生铁中硅的快速分析

王 霞

生铁中硅的快速分析

王 霞

对生铁中硅的含量测定方法进行改进，选用稀硫酸和稀硝酸混合酸溶解试样，采用硅钼蓝光度法测定，有良好的灵敏度、准确度和稳定性。

生铁；硅钼蓝光度法；快速分析

1 引言

硅是生铁中最主要的元素之一，主要以固溶体FeSi，Fe2Si或FeMnSi等形式存在，有时也会有少量的硅酸盐夹杂物存在。在生铁中，硅则是重要的石墨化元素，承担着维持碳含量的重要职责。硅含量的高低既是判定生铁牌号的主要指标，也是判定高炉冶炼状况的主要依据。所以，硅的准确测定，对及时有效地指导高炉生产和生铁牌号的准确判定都具有重要的意义。

生铁中硅含量的测定方法主要有重量法、滴定法和光度法。

重量法测定硅含量是基于在酸性溶液中蒸发使硅生成不溶性氧化物，从而与其他各种元素分离。滴定法测定硅含量时，最常见的方法是使硅在氢氟酸、钾盐存在状态下形成沉淀析出，从而与其他元素分离。重量法和滴定法这两种方法因其操作过程过于繁琐，在实际生产过程中已经很少使用。

硅的光度测定法在工业生产中具有广泛的应用。光度测定法中最常用的分析方法有硅钼黄和硅钼蓝两种光度法。这两种方法都是以硅酸与钼酸盐作用生成硅钼杂多酸反应为基础的，再用还原剂将硅钼杂多酸还原成硅钼黄或硅钼蓝。由于硅钼蓝比硅钼黄具有更高的灵敏度，所以应用更广泛，特别适用于微量硅的测定。在采用硅钼蓝光度法测定硅的含量时，特别要注意酸度的控制，温度的影响，以及还原剂的选择。酸度对硅酸和钼酸的存在状态以及其硅钼酸的形成等都具有重大的影响。硅的光度法测定中都是以单硅酸与钼酸铵的反应为基础的。硅钼杂多酸形成后，要将其还原为硅钼蓝，这一步需提高酸度，所以必须对酸度有要求。温度选择在沸水浴中加热30 s，反应即能达到完全 (加热时间不宜过长，以免影响吸光度的测定)。还原剂常选用亚铁，因其还原速度较快，30 s即可完全还原，而且适合在硝酸溶液中进行。

通过大量的试验，选用稀硝酸和稀硫酸的混合酸对不同含量的硅选用同样的方法测定，结果证实硅钼蓝光度法的灵敏度、准确度、精密度均良好。

2 试验部分

2.1 原理

试样通过稀酸稀硫酸和稀硝酸混合酸溶解，用过硫酸铵氧化偏硅酸变为正硅酸，并且破坏碳化物，然后在恰当的酸度下加入钼酸铵溶液，与硅酸生成硅钼杂多酸，并用草酸配位铁元素，使溶液变为透明并破坏磷、砷等元素与钼酸铵生成的杂多酸的干扰，再用硫酸亚铁铵还原为硅钼蓝进行测定。

2.2 仪器和试剂

用721光度计测定。

溶解酸 (硫酸混酸)：将硫酸 (密度1.84 g/mL)50 mL徐徐注入942 mL水中，冷却后加入硝酸 (密度1.42)8 mL。

过硫酸铵15%。

亚硝酸钠1%。

钼酸铵5%。

草酸5%。

硫酸亚铁铵6% (每1 000 mL溶液加浓硫酸5 mL)。

2.3 操作步骤

称取试样0.100 g于100 mL烧杯中加溶解酸25 mL，过硫酸铵5 mL，低温加热后，若有棕色出现，可滴加亚硝酸钠1滴～3滴，使棕色退去，除去氧化物，用滤纸过滤于50 mL量瓶，冷却至室温，用水稀释至刻度，摇匀备用。

吸水上述溶液5 mL于50 mL量瓶中，用滴定管准确加入钼酸铵5 mL，摇匀后，水浴加热30 s，流水冷却，立即加入草酸10 mL，边摇边加硫酸亚铁铵10 mL，摇匀稀释至刻度，用0.5 cm比色皿，用水作参比，在650 mm波长下测取吸光度，在工作曲线上查得其含量值。

2.4 工作曲线的绘制

分别取7个不同硅含量的生铁标准以同样步骤作显色反应并绘制曲线。

3 结果讨论

3.1 干扰元素的消除

磷、砷为其主要干扰元素。硅钼酸在适合的酸度下形成具有较高的稳定性的硅钼杂多酸后，加入有机酸草酸后，由于磷、砷络离子属于五价络离子，存在状态较不稳定，其迅速分解，干扰元素得以消除干扰。

由于草酸仍能缓慢分解硅钼黄，因此在实际操作过程中，需边摇边立即加入还原剂硫酸亚铁铵，以避免其分解。

3.2 准确度试验

准确度试验结果见表1。

表1 准确度试验结果 %

由表1可知，该方法测定的相对误差的绝对值均小于1.00%，其绝对误差都小于国标GB223-81规定的允许误差范围，其试验结果准确度高。

3.3 精密度试验

精密度试验结果见表2。

表2 精密度试验结果 %

由表2可知，该方法测定的标准偏差均小于0.013%，精密度均良好。

3.4 稳定性试验

稳定性试验结果见表3。

表3 稳定性试验结果 %

由表3可知，该方法测定的结果在10 min内稳定不变化，结果稳定性高。

4 结语

综上所述，所采用的生铁中硅的分析方法，其准确度、精密度、稳定性均高，更重要的是解决了原方法中对不同含量的硅需采用不同方法的矛盾，实现了不同含量硅测定方法的一致。

［1］ 全国标样会冶金分技术委员会.冶金标样样品实施指南.北京：全国标样冶金分技术委员会，1977.

［2］ 武汉大学，吉林大学.分析化学.第二版.北京：高等教育出版社，1982.

［3］ 鞍钢钢铁研究所，沈阳钢铁研究所.实用冶金分析.辽宁：辽宁科学技术出版社，1990.

Speed-Analyzing of Silicon in Pig Iron

Wang Xia

The measure method of silicon content in pig iron has been improved,selects the mixed acid with dilute vitriol and dilute nitric acid to dissolve the sample,uses silicon molybdenum blue photometry,has a good sensitiveness,accuracy and stability of the result.

pig iron;silicon molybdenum blue photometry;speed-analyzing

O657.32

A

1000-4866（2011）04-0032-02

王霞，1977年7月出生，毕业于大同煤炭工业学校，现任职于大同煤矿集团公司中央机厂，助理工程师。

2011-09-01

2011-09-22