本发明涉及一种冶金分析技术，具体说，涉及一种高碳硅铝合金中铝的测定试样分解方法。
背景技术：
：高碳硅铝合金可用于炼钢生产中脱氧，由于高碳硅铝合金密度比纯铝密度大，更容易进入钢水，内部烧损少，可改善夹杂物形态，减少钢中气体元素含量，提高钢质量，降低成本，节约用铝量，特别适用于连铸钢水脱氧要求，具有脱硫性能、穿透力强等优点。高碳硅铝合金还具有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，是铸造铝合金中品种最多、用量最大的合金。广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。其中，铝的准确含量起着非常重要的作用。为此，需要进行高碳硅铝合金中铝元素测定试样分解方法的研究。2008年第5期《铁合金》公开了一种EDTA滴定法快速测定硅钡合金、硅铝合金、硅铝钡钙合金、硅钡铝合金中铝的质量分数。该技术采用强碱熔融法，试样溶解受熔融时间、熔融温度影响。2014年《梨花检验学术交流论文集》公开了一种EDTA滴定法快速测定硅铝合金中铝。该技术使用硝酸、氢氟酸溶解试样，高氯酸冒烟赶氟离子，但该方法在试样溶解不完全时没有进行残渣处理，并且氟离子不容易被赶尽，影响测定结果。《中华人民共和国黑色冶金行业标准》(YB/T178.3-2000)公开了一种硅铝合金、硅钡铝合金化学分析方法EDTA滴定法测定铝含量。该技术使用硝酸、氢氟酸溶解式样，高氯酸冒烟赶氟离子，进行了残渣处理，但该方法分离及处理残渣步骤太过繁琐，且氟离子不易被赶尽，影响测定结果。技术实现要素：本发明所解决的技术问题是提供一种高碳硅铝合金中铝的测定试样分解方法，能够为炼钢成分控制过程提供准确数据。技术方案如下：一种高碳硅铝合金中铝的测定试样分解方法，包括：将高碳硅铝合金样品采用盐酸、硝酸、氢氟酸进行分解，加入硼酸和高氯酸直至冒烟，难溶的试样需进行残渣处理；采用EDTA容量法测定高碳硅铝合金中铝的含量。进一步：称取0.2000g高碳硅铝合金置于300mL聚四氟乙烯烧杯中，加入10mL密度1.19g/mL的盐酸，10mL密度1.42g/mL的硝酸，3～5mL密度1.15g/mL的氢氟酸溶解；溶液中加入硼酸除氟，加入高氯酸至冒烟。进一步：如果有难溶试样则进行残渣熔融处理。进一步：将溶液置于低温电热板上加热分解后，加入2g硼酸，摇匀，用水移入300mL烧杯中，加10mL密度1.67g/mL的高氯酸，冒烟尽干，稍冷，加20mL体积比为1：1的盐酸溶解盐类，用水稀释体积至100mL；用加有垫角的中速定性滤纸过滤，用带有橡皮头的玻璃棒擦尽烧杯，用热水洗涤滤纸及残渣3～4次，滤液及洗液收集于300mL烧杯中，留作主液；将残渣连同滤纸置于铂坩埚中，低温加热炭化、灰化；在900℃高温炉中燃烧20min，取出，冷却；加入2g混合熔剂；将铂坩埚置于900～950℃高温炉中熔融10～15min，取出，冷却，置于主液中溶解熔融物，用水洗净铂坩埚并取出。进一步：高碳硅铝合金中铝的含量采用公式得到；W(Al)％为铝的质量分数，V为滴定样品时消耗硫酸铜标准溶液的体积；V0为滴定空白时消耗硫酸铜标准溶液的体积；T为硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，m为分取试液所相当试样量；m为分取试液中纯铝的质量，T为硫酸铜标准溶液对纯铝的滴定度，V1为滴定纯铝试液消耗硫酸铜标准溶液体积的平均值。进一步：还包括验证可靠性的步骤。与现有技术相比，本发明技术效果包括：1、通过对大量样品的分析，证实本发明具有良好的精密度、准确度，完全可以满足现代检测分析需要。(1)与强碱熔融法相比，本发明采用酸溶法，试样分解不受熔融时间、熔融温度的限制，操作条件简单易操作，分析结果的准确性、重复性更高。现有技术中，采用强碱熔融法时，试样熔解受熔融时间、熔融温度影响，操作条件苛刻。采用酸溶解法时，由于硅含量高，需加入氢氟酸，氢氟酸与铝易配合，用高氯酸冒烟氟离子不易赶尽，在测定时残留的氟离子与铝形成稳定的络合物，采用EDTA容量法测定时与氟离子络合的铝不能与EDTA尽快反应，在用硫酸铜标准溶液滴定过量的EDTA时，不能准确的滴定，且终点不易观察，给分析结果带来影响。与使用硝酸、氢氟酸溶解试样相比，本发明在试样溶解后加入了硼酸，消除了氟离子对后期测定的干扰，且后期进行了残渣处理。本发明在冒高氯酸烟之前加入适量的硼酸与氟离子配合，可消除氟离子的干扰，若有不溶物冒烟后进行残渣处理，可使试样完全分解，为EDTA容量法测定硅铝合金试样中铝含量提供了较高的准确度和重复性。(2)本发明通过分解高碳硅铝合金试样，从而准确测定出高碳硅铝合金中铝的含量，该方法可以满足现代生产。(3)由于试样中硅含量高，分解试样时需加入氢氟酸，而氢氟酸与铝易配合，高铝试样用高氯酸冒烟氟离子不易赶尽，在测定时残留的氟离子与铝形成稳定的络合物，采用EDTA容量法测定时与氟离子络合的铝不能与EDTA尽快反应，在用硫酸铜标准溶液滴定过量的EDTA时，不能准确的滴定，且终点不易观察，给分析结果带来影响。本发明在冒高氯酸烟之前加入适量的硼酸与氟离子配合，可消除氟离子的干扰。(4)本发明中，酸不能完全溶解的高碳硅铝合金试样，进行残渣处理后可测出准确可靠的测定结果。(5)强碱熔融法测定硅铝合金试样使用的设备为高温熔融炉，试样熔融时受熔融时间、熔融温度影响，操作条件苛刻。本发明使用低温电热板溶解试样，操作易掌握，测定结果重复性、准确性比强碱熔融法高。3、高碳硅铝合金，可用于炼钢生产中脱氧，由于硅铝合金密度比纯铝密度大，更容易进入钢水，内部烧损少，可改善夹杂物形态，减少钢中气体元素含量，提高钢质量，降低成本，节约用铝量，特别适用于连铸钢水脱氧要求，具有脱硫性能，穿透力强等优点。4、高碳硅铝合金在冶炼工艺中应用十分广泛，其中，铝的准确含量起着非常重要的作用，本发明简单易操作，准确度高、重复性好，为高碳硅铝合金中铝的测定EDTA容量法增加了一种可靠的试样分解方法。因此，该发明可以广泛应用，效益前景良好。具体实施方式示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。样品(高碳硅铝合金)采用盐酸、硝酸、氢氟酸进行分解，加入适量的硼酸、高氯酸冒烟，难溶试样需进行残渣处理，然后采用EDTA容量法测定高碳硅铝合金中铝的含量，验证该方法的可靠性。实验采用的试剂纯铝(99.99％)盐酸(ρ1.19g/mL)盐酸(1+1)硝酸(ρ1.42g/mL)氢氟酸(ρ1.15g/mL)高氯酸(ρ1.67g/mL)氢氧化钠(200g/L)氢氧化钠(固体)氟化钠(固体)硼酸(固体)混合熔剂(2份无水碳酸钠+1份硼酸)乙酸-乙酸铵缓冲溶液:77g乙酸铵水溶后加80mL乙酸,在1000mL容量瓶中稀释至刻度(PH＝4.5)，摇匀。刚果红试纸PAN指示剂(0.1％乙醇溶液)EDTA标准溶液:C(EDTA)＝0.018mol/L硫酸铜标准溶液:C(CuSO4)＝0.018mol/L高碳硅铝合金中铝的测定试样分解方法，具体如下：步骤1：称取高碳硅铝合金样品，加入盐酸、硝酸、氢氟酸溶解；称取0.2000g高碳硅铝合金(精确至0.0001g)样品置于300mL聚四氟乙烯烧杯中，加入10mL盐酸(ρ1.19g/mL)，10mL硝酸(ρ1.42g/mL)，3～5mL氢氟酸(ρ1.15g/mL)溶解。步骤2：溶液中加入硼酸除氟，加入高氯酸至冒烟，如果有难溶试样则进行残渣熔融处理；将溶液置于低温电热板上加热分解后，加入2g硼酸(固体)，摇匀，用水移入300mL烧杯中，加10mL高氯酸(ρ1.67g/mL)，冒烟尽干，稍冷，加20mL盐酸(1+1)溶解盐类，用水稀释体积至100mL。若有不溶残渣，用加有垫角的中速定性滤纸过滤，用带有橡皮头的玻璃棒擦尽烧杯，用热水洗涤滤纸及残渣3～4次，滤液及洗液收集于300mL烧杯中，留作主液。将残渣连同滤纸置于铂坩埚中，低温加热炭化、灰化。在900℃高温炉中燃烧20min，取出，冷却。加入2g混合熔剂。将铂坩埚置于900～950℃高温炉中熔融10～15min，取出，冷却，置于主液中溶解熔融物，用水洗净铂坩埚并取出。步骤3：采用EDTA容量法测定高碳硅铝合金中铝的含量；试样分解后，采用EDTA容量法进行试剂量选择、精密度、准确度、不同分析方法结果对照等实验，从而验证该试样分解法的可行性。将以上溶液体积控制在100～150mL左右，用氢氧化钠(200g/L)调至氢氧化物出现，再过加氢氧化钠8g，加热煮沸、冷却，移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。将上述溶液干过滤后，分取50.00mL试液至500mL三角瓶中，加EDTA标准溶液(0.018mol/L)50mL，加刚果红试纸一块，用盐酸(1+1)调至试纸变为兰色，加50mL乙酸—乙酸铵缓冲溶液，煮沸3min，取下，加8滴PAN(1％)指示剂，用硫酸铜标准溶液(0.018mol/L)滴定至溶液变为紫色(不记读数)。加2～3g氟化钠(固体)，加热煮沸3min，加PAN(1％)指示剂4滴，用硫酸铜标准溶液(0.018mol/L)滴定至溶液变为紫色，记录滴定试样时硫酸铜标准溶液消耗的体积为V，记录滴定空白时硫酸铜标准溶液消耗的体积为V0。用盐酸调节酸度时，如溶液混浊，表明EDTA标准溶液加入量不足，可再调至碱性补加适量EDTA标准溶液。W(Al)%=T(V-V0)m×100]]>式中：W(Al)％—铝的质量分数，％；V—滴定样品时消耗硫酸铜标准溶液的体积，mL；V0—滴定空白时消耗硫酸铜标准溶液的体积，mL；T—硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，g/mL；m—分取试液所相当试样量，g；硫酸铜标准溶液(0.018mol/L)对铝的滴定度：准确称取与试样中铝百分含量相近的纯铝(99.99％)两份，分别加入与试样中铁百分含量相近的纯铁，制成合成标准物质，与试样同步操作测定铝含量，两份溶液消耗硫酸铜标准溶液的体积取平均值后的体积为V1，记录滴定空白时硫酸铜标准溶液消耗的体积为V0。硫酸铜标准溶液对铝的滴定度按下式计算：式中：T—硫酸铜标准溶液对铝的滴定度，g/mL；m1—分取试液中纯铝(99.99％)的质量，g；V1—滴定两份合成标准物质时消耗硫酸铜标准溶液体积的平均值，mL；V0—滴定空白时消耗硫酸铜标准溶液的体积。若称取试样量为0.2000g，处理后的试液移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，分取50.00mL试液进行测定，则步骤4：验证可靠性。1、硼酸加入量的选择称取硅铝合金标准样品0.2000g，按实验方法加入不同量的硼酸进行实验，结果见表1：表1硼酸加入量的选择由上表数据可知，硼酸加入量在1g以上，滴定终点易观察，测定数据准确可靠。本方法选择加入2g硼酸。2、不同分析方法测定样品结果对照实验。称取硅铝合金试样0.2000g两份，分别采用本方法和强碱熔融法分解试样后测定，进行方法对照实验，结果见表2、表3(试样经酸可完全溶解实验数据见表2，试样经酸不能完全溶解实验数据见表3)：表2不同方法对照实验表3不同方法对照实验由上表可知，采用本发明分解硅铝合金样品，再用EDTA容量法测定硅铝合金试样中铝时，可测出准确含量。如果试样经酸溶解不完全时必须进行残渣处理，否则测定结果偏低。3、样品分析方法的精密度。采用硅铝合金样品，按实验方法进行精密度实验(n＝9)结果见表4。表4方法精密度实验由上表可知，RSD均小于5％，因此具有较好的精密度。4、样品分析方法的准确度采用硅铝合金标准样品，按实验方法操作进行准确度实验，结果见表5。样品名及编号元素称样量(g)标准值(％)测定值(％)与标值之差(％)硅铝合金(08-81)Al0.200034.8834.930.05硅铝合金(8901)Al0.200048.6448.560.08由上表可知，该方法可以保证检测结果的准确度。综上所述，通过大量的实验数据表明：采用本方法分解高碳硅铝合金试样，可为EDTA容量法测定高碳硅铝合金中铝含量提供一种可靠的试样分解方法。该方法具有操作易掌握，测定结果准确度、精密度高等优点，完全能够满足检测分析要求。本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。当前第1页1 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