動物膠凝聚重量法測定鋼渣中的SiO2

張 莉

（山東省冶金科學研究院有限公司，山東 濟南250014）

1 前 言

提供及時準確的SiO2對鋼渣的循環(huán)利用具有重大的意義。目前，對于較高含量SiO2的測定常用的分析方法有氟硅酸鉀滴定法和重量法。氟硅酸鉀滴定法由于分析結(jié)果不穩(wěn)定從而影響結(jié)果的準確性。重量法中的高氯酸脫水法繁瑣耗時長，而且忽略了少部分可溶性硅的含量［1］。本試驗采用動物膠凝聚和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對鋼渣中的SiO2進行了測定，該方法簡單、快速，大大縮短了檢測時間，提高了工作效率。

2 實驗部分

2.1 主要儀器、工作條件及主要試劑

中速定量濾紙；馬弗爐（5E-MF6100）；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ARCOS SOP）。

試劑：鹽酸（ρ1.19 g/mL）；鹽酸（1+6）；鹽酸（5+95）；氫氟酸（ρ1.15 g/mL）；硫酸（1+1）；混合熔劑：4份無水碳酸鈉與1份硼酸研細混勻；動物膠（10 g/L）；硫氰酸銨（5%）；硝酸銀（1%）；硅標準貯存溶液（0.500 0 mg/mL）GBW（E）080577［2］。

2.2 實驗方法

2.2.1 樣品處理

稱取0.500 0 g試樣于鉑金坩堝中，加入4 g混合溶劑（4＋1）混勻，再覆蓋1 g。將坩堝于低溫放入馬弗爐內(nèi)，升至950℃熔融20 min。取出，稍冷，將坩堝置于100 ml鹽酸（1＋6）的燒杯中，低溫加熱至熔融物全部浸出溶解［3］。用水洗凈坩堝，取出。蓋上表面皿，繼續(xù)加熱至溶液固態(tài)近干。隨同試樣做空白。

溶液固態(tài)近干后，加入15 ml鹽酸（ρ1.19 g/mL），低溫加熱至沸。趁熱加入15 mL溫熱的動物膠（10 g/L），用玻璃棒劇烈攪拌2 min，于70℃～80℃處保溫10 min，用熱水沖洗表皿及燒杯壁，加熱水至100 mL攪拌至鹽類溶解。

趁熱用中速定量濾紙過濾（加紙漿）濾液用250 ml容量瓶承接，以熱鹽酸（5＋95）沖洗燒杯，并用帶有橡膠頭的玻璃棒擦洗燒杯，將沉淀全部轉(zhuǎn)移至濾紙上。并洗滌沉淀和濾紙無鐵離子（用硫氰酸銨5%檢查），再用熱水洗滌沉淀和濾紙無氯離子（用硝酸銀檢查1%）［4］。將沉淀與濾紙置于鉑金坩堝中，低溫碳化。于800℃左右灰化后于1 000℃灼燒40 min，取出，稍冷，置于干燥器中冷卻至室溫稱重m1，并灼燒至恒重。然后將不純的SiO2用水潤濕，加入6滴硫酸（1+1），3 mL氫氟酸（ρ1.15 g/mL）蒸至三氧化硫白煙冒盡，并重復1次。于1 000℃灼燒40 min，取出，稍冷，置于干燥器中冷卻至室溫稱重m2。再重復灼燒直至恒重。

濾液用250 mL容量瓶承接，用水稀釋至刻度。電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定殘余的SiO2。

2.2.2 工作曲線繪制

移取0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL硅標準溶液（0.500 0 mg/mL）于250 mL容量瓶中，加入5 g混合熔劑（4+1）和100 mL鹽酸（1+6），于ICP-AES上繪制工作曲線。測定殘余硅m3。

2.2.3 分析結(jié)果的計算

按式計算SiO2的含量：

式中：m1為揮散前不純SiO2和鉑坩堝的質(zhì)量，g；m2為揮散后殘留物和鉑坩堝的質(zhì)量，g；m3為濾液中殘余SiO2的質(zhì)量，g；m4為隨同試樣空白的質(zhì)量，g；m為試樣量，g。

3 結(jié)果與討論

3.1 溶樣方法的選擇

常見的SiO2重量法溶樣是在鎳坩堝或銀坩堝里面，但鎳坩堝熔樣浸出液中會有大量的鎳，在用ICP-AES測定SiO2時濾液中大量的鎳對其測定有光譜干擾。銀坩堝熔樣會引入大量的銀，過濾SiO2沉淀前酸度控制不當，會形成AgCl沉淀。在洗沉淀過程中很難將銀洗掉。本方法選擇用鉑金坩堝熔融樣品，不會引用雜質(zhì)，簡單快速且溶解完全。

3.2 濾液中殘余SiO2的測定

3.2.1 儀器條件的選擇

選擇SiO2標準貯存溶液，進行了等離子體功率、冷卻氣流量、霧化氣流量、輔助氣流量、積分時間、氬氣壓力的優(yōu)化實驗。綜合考慮靈敏度、穩(wěn)定性和測定元素的相關性，確定儀器最佳工作條件見表1。

表1 ICP-AES工作條件

3.2.2 分析譜線的選擇

從ICP光譜儀譜線庫中，查看硅元素的譜線干擾和譜線強度信息。試樣中分析元素含量較低，選擇強度較大的譜線進行實驗，同時避開干擾譜線，硅有3條譜線251.611、212.412、288.158 nm，3條譜線避開干擾元素，強度依次降低，故選擇251.611 nm為最佳測定譜線。

3.2.3 工作曲線與檢出限

按照儀器設定的工作條件，對標準系列溶液進行測定。以凈強度為y軸，分析元素的濃度為x軸，做線性回歸，計算相關系數(shù)，相關系數(shù)在0.999 8以上說明線性關系良好。應用所建立的工作曲線，以空白溶液10次測定結(jié)果的標準偏差3倍作為檢出限，以檢出限的10倍為測定下限，結(jié)果見表2。

表2 工作曲線及檢出限

3.2.4 濾液中SiO2的測定

對動物膠凝聚法過濾的濾液中的SiO2按照上述工作條件進行了測定，結(jié)果見表3，濾液中的SiO2含量較高，不能忽略，應回收測定。

表3 濾液中SiO2含量 %

4 精密度與準確度實驗

分別對不同含量鋼渣的標準樣品進行測定，結(jié)果見表4。由表中數(shù)據(jù)可以看出，SiO2的測定值與標準值相符合。

表4 準確度實驗結(jié)果（n=8） %

5 結(jié)語

本方法簡便快捷、回收率、精密度和準確度高，適用于鋼渣中SiO2的測定，大大縮短了檢測時間，提高了工作效率。