锆质引流砂中多元素含量的测定

王李鑫

（中天钢铁集团有限公司，江苏 常州 213000）

1 前言

引流砂是钢包底部钢水口的重要填充材料［1］，由于在生产中对钢水的质量要求不断提高，需要对钢包进行自动开浇［2］。引流砂的成分和粒度、钢液的作用以及温度和停留时间等因素是影响钢包自动开浇的主要因素［3］。因此，对引流砂中各成分的测定显得尤为重要。铬质引流砂中主要元素三氧化二铬含量的测定已有报道，在镍坩埚中采用过氧化钠熔融氧化，硫酸亚铁铵滴定的方式进行测定，但锆质引流砂主要元素的测定未见相关报道，锆质引流砂相对于铬质引流砂更难溶解且需要检测元素更多。因此，本文在已有研究的基础上，使用刚玉坩埚熔融样品，对锆质引流砂样品主要元素含量二氧化锆、三氧化二铬及二氧化硅元素的熔融及检测方法进行研究，并进行准确度与精密度测定，均取得较为满意的结果。

2 试验部分

2.1 试验仪器

AL104 电子天平（梅特勒托利多），天平感量0.000 1g；KC16/14箱式电阻炉（德国费舍尔）。

2.2 试验原理

在刚玉坩埚中采用过氧化钠为熔剂对样品进行高温熔融氧化，通过盐酸浸取熔块，待样品酸化完全后定容成待测母液。分取待测母液，采用硫酸亚铁铵滴定法测定样品中三氧化二铬含量，钼蓝光度法测定二氧化硅含量；EDTA 络合滴定法测定二氧化锆含量。

2.3 样品熔融条件的选择

过氧化钠作为分解样品的强碱性氧化熔剂，其熔点460 ℃；使用刚玉坩埚作为容器对熔融温度、时间及坩埚使用寿命进行试验，样品称样量0.200 0 g，过氧化钠质量为3.0 g时，试验结果见表1。

表1 不同熔融条件的影响

从表1 数据得出结论：在温度达到700 ℃后样品完全分解时间变化趋于缓慢且坩埚使用寿命急剧下降。因此，为充分考虑实验室的检测效率及检验成本，选择在700 ℃条件下熔融10 min作为样品熔融方法优选。

熔融物为强碱性，在聚四氟乙烯烧杯中使用80～100 mL热水进行浸取，并采用不同类型的酸进行酸化，以达到溶液浸取完全的目的，符合待测条件的要求，试验结果见表2。

表2 不同浸取酸的影响

从表2得出结论：使用40 mL盐酸（1+1）、60 mL硫酸（1+1）浸取熔块均能使溶液酸化并浸取完全。因待测溶液需检测二氧化锆含量，参考检测标准GB/T 4984—2007，二氧化锆元素需要在盐酸介质中进行滴定，因此选择盐酸作为浸取液。

综上，样品熔融条件为：在刚玉坩埚内称取0.200 0 g 样品，加入3.0 g 过氧化钠，700 ℃熔融10 min；将熔块在聚四氟乙烯烧杯内使用80～100 mL热水浸取；加入40 mL盐酸（1+1）煮沸至溶液清亮，冷却后混匀，定容至250 mL作为待测母液。

3 测定结果

3.1 三氧化二铬含量的测定

准确移取50.00 mL 待测母液于500 ml 锥形瓶中，加入80 mL硫酸（1+1）、8 mL磷酸（AR）、5 mL氯化钠（100 g/L），用水稀释至约250 mL 煮沸10 min，冷却至室温。在溶液中加入5 滴N-苯邻氨基苯甲酸指示剂（5 g/L），用硫酸亚铁标准溶液（0.070 0 mol/L）滴定至溶液为亮绿色为终点，按公式（1）计算样品中Cr2O3含量：

使用铬矿标准物质进行准确度度试验，试验结果见表3。

表3 有证标准物质三氧化二铬准确度试验%

由表3可知，在选择试验条件下对三氧化二铬含量进行检测，检测结果与标准物质的标准值含量在方法允许误差范围内，均具有较高的准确度。

3.2 二氧化锆含量的测定

准确移取50 mL待测母液于500 mL锥形瓶中，加入20 mL 盐酸（1+1）并在电热板上煮沸2 min，将锥形瓶取下，滴加3 滴二甲酚橙指示剂（5 g/L），用EDTA 标准溶液（0.010 0 mol/L）滴定至溶液由紫红色变为亮黄色不褪色为终点，按公式（2）计算样品中二氧化锆含量：

对检测样品进行精密度测定，试验结果见表4。

表4 样品精密度试验%

由表4可知，在选择条件下对样品中二氧化锆含量进行检测，可以获得较好的精密度。

3.3 二氧化硅含量的测定

准确移取3.00 mL 母溶液于100 ml玻璃容量瓶中，准确加入5.00 mL（5+95）盐酸，5.00 mL 钼酸铵（60 g/L）后摇匀，常温放置40 min（也可沸水浴5 min 后冷却至室温），定量加入5.00 mL 草硫混酸（30 g/L）、5.00 mL硫酸盐铁铵（60 g/L）溶液，用水稀释至刻度线混匀定容，作为待测液，在吸光度680 nm处检测样品的吸光度。

准确移取0.00、2.00、5.00、10.00 mL 二氧化硅标准溶液（0.5 mg/mL）与试样同试验条件操作，建立检测工作曲线，并于可见分光光度计上进行检测，建立一元线性回归方程式。从工作曲线上计算得出二氧化硅质量m（mg），按公式（3）计算样品中二氧化硅含量：

使用铬矿标准物质进行准确度度试验，试验结果见表5。

由表5可知，在试验选择条件下对样品中二氧化硅含量进行检测，检测结果具有较高的准确度。

表5 有证标准物质二氧化硅准确度试验 %

4 结语

经对三氧化二铬、二氧化锆、二氧化硅三种元素的准确度与精密度试验，在文章实验选择条件下对锆质引流砂中三氧化二铬、氧化锆、二氧化硅含量进行熔融后进行化学分析方法检测，可获得准确、稳定的实验结果。此方法用于检测引流砂中多元素含量测定，具有操作简单、检测快速的特点，适用于钢铁企业实验室中日常检测。