青海桥头铝电股份有限公司中心化验室 青海西宁 810100
摘要：随着钢铁工业的迅速发展对钢水纯净度提出了更高的要求，使用具有精炼和调渣功能的多种调渣剂，是降低钢液中的气体和夹杂物含量的一种有效方法，其主要功能是脱氧、脱硫、降低钢中气体含量，去除夹杂物，调整渣的粘度和硫动性。合成调渣剂是一种炼钢的常用辅助材料，本文主要对合成调渣剂中的主要元素化学分析建立比较准确的分析方法。
关键词：合成调渣剂；金属铝；分析研究
据文献报道，金属铝的测定有多种方法。三氯化铁浸取—EDTA滴定法对不含铝酸盐的试样能取得较好的分析结果，采用碘-乙醇溶液从含铝的渣中选择性浸溶MAl，其浸出率可达99.9%。采用柠檬酸钠-碳酸氢钠-连二亚硫酸钠混合溶液浸溶分离土壤中游离结晶态铝，然后用邻苯二酚紫比色法测定结晶态铝量取得较好的效果。将铝渣试样与已知过量铜盐经研磨、浸溶使试样中MAl与Cu2+离子置换反应而析出等物质量的铜，剩余Cu2+离子洗出后用电解质量法测定并由铜量差值间接计算MAl量。
1 金属铝的分析研究方法
通常情况，合成调渣剂中Al2O3的含量范围是30%～45%，金属铝的含量范围是5%～15%。用仪器分析时，如果不用总的Al2O3含量减去与金属铝反应生成的Al2O3含量，得到的Al2O3含量不是真正Al2O3含量，往往会高于技术要求，这结果对炼钢生产极为不利于合成调渣中金属铝含量范围在5%～15%，不能忽略不计。虽然合成调渣剂中其主要化学成分有CaO、MgO、Al2O3、MAl(金属铝)及少量SiO2等，但起到脱氧，降低钢液中的气体含量和夹杂物质含量作用的主要是金属铝，因此，开展准确测定金属铝的含量分析方法的试验具有重要的意义。
1.1金属铝快速测定方法
对于混合料中金属铝的测定，目前还没有统一的标准，一般采用酸溶法或FeCl3浸取法。酸溶法比较快速，但当试料中含有一定量易溶的Al2O3时(如铝渣)，该方法就不适用。现有的FeCl3浸取法在FeCl3浸取后需进行氨水分离及强碱分离以排除铁、钙、镁离子的干扰，手续繁杂，流程长，并且该方法最后用氟盐置换EDTA测定铝，当铁含量较高时也易造成较大误差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其他还有氢气发生法，AlCl3挥发法，溴-甲醇法，铜盐法，乙醇-氯化汞法，电解法，强碱法，AlCl3沉降法，酒石酸法等。但这些方法测定流程都十分复杂，条件不好控制，测得结果十分不稳定，因此一般实验室不采用。
1.2金属铝的溶解性实验研究
铝是一种活泼金属，在空气中，由于铝的亲氧性，铝与空气接触后其表面很快生成致密、惰性的氧化铝保护层阻止铝的进一步氧化，因而铝具有很强的抗腐蚀性。铝也是典型的两性金属，既能溶于强酸，也能直接溶于强碱，并放出氢气。2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH) 4+3H2↑，实验表明，铝在强碱溶液(例NaOH)中的反应活性比在同一浓度强酸溶液中的大，铝在与低浓度强碱(低于1mol.L-1NaOH溶液)或与稀硫酸(低于4.5mol.L-1)在室温条件下自然反应的速度较慢。而反应速度对于工业生产、科学研究、教学实验等具有很重要的意义。本研究针对提高金属铝的溶解性开展研究。研究思路利用金属铝的化学活泼性及金属腐蚀电池原理，通过搅拌、加热、加催化剂等措施提高金属铝的溶解能力。
1.3铝粉中金属铝的测定
金属铝粉因在生产过程中常有部分被氧化成氧化铝，所以一般不能用总铝量评价其质量，须另行测定其金属铝的含量。其测定有多种方法，但较简便、实用的只有高铁盐法，但该方法存在明显的缺点，如在氧化溶解过程中，由于放氢反应以及长时间加热浸出，引起生成的Fe部分被氧化等，致使测定结果普遍偏低。有人提出在用Fe盐溶液浸取Al时，加过量的Ce盐，待反应完全后，在俄酸存在下用亚砷酸盐溶液滴定剩余的Ce，可克服上述缺点。这一改进带来新的问题，如Ce盐溶液在加热溶样过程易水解、AS系剧毒物品，以及使用价昂的俄酸试剂等，均影响其实际应用。在卜与A卜的反应过程中，如用Cr盐代替Ce盐，对抑制放氢反应和防止被氧化等，不仅达到了相同的效果，而且能克服使用Ce盐时所存在的缺点。试样溶解后，用Fe溶液滴定剩余的Cr，方法简便、实用，成本低，污染少。
2 硫酸铁浸取法测定调渣剂中金属铝
样品经硫酸铁浸取，使样品中的金属铝(MAl)与硫酸铁发生反应生成Al3+和Fe2+，用重铬酸钾标准溶液滴定生成的Fe2+，从而间接计算样品中金属铝含量。该法不受铝的存在状态影响，经精密度试验和回收率试验表明:所检测的结果准确可靠。该方法除三价铁能氧化的物质和溶解于弱酸性溶液而又能被重铬酸钾氧化的物质干扰测定外，其它物质不干扰测定。但是在钢水精炼调渣剂中所用原料为高温预熔料，所以样品中干扰测定的物质含量低，因此，用该法测定钢水精炼调渣剂中MAl量具有一定的优越性，测定结果准确可靠，而且该方法不进行沉淀分离，简化了流程，操作简便、快速。
2.1试验方法
称取一定量的试样(精确至0.0001g)于300mL三角瓶中，加入碳酸氢钠和硫酸铁溶液，立即盖上盖氏漏斗(内加入少量蒸馏水)，在低温电炉上加热溶解试样。取下，将盖氏漏斗换成胶塞，流水冷却至室温。取下胶塞，立即加入磷酸、二苯胺磺酸钠溶液，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫红色为终点。
2.2溶样时间的选择
称取同样量的铝粉6份，分别加入50mL硫酸铁溶液，塞上带玻璃管的胶塞，在低温电炉上加热。取下，流水冷却至室温。取下胶塞，立即加入磷酸、二苯胺磺酸钠溶液，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫红色为终点。
2.3溶样酸度的选择
称取同样量的铝粉9份，在低温电炉上加热90min。取下，流水冷却至室温。取下胶塞，立即加入10mL磷酸、5滴二苯胺磺酸钠溶液，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫红色为终点，随着酸度的增大，测定的铝量逐渐下降，说明有少量铝未与三价铁反应，而是与酸反应进入溶液中。为了使反应生成的二价铁不被氧化，加入碳酸氢钠，使碳酸氢钠与酸反应生成二氧化碳而赶走三角瓶中空气。由于钢水精炼调渣剂本身是碱性物质，加入硫酸铁溶液前又加入碳酸氢钠，因此，要消耗一定量的酸。
2.4溶样密封性选择
称取0.200g试样(精确至0.0001g)8份，分成2组，分别加入100mL硫酸铁溶液，一组塞上带600mm玻璃管胶塞，另一组塞上带盖氏漏斗(漏斗中加入少量水)胶塞，同时在低温电炉上加热90min。取下，流水冷却至室温。取下胶塞，立即加入10mL磷酸、5滴二苯胺磺酸钠溶液，用重铬酸钾标准滴定溶液滴定至紫红色为终点。
总结：随着钢铁行业的迅速发展，合成调渣剂中金属铝的分析研究越来越受到重视，本文对金属铝的分析方法进行了总结，同时对硫酸铁溶液浸取-重铬酸钾滴定法测定钢水精炼调渣剂中铝方法进行了分析，此操作方法简单、实用性强等其分析结果完全满足生产要求。
参考文献
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[3]GB/6730.8-1986.铁矿石化学分析方法.重铬酸钾容量法测定亚铁量[S].
论文作者:吕娟娟,张添娟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/5
标签：溶液论文; 金属论文; 重铬酸钾论文; 含量论文; 方法论文; 试样论文; 硫酸论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;