铁铝尖晶石中氧化亚铁含量的测定方法研究

徐 娜 刘兰芳 吴 锋 李心慰 栾 旭

辽宁科技大学 材冶学院 辽宁鞍山114051

水泥回转窑用氧化镁-铁铝尖晶石质耐火材料具有良好的抗碱盐、抗水泥熟料侵蚀能力和结窑皮能力［1］。对于铁铝尖晶石，目前的化学分析方法只能检测出其中的全铁（以Fe2O3计）和Al2O3的量，无法测定铁铝尖晶石（FeO·Al2O3）的含量。由于氧化亚铁在空气中不能独立存在，所以就可以通过测定铁铝尖晶石中氧化亚铁的含量来换算得到铁铝尖晶石的含量。而由于铁铝尖晶石的难溶性，目前已有的测定氧化亚铁的方法如GB/T 14506.14—2010等都不适合于测定铁铝尖晶石中的氧化亚铁含量。

陈肇友等［2］指出，只有在金属铁存在下才能保证氧化亚铁稳定存在，进而保证与Al2O3形成的化合物是FeO·Al2O3。但是，当用盐酸溶解含有金属铁的样品时，金属铁也以Fe2+的形态转入溶液中，氧化亚铁的测定结果中也包括以FeO表示的金属铁的量［3］。因此，铁铝尖晶石中FeO的含量应等于试验测定得出的FeO的含量减去以FeO表示的金属铁的含量。

1 试验

1.1 试剂

盐酸（优级纯），硫酸（优级纯），碳酸氢钠（分析纯），碳酸氢钠（分析纯）饱和溶液。

今年以来，我国能源消费实现较快增长。前三季度，在电煤消费增长带动下，全国煤炭消费增速回升。据行业初步统计数据，电力、钢铁、化工、建材4大行业用煤均为正增长，电煤占煤炭消费总量的比重约为53.9%，比去年同期提高约2.3个百分点。天然气表观消费量同比增长16.7%左右，除化工用气小幅下降外，城市燃气、工业燃料和发电用气均保持两位数增长。

硫酸-磷酸稀释液：在不断搅拌下，将15 mL硫酸缓慢注入970 mL水中，再加入15 mL 95%（w）的磷酸混匀。

三氯化铁溶液（50 g·L-1）：称取5 g三氯化铁（分析纯）溶于冷水中，稀释至100 mL，混匀。

重铬酸钾标准溶液（0.008 3 mol·L-1）：称取2.451 5 g预先在150～170℃烘干2 h并于干燥器中冷却至室温的重铬酸钾（基准试剂），溶于500 mL水中，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

在采用100 mL、50 g· L-1的三氯化铁溶液溶解试样的条件下，试样量的多少也会影响测定结果。为此，分别称取0.05、0.10、0.15和0.20 g试样进行了测定试验。结果表明，当试样量为0.10 g时，检测结果高且稳定。由此确定试样量以0.10 g为宜。

两湖地区属楚文化范畴，范围主要包括湖南、湖北等地区。楚文化崇尚浪漫，生活在两湖地区的人们富有浪漫情怀，同时湿润的气候适宜竹材的生长，竹文化在这里繁荣昌盛。浓郁的楚文化对两湖地区的影响，造就了两湖地区鲜明的竹编风格，其中以湖南的益阳竹编、湘西竹编为代表。

由于有些传感器自身发电和输出功率(图12)，而不需要外加电压，ECU通过产生的电压和频率来确定它的工况。提示：当检查发动机ECU端子电压时，NE信号、KNK信号等都是以交流形式输出的，因此，需要使用高精密的测量仪器，如示波器。

1.2 试验方法

重铬酸钾滴定FeO的反应方程式为：

金属铁的量w（Fe）按下式计算：

称取0.100 0 g试样于干燥的500 mL锥形瓶中，加1 g碳酸氢钠、30 mL盐酸和5 mL硫酸，塞上带导管的橡皮塞，导管通过一个防倒吸安全瓶后插入盛有碳酸氢钠饱和溶液的烧杯中。将锥形瓶置于电炉盘上加热至微沸状态，保持30 min以上，取下稍冷后，缓慢加入90 mL硫酸-磷酸稀释液，冷却至室温后，加10滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。

1.2.2 金属铁含量的分析

称取0.100 0 g试样于干燥的500 mL锥形瓶中，加三氯化铁溶液100 mL，用胶塞塞紧瓶口，震荡30 min。过滤，用水洗锥形瓶4～5次，洗残渣7～8次。向滤液中加入15 mL硫酸（1+1）和10滴二苯胺磺酸钠指示剂，立即用重铬酸钾标准溶液滴定，至试液经浅红色变为紫色为终点。

1.3 氧化亚铁含量的计算

1.2.1 以FeO计的金属铁-氧化亚铁合量分析

按“1.2.1”滴定得到的以FeO计的金属铁-氧化亚铁合量w（FeO+Fe）按下式计算：

各级政府要高度重视，统一认识，建立健全相应的组织机构，加强领导。要做到责任明确，任务明确，人员明确，把防治干旱灾害工作落实到千家万户。各级有关部门要有超前意识，变被动抗旱为主动抗旱，坚持以防为主，防抗并举。各相关部门要认真组织落实各项有关措施，建立健全适应岩溶石区现代农业发展要求的抗旱服务体系，及时做好旱情的监测预报与分析汇报工作，同时建立一支能适应岩溶石山地区恶劣环境条件的防旱、抗旱专业化服务队伍，不断壮大防旱抗旱实力。

4.2 各地年降水量在20世纪60年代中期和80年代末出现异常偏多，夏季降水量异常对全年降水异常的贡献最大。

二苯胺磺酸钠指示剂（1 g·L-1）：称取0.1 g二苯胺磺酸钠（分析纯）溶于水中，加硫酸3滴，稀释至100 mL，混匀。

按“1.2.2”测定金属铁的总反应方程式为：

对中美双方而言，随着两国竞争加剧，两国加强战略分歧管控和军事冲突预防日益重要。特朗普政府已经注意到了中美两军关系稳定的重要性，“不冲突不对抗”符合双方的利益诉求。只有双方形成了避免军事冲突的共识，两国关系才有可能“斗而不破”。两国领导人需要始终保持清晰的头脑，对战争秉持审慎的态度，对双方之间的分歧坚持和平的解决方式，对双方之间的危机风险不断加强危机管控与冲突预防。

式中：c为重铬酸钾标准溶液的浓度，mol·L-1；V为滴定消耗的重铬酸钾标准溶液的体积，mL；m为试样质量，g。

试样中氧化亚铁的量w（FeO）按下式计算：

2 结果与讨论

2.1 铁铝尖晶石的组成

待检测的铁铝尖晶石试样的XRD图谱见图1，它主要由铁铝尖晶石相组成。其化学分析结果（w）为：Al2O357.69%，全铁（以Fe2O3计）43.66%，CaO 1.62%，MgO 1.39%，TiO21.06%。全铁是以Fe2O3计的金属铁、氧化亚铁和三氧化二铁的合量。

图1 铁铝尖晶石试样的XRD图谱

2.2 金属铁含量的测定

在测定条件一定时，如果试样粒度太大，则金属铁溶解不完全，会导致测定结果偏低；如果试样磨得太细，则磨细过程中金属铁会发生氧化，也会导致测定结果偏低。为此，选择不同粒度的试样进行测定试验，结果见表2。由于没有铁铝尖晶石标样，不能通过标样测定结果来判定方法的准确度。对于容易偏低的检测结果来说，高且稳定的结果更值得信任。由表2可知，采用粒度≤0.053 mm的试样时，检测结果高且稳定。由此确定试样粒度以≤0.053 mm为宜。

表2 金属铁含量测定试验结果

糖尿病是胰腺癌发生的独立危险因素[5]，该次研究显示，胰腺癌合并糖尿病患者在经过放疗后的血糖改善率为60.00%，相对较高，说明胰腺癌患者接受有效治疗，可恢复血糖水平至正常范围内，且糖尿病病程越短，胰腺癌合并糖尿病患者的血糖改善率便越高。同时糖尿病病程＜12个月、12～24个月的胰腺癌患者在经过放疗后，血糖改善率同肿瘤标志物水平的降低存在相关性，而其他两组则无相关性，这说明尽早诊断糖尿病并采取有效方法控制血糖水平，有助于预防胰腺癌的发生，或者是早期发现肿瘤并实施根治性手术，从而促进患者预后的改善。

式中：c为重铬酸钾标准溶液的浓度，mol·L-1；V为滴定消耗的重铬酸钾标准溶液的体积，mL；m为试样质量，g。

按上述试验确定的最佳条件，对试样中的金属铁含量进行了测定，结果为4.32%（w）。

2.3 氧化亚铁含量的测定

采用“2.2”中同样粒度系列的试样进行了试验，结果发现，试样粒度对氧化亚铁含量的测定结果影响很小。因此，仍采用适合金属铁含量测定的粒度≤0.053 mm的试样。

采用“2.2”中同样称样量系列的试样进行了试验，结果发现试样量仍以0.10 g为宜。

称取0.10 g粒度≤0.053 mm的试样，对HCl和H2SO4加入量进行了试验，结果见表3。可以看出，用30 mL浓HCl和5 mL浓H2SO4分解试样时，检测结果高且稳定。因此确定HCl和H2SO4的加入量分别以30和5 mL为宜。

表3 以FeO计的金属铁和氧化亚铁合量测定试验结果

还进行了碳酸氢钠（防止Fe2+氧化）加入量试验，结果表明其加入量以0.50 g为宜。

2006年2月9日，比较江都三站原5号水泵机组（改造前），在变极和同转速工况下倒转发电，并进行了现场测试。从测试结果看，变极发电功率是同转速的1.38倍。运行过程中，变极发电噪声低，振动小，机组温升低，性能稳定。同转速发电时，虽然机组启动正常，但噪声大，振动比在变极发电工况下大得多，而且机组出水量较变极发电时明显增大。变极发电时单机出水量约9～10 m3/s，同转速发电出水量达13～15 m3/s。因此，采用同转速发电不仅机组运行工况差，而且发电效率也比变极发电低得多。

按上述试验确定的最佳条件，对以FeO计的金属铁和氧化亚铁合量进行了测定，结果为38.61%（w）。

按公式（5）计算得出，试样中氧化亚铁含量为33.05%（w）。

与填埋技术有所区别，餐厨垃圾焚烧处理技术在国内虽然有应用先例，但是不少地区不肯采用，国家也不提倡对垃圾焚烧处理。其主要优缺点如下：优点是焚烧处理量大，减容性好，热量用来发电可以实现垃圾的能源化。缺点是对垃圾低位热值有一定的要求；餐厨垃圾水份含量高会增加焚烧助燃剂的大量消耗，大幅度增加政府财政投入，处理成本高昂，不少经济欠发达地区根本财政承受不起。

2.4 铁铝尖晶石含量的分析

由于试样中不存在游离的FeO（见图1），则根据其FeO含量33.05%（w），就可以计算出FeO·Al2O3的含量为79.90%（w）。如前所述，试样中含有57.69%（w）的Al2O3，但图1中并未发现游离Al2O3。马淑龙等［4］和陈肇友［5］研究指出，温度高于1 500℃时，Al2O3在FeO·Al2O3中有一定的固溶度。图1中没有发现这10.85%（w）的游离Al2O3，可能是因为它们固溶到铁铝尖晶石中。假如试样中铁铝尖晶石的组成不符合FeO·Al2O3的化学计量比，则仅仅根据氧化亚铁含量是无法计算出铁铝尖晶石含量的。

3 验证试验

如前所述，不能通过对标样的测定来判定氧化亚铁和金属铁测定结果的准确度。为此，拟根据试样中氧化亚铁和金属铁完全氧化导致的试样质量变化率来进行大致判断：将铁铝尖晶石试样在通O2条件下于1 200℃氧化120 min，测得试样氧化后的质量变化率为5.54%。由氧化后试样的XRD图谱（见图2）可以看出，氧化后试样中不存在铁铝尖晶石相，并且含铁物相仅有Fe2O3，表明试样中原有的金属铁和氧化亚铁全部被氧化成了Fe2O3。

金属铁和氧化亚铁被氧化成了Fe2O3的反应式如下：

图2 1 200℃氧化120 min后试样的XRD图谱

经计算：试样中4.32%（w）的金属铁按反应式（6）完全反应后的质量变化率为1.86%，试样中33.05%（w）的氧化亚铁按反应式（7）完全反应后的质量变化率为3.68%，二者相加即得总的质量变化率为5.54%，这与氧化增重法测得的质量变化率相同。由此可见，本试验中确定的测定铁铝尖晶石中氧化亚铁含量的方法是可行的。