火焰原子吸收光谱法测定铬质引流砂中铁镁含量

2018-06-22赵希文朱春要陆娜萍

中国无机分析化学 2018年3期

赵希文周强朱春要陆娜萍

(江苏省沙钢钢铁研究院分析测试中心，江苏张家港 215625)

前言

引流砂又称引流剂，是一种填充于钢包座砖及上水口内的一种散状耐火材料，在转炉(或电炉)出钢前放入以防止钢水进入，在浇钢时再将其放出，起引导钢流作用[1]。常见引流砂一般有镁橄榄石质、硅质、锆质和铬质等四种[2-3]，铬质砂是这几种里面应用最多的一种，它在使用中的性能会受材料性能和工艺参数的影响[4]。引流砂中铁和镁量的测定，现有文献没有合适的分析方法，一般参照国家标准铬矿石和镁铬质耐火材料的分析方法[5-7]，即化学滴定法和分光光度法测定，测定过程复杂繁琐。本文采用无水碳酸钠-硼酸混合熔剂高温分解试样后加酸溶解盐类，冷却定容后用原子吸收光谱仪进行测定，在实验条件下，相对标准偏差(n=11)小于0.30%，加标回收率在98.7%～101%，完全满足日常质量控制要求，可以极大提高分析效率。

1 实验部分

1.1 仪器及主要工作参数

原子吸收分光光度计(美国热电ICE 3000 SERIES)，铁空心阴极灯，镁空心阴极灯，电子分析天平(METTLER TOLEDO-XP204)，箱式电阻炉(Nabertherm-N31/H)。

工作参数：铁灯电流8 mA，波长248.3 nm，通带宽度0.2 nm，燃烧器高度7.0 mm,燃气流量0.9 L/min；镁灯电流6 mA，波长285.2 nm，通带宽度0.5 nm，燃烧器高度7.0 mm，燃气流量0. 8 L/min。

1.2 试剂

盐酸(分析纯)；无水碳酸钠∶硼酸(2∶1)，按比例研细混匀；铁标准溶液(200 μg/mL)、镁标准溶液(100 μg/mL)均按国家标准方法配制。

实验用水为二次去离子水，所用试剂均为分析纯。

1.3 实验方法

1.3.1分解试样

称取0.10 g(精确至0.000 1 g)试样于25 mL铂金坩埚中，加2.0 g混合熔剂，用玻璃棒混匀，盖上铂金盖，移入高温炉中，慢慢升温至1 050 ℃，保持温度熔融30 min，取出冷却。洗净坩埚底部，与盖一起放入事先已经加了100 mL盐酸(1+4)的250 mL玻璃烧杯中，盖上玻璃表皿，于电炉上低温加热，在低温炉上加热溶解熔融物。用玻璃棒取出坩埚和盖并洗净。待试液冷却后移入250 mL容量瓶中，稀释至刻度并混匀。同试样做一个空白实验。

移取溶解好的试液5 mL于100 mL容量瓶中，加10 mL盐酸(1+1)，用水稀释至刻度并混匀备测。同试样做一个空白实验。

1.3.2工作曲线

铬质引流砂中主要成分为三氧化二铬、二氧化硅，一般含量在35%和25%左右。本方法用基准重铬酸钾和基准二氧化硅打底，分别加入铁和镁标准溶液，绘制校准工作曲线。称取基准重铬酸钾0.067 8 g和基准二氧化硅0.025 0 g各一份(工作曲线可以根据被测试样的含量灵活调整浓度范围)，用试样分解方法处理后，再分别移取6份各5 mL 溶液于100 mL容量瓶中，按表1分别加入铁和镁标准溶液，再加10 mL盐酸(1+1)，定容，混匀。

表1 工作曲线校准溶液的配制Table 1 Working curve series

2 结果与讨论

2.1 熔剂品种的选择

分别实验了过氧化钠-无水碳酸钠和无水碳酸钠-硼酸两种熔剂，结果表明两种熔剂分别在1 050 ℃和750 ℃高温时都能使试样分解完全。考虑过氧化钠-无水碳酸钠分解样品时要用镍坩埚，过氧化钠是强氧化剂腐蚀坩埚，镍坩埚的损耗较大，且过氧化钠性质不稳定容易变质。因此实验选择无水碳酸钠-硼酸为熔剂，用铂金坩埚分解试样。

2.2 熔剂加入量的选择

实验采用称取0.10 g试样，分别加入1.0、1.5、2.0、2.5 g混合熔剂(上层覆盖0.5 g)进行熔融实验，结果证明在熔剂量≤ 1.5 g时，无法保证试样全部转换分解，从而会导致分析结果偏低；而熔剂量增大试液中钠盐较高，对仪器以后测钠有影响。实验确定采用0.1 g称样量，加2 g混合熔剂，即熔剂和试料比为20∶1，能取得重复性较好并具有代表性的结果。