如何鉴定硅锰铝合金中硅

周俊建

摘要 本文根据硅锰铝合金的特点,在鉴定硅锰铝合金中硅的过程运用了酸碱滴定法,实验中利用氟硅酸钾溶解于沸水中生成氢氟酸的原理。试样以硝酸、氢氟酸溶解,硅转化为硅氟酸,,加入硝酸钾生成氟硅酸钾沉淀。经过滤、洗涤沉淀中的游离酸后,溶解于中性沸水中,生成氢氟酸,以溴麝香草酚蓝为指示剂,用氢氧化钠标准溶液滴定游离出的氢氟酸,借此测定硅锰铝合金中硅含量,其相对标准偏差小于0.0796%。

关键词 硅锰铝合金;鉴定方法;实验分析

中图分类号 O6-31文献标识码 A文章编号 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

近年来,铝合金的生产使用比较广泛,各种铝合金的质量也引起大众的关注,现在介绍一种硅锰铝合金中硅的检测方法。硅锰铝合金是由硅、锰、铝及少量铁组成的合金,合金中的硅、锰、铝与氧的亲和力最强,是硅锰铝系合金中较好的脱氧剂、脱硫剂,具有熔点低、颗粒大、容易上浮、脱氧效果好等优点,使钢中的氧降到最低,同时形成含硅、锰、铝的复杂氧化物易从钢液中上浮,纯净钢液,提高钢的质量和加工性能等。因此,开展测定硅锰铝合金中主量化学元素的分析具有重要意义。

1 实验部分

1.1 试剂

硝酸:ρ=1.42 g/mL;氢氟酸:ρ=1.15 g/mL;硝酸钾饱和溶液;过氧化氢:30%;硝酸钾洗涤液:称取100 g硝酸钾溶解于900 mL水中,加入100 mL乙醇,混匀;溴麝香草酚蓝为指示剂:1%的乙醇溶液;尿素:固体;氯化钾:固体;氢氧化钠标准溶液: 0.25 mol/mL。

1.2 实验方法

称取0.2000 g试样于200 mL塑料杯中,加10mL硝酸,缓慢滴加5mL氢氟酸,摇动均匀,在室温下溶解1min后,加1g尿素,加2mL过氧化氢摇动30s,放置2min,加2 g氯化钾,加20mL硝酸钾饱和溶液,加少许滤纸浆,搅拌匀,放置12min,使氟硅酸钾沉淀完全。在垫有一层脱脂棉的塑料漏斗内再铺放一张快速滤纸过滤或抽滤,用硝酸钾洗涤液洗6~7次。将洗后的沉淀及滤纸移入250 mL烧杯中,加15mL硝酸钾洗涤液,用塑料棒捣碎滤纸及氟硅酸钾沉淀,加10滴溴麝香草酚蓝指示剂,缓慢滴加氢氧化钠标准溶液至恰呈蓝色,不计量但要准确。加100 mL中性沸水,搅拌使滤纸散开,搅拌中用0.25 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至蓝色为终点。按公式1计算硅的百分含量:

Si% = T×V/m×100(1)

T—每毫升氢氧化钠标准溶液对硅的滴定度;

V—滴定所消耗氢氧化钠标准溶液的体积, 单位为mL;

m—试样量,单位为g。

2 结果与讨论

2.1 方法的准确度和精密度

用硅锰铁合金标样试验硅结果,并计算标准偏差和相对标准偏差(表1)。

2.2 试液酸度的影响

试液酸度对氟硅酸钾沉淀的形成和溶解有较大影响,酸度小易形成其它氟化物共沉淀;酸度大能增加氟硅酸钾沉淀的溶解度,使测定硅结果偏低。氟硅酸钾沉淀形成的适宜酸度为2~3 mol/L。

2.3 沉淀剂的选择

为了满足形成较好的氟硅酸钾沉淀的要求,在选择沉淀剂时,考虑到同离子效应的原理,选择加入氯化钾2g后,再加入饱和硝酸钾溶液,在保证氟硅酸钾沉淀完全的同时,可避免产生盐效应。

2.4 静置陈化条件的选择

沉淀放置应于15~20℃时(一般为冷水浴中为佳)静置12 min以上,但时间不宜过长,超过30min后会使测定硅结果偏低,可能是随着时间的延长,部分氟硅酸钾沉淀溶解的缘故。一般应控制在12~15 min之间,且标样与试样放置的时间应保持一致。

2.5 钾盐洗涤液的选择

本文选择的钾盐洗涤溶液,可有效地降低氟硅酸钾沉淀在洗涤过程中的溶解度,使测定硅结果稳定性更好。由于有乙醇的存在,可加快洗涤速度。

2.6 试液中干扰元素的消除

试样中Al、Ti、Nb等元素易与F元素形成络合物沉淀,尤其是Al、Ti元素干扰严重,使硅测定结果偏高,本方法采取加过氧化氢配位的方式来消除干扰。溶解试样时产生的氮氧化物如果不除尽时,会干扰溴麝香草酚蓝指示剂终点的颜色变化,故采取加尿素分解的方法消除氮氧化物的干扰。

2.7 洗涤过程的选择

沉淀氟硅酸钾时,加少量滤纸浆使沉淀中有空隙易过滤。洗涤液在沉淀表面停留时间长,能使沉淀溶解度增加,故洗涤操作应严格控制,尽量用较少的洗液,过滤或抽干后再洗涤下一次。

2.8 游离酸干扰的消除

有时未洗涤净的残余游离酸会使氢氧化钠标准溶液消耗量明显增加,致使测定硅结果偏高,本方法采取提前扣除的方法,可有效地消除其干扰。

2.9 中性沸水

中性沸水指在重新加热煮沸后的蒸馏水中加溴麝香草酚蓝指示2滴后,如水呈酸性时,可用氢氧化钠标准溶液滴定至浅蓝色不消失(此时PH为7~7.1)为止,然后将其放置在低温处保持沸腾状态。

2.10 注意事项

1)用氢氧化钠标准溶液滴定硅终点时的蓝色应与消除残余游离酸时的蓝色保持一致,否则有误差;

2)用氢氧化钠标准溶液滴定硅时,滴定过程中试液温度应保持在80~95℃为佳;

3)在溶解试样时,为防止反应剧烈试样溅失,加入氢氟酸时要缓慢滴加进行。

3 结论

至今国家未研制出硅锰铝合金标准样品,硅锰合金标样中的化学元素硅含量与其基本近似,故用硅锰合金标样代替硅锰铝合金标准样品测定硅含量,从试验结果看与标准值基本一致,误差完全在国标范围内,方法是可行的,并具有操作简便、快速、准确度高等优点,完全能满足炼钢生产的需要。

参考文献

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