5。

表5 加標(biāo)回收測定結(jié)果

由表4、表5可見，本法測定結(jié)果與多家實驗室的測定結(jié)果相符；采用加標(biāo)回收實驗，鋁的回收率在99.0%～101.0%，分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3 結(jié)語

本方法簡便快捷，精密度和準(zhǔn)確度良好，可以滿足相關(guān)分析檢測的要求。

［1］ 鞍鋼鋼鐵研究所，沈陽鋼鐵研究所.實用冶金分析［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

［2］ 曹宏燕.冶金材料分析技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［3］ 北京鋼鐵研究總院.GB/T 223.8-2000 鋼鐵及合金化學(xué)分析方法：氟化鈉分離-EDTA滴定法測定鋁含量［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000：1-5.

［4］ 中鋼集團(tuán)吉林鐵合金股份有限公司.GB/T 4701.6-2008 鈦鐵鋁含量的測定EDTA滴定法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：1-4.

［5］ 黃仁彬.EDTA滴定法測定硅鋇合金中鋁和鈣［J］.冶金分析，2004，24（2）：80-81.