钢铁中杂质元素质量分数测定方法
【专利摘要】本发明提供铁中所含杂质元素质量分数的测定方法，包括如下步骤：将试料由溶解酸溶解，滴加过硫酸铵溶液，继续加热煮沸，过硫酸铵分解完毕，滴加过氧化氢，轻摇使溶液清亮，再加热煮沸分解完过量的过氧化氢；将所得试液分为多份待用；取一份待检试液加入酸性介质后加入还原剂，碘液吸收逸出的砷化氢气体后还原与钼酸铵生成砷钼蓝，基于砷钼蓝吸光度计算测定所含砷的质量分数。方法进一步包括将其它份试液进行硅、锰、磷元素质量分数测定步骤。本发明提供的方法无需额外单独作试料分解和试液制备，可以实现联合分析，节约试剂。无需蒸馏、分离等工艺操作。与冒高氯酸烟、硫酸烟处理试液方法比较减少有毒有害气体排放，降低了风险。
【专利说明】钢铁中杂质元素质量分数测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金领域的化学检验，特别涉及钢铁中所含杂质元素质量分数的测定方法。
【背景技术】
[0002]砷是钢铁材料中的有害元素,必须有效控制其含量。目前生铁、铸铁中砷元素含量化学分析方法主要有萃取砷钥蓝光度法、次磷酸盐还原碘量法、蒸馏分离钥蓝光度法等。这些方法都不能与生铁、铸铁中的常规杂质元素硅、锰、磷等进行联合测定。
[0003]同时，现有对于钢铁材料中砷元素含量的测定方法是将待测定试样以硝酸溶解，高氯酸冒烟氧化铬至六价，在硫酸及盐酸介质中，加硫酸肼及溴化钾使砷以AsCl3形式蒸馏。蒸馏液中的砷，用硝酸氧化至五价，最后测量砷钥蓝的吸光度。计算出砷的质量分数。这种方法需要使用高风险的高氯酸冒烟和硫酸烟制取试液，而且还不能与生铁、铸铁中硅、锰、磷等进行联合测定。因此，本领域急需一种更适合的钢铁中所含杂质元素，特别是砷元素的质量分数的测定方法。
【发明内容】
[0004]本发明旨在解决前述技术问题，提供一种新的钢铁中所含杂质元素，特别是砷元素的质量分数的测定方法。
[0005]本发明所提供的铁中所含杂质元素质量分数的测定方法包括如下步骤:
[0006]I)试液制备，将试料由溶解酸溶解，滴加过硫酸铵溶液，继续加热煮沸，过硫酸铵分解完毕，滴加过氧化氢，轻摇使溶液清亮，再加热煮沸分解完过量的过氧化氢；
[0007]2)将所得试液分为多份待用；
[0008]3)取一份待检试液，加入酸性介质后加入还原剂，碘液吸收逸出的砷化氢气体后还原，与钥酸铵生成砷钥蓝，基于砷钥蓝吸光度计算测定所含砷的质量分数。
[0009]其中，进一步包括将其它份试液进行硅、锰、磷元素质量分数测定的步骤，以实现联合测定。
[0010]其中，所述步骤I)中溶解酸为硫硝混酸。
[0011]其中，所述步骤3)中在待测定试液中加入硫酸后加无砷锌粒作还原剂，碘液中加入硫酸肼作还原剂。
[0012]本发明所提供的联合测定方法的优点在于:
[0013]1.无需额外单独作试料分解和试液制备，可以实现生铁及铸铁中硅、锰、磷、砷等元素的联合分析，节约化学试剂。
[0014]2.无需蒸馏、分离等工艺操作，与现有常用方法相比简化操作步骤，提高工作效率。
[0015]3.就砷元素测定方法，与现有的冒高氯酸烟、硫酸烟处理试液方法比较减少有毒有害气体排放，降低了风险。【具体实施方式】
[0016]为更好的阐明本发明的内容，现以非限制性的实施例对本发明进行详细地说明。
[0017]I化学试剂的配置:(除另有说明外，仅使用分析纯的试剂和蒸馏水或与其纯度相当的水)
[0018]1.1溶解酸:硫硝混酸
[0019]94份水、5份浓硫酸(1.84g/mL)、1份硝酸(1.42g/mL)混合。
[0020]1.2过硫酸铵溶液，500g/L
[0021]称取50克过硫酸铵溶解于少量水中，用水稀释至IOOmL,摇匀。当天配制当天用。
[0022]I.3 过氧化氢，I.11 g/mL
[0023]1.4碘液，2.58/1
[0024]称1.25克碘化钾溶于水中，边搅拌边加0.64克碘，充分搅拌溶解后定容于500
毫升棕色瓶。
[0025]1.5 硫酸(3+2)溶液
[0026]3份硫酸(1.84g/mL)与2份水混合；
[0027]1.6氯化亚锡溶液，200g/L
[0028]称取20克氯化亚锡溶于50毫升浓盐酸中，加热溶解完后加50毫升水摇匀。
[0029]1.7钥酸铵溶液，0.25%
[0030]称取0.25克溶于100晕升水中，加入3.5晕升硫酸。
[0031 ] 1.8硫酸肼溶液，0.2%
[0032]称取0.2克硫酸肼溶于100毫升水。
[0033]1.9 酒石酸溶液，300g/L
[0034]称取300克酒石酸溶解于少量水中，用水稀释至IOOOmL,摇匀。
[0035]1.10 碘化钾溶液，300g/L
[0036]称取300克碘化钾溶解于少量水中，用水稀释至IOOOmL,摇匀。
[0037]1.11无砷锌粒
[0038]1.12碳酸氢纳溶液，80g/L
[0039]称取80克碳酸氢纳溶解于少量水中，用水稀释至IOOOmL,摇匀。
[0040]2主要仪器:721型分光光度计，砷化氢发生器
[0041]3 分析
[0042]3.1.称样:称取0.2000克待测定铸铁试料，精确至0.0001克。
[0043]3.2.试料分解:
[0044]3.2.1将试料置于150毫升三角玻璃瓶中，加40毫升溶解酸(化学试剂序号1.1，下同)在加热板上低温加热溶解至冒大气泡，持续I?2分钟取下，观察试料溶解完全后，稍冷，小心滴加4毫升过硫酸铵溶液(序号1.2)，继续在加热板上加热煮沸，使过硫酸铵分解完毕，取下稍冷滴加I?2滴过氧化氢(序号1.3)，轻摇使溶液清亮，再加热煮沸分解完过量的过氧化氢后取下；
[0045]3.2.2冷却后用脱脂棉过滤于50晕升各量瓶中，以水定各后摇勾；
[0046]3.2.3吸取20毫升试液于砷化氢发生器的发生瓶中。[0047]3.3.吸收:
[0048]3.3.1在砷化氢发生器的发生瓶中加入5毫升硫酸溶液(序号1.5)，5毫升酒石酸溶液(序号1.9)，5毫升碘化钾溶液(序号1.10)，5毫升氯化亚锡溶液(序号1.6)，每加一种试剂均要摇匀，放置5?10分钟；
[0049]3.3.2在砷化氢发生器的吸收管内准确加入15毫升碘液(序号1.4)及3滴碳酸氢钠溶液(序号1.12)，连接好砷化氢发生器，于三角瓶中加7克无砷锌粒(序号1.11)，立即塞好瓶口，吸收30分钟后，取下吸收管。
[0050]3.4.显色:
[0051]3.4.1加5毫升0.25%钥酸铵溶液(序号1.7)，2毫升0.2%硫酸肼溶液(序号1.8)于吸收管中，加水定容至25毫升，摇匀；
[0052]3.4.2在沸水浴中加热6分钟，取下冷却。
[0053]3.5.测量:
[0054]3.5.1将吸收管中显色液置于合适的比色皿中，用水作参比在分光光度计上于波长810nm处测量吸光度；
[0055]3.5.2 砷含量在 0.004%—0.030% 用 3cm 比色皿，0.030%—0.12% 用 Icm 比色皿。
[0056]3.6.曲线绘制:选择3个以上与试样组成相同或相似的标准样品(其质量分数范围应覆盖试样的质量分数)，同以上方法分析，测定吸光度，以砷量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线。
[0057]3.7.计算:在曲线上查找砷质量分数或用回归法计算砷质量分数。
[0058]3.8联合测定:以常规方法测定其它试液中所含硅、锰和/或磷元素含量，给出待检试样中所含砷、娃、猛、磷元素的质量分数。
[0059]上述实施例仅例示性说明本发明的组成物与制备方法，而非用于限制本发明。任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求所载。
【权利要求】
1.一种铁中所含杂质元素质量分数的测定方法，包括如下步骤: 1)试液制备，将试料由溶解酸溶解，滴加过硫酸铵溶液，继续加热煮沸，过硫酸铵分解完毕，滴加过氧化氢，轻摇使溶液清亮，再加热煮沸分解完过量的过氧化氢； 2)将所得试液分为多份待用； 3)取一份待检试液,加入酸性介质后加入还原剂,碘液吸收逸出的砷化氢气体后还原，与钥酸铵生成砷钥蓝，基于砷钥蓝吸光度计算测定所含砷的质量分数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤I)中溶解酸为硫硝混酸。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤3)中在待测定试液中加入硫酸后加无砷锌粒作还原剂，碘液中加入硫酸肼作还原剂。
4.如权利要求1-3中任一所述的方法，其中，进一步包括将其它份试液进行硅、锰、磷元素质量分数测定的步骤。
【文档编号】G01N21/31GK103575674SQ201310474174
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2013年10月12日
【发明者】刘万疆, 庞建召, 叶轶, 周一平, 刘作德 申请人:广西玉柴机器股份有限公司