测定硅铝钙钡合金中钡元素含量方法的改进

测定硅铝钙钡合金中钡元素含量方法的改进

呂立泉

山东钢铁股份有限公司莱芜分公司

摘要：硅铝钙钡是近几年开发的一种具有优良脱氧性的新型脱氧剂，适当应用可降低非金属杂质含量。将其加入到合金钢中，对钢材的性能也有正面影响。钡是一种极好的元素，在炼钢过程中，应注意其含量。在以往的化学实验中，常规的测定方法不能满足快速测定钡元素含量的要求。本文提出的改进方法与传统的测定方法相比，具有更高的精确性，应当获得推完善和推广。

关键词：硅铝钙钡；含量方法；测定

引言：

由于硅铝钙钡合金中的元素种类繁多，在技术上不断发展，常规的测定方法在测定钡时会出现一些细小的杂质，从而造成测量结果的分母偏差，而钡的量测精度也会降低。如果采用二次沉淀法测定钡的方法，则耗时较多，操作较为繁琐。不适合于对钢铁的分析。我们已经进行了一系列的试验，通过对溶解样品的控制，一次沉淀就可以得到准确的钡含量，并在一定程度上提高了测定的速率。

1测定实验说明

硅铝钙钡合金的除氧性能优于金属铝。钡净化钢之所以有这样的特性，是因为它和钙元素的结合，可以增加它的溶解性，减少非金属杂质的含量，减少化学成分。此外，在添加钙源的同时，还可以保持钙的含量，与传统的方法相比，这种方法不仅可以降低添加的金属，而且还可以保持一定的钙的稳定性。在适宜的炼钢温度下，钡还能降低钙的氧压力，有效地保护钢中的钙，并能减少冶炼时的挥发性和损耗，使钢液得到最优化。

改进后的测试方法，具有良好的除氧性，可以有效地解决因钢液流动而引起的注水口结瘤问题。2:增加了元素的回收率，降低了碳粉的用量，节省了能量。3:具有较高的氧化性能和较好的脱硫效率，缩短了炼钢的时间。4:用途广泛，可以在试验中对钢铁和脱氧剂进行适当的更换，并对其进行改进，减少了试验的难度，节省了成本。因此，对硅铝钙钡合金中钡的含量进行分析具有重要的意义。

硫酸钡重析是结晶沉淀，对沉淀条件的要求也很高，在试验中存在很多因素。比如：沉淀介质、沉淀的酸碱度、沉淀时间等，都要严格的控制好试验的条件，否则就会有很大的偏差。

2实验方法

将0.5000 g的样品在300毫升聚四氟乙烯烧杯（与样品一起作空白测试）中称取，加10 mL的浓硝酸，然后逐滴加入5 mL的氢氟酸将样品分解到没有红褐色的烟雾，然后将其冷却，再用高氯酸10毫升，加热到高氯酸产生烟雾2-3分钟，取出，冷却。用去离子水清洗杯壁，然后添加1+1的盐酸，在低温下加热直到盐溶解。将该溶液转移到500毫升的烧杯中，煮沸直到测试液变得透明，用低速定量滤纸过滤，然后用去离子水冲洗烧杯，使其不含氯（50-100毫升，用硝酸银溶液测量）。将滤纸放入铂坩埚内，经低温灰化，置800-850℃高温烘烤10分钟，然后取出，冷却，加入0.5~1克的无水碳酸钠，然后用1克无水碳酸盐溶液包裹，在950-1000℃的高温熔炉中融化10分钟，然后将其放入装有原滤液的烧杯中，进行加热和提取。在沸腾时，将熔块用玻璃条碾碎，直到充分溶解，然后将2克盐酸羟胺加到该溶液中，并添加2滴甲基橙，将其稀释到150毫升，用氨水（1+1）将其调节到刚好变成黄色，然后用盐酸（1+1）将其调成红色，然后用5毫升的盐（1+1）将其稀释到250毫升，然后在搅拌的同时，将其每滴入15毫升的硫酸（1+9)，然后把它和过滤材料放在一个已被加热到恒温的白色坩埚里，并进行烘干和灰化。在800-850摄氏度的马弗炉中加热30分钟，将其置于室温下，称量，再继续加热至恒定重量1]。

3结果与讨论

硫酸钡重量法是一种晶体沉淀，它对沉淀的条件有较高的要求，实验中采用的沉淀介质、沉淀酸度、沉淀时间等都是影响测定结果的重要因素。

3.1沉淀介质与酸度的选择

以盐酸为沉淀剂，其离子成分相对单一，不具有氧化作用。实验中，盐酸共沉淀的效果相对较差，因此实验中选择了盐酸作为沉淀介质。酸性是影响沉淀的主要因素，过高的酸性会导致硫酸钡的沉淀，试验表明，酸性为0.10~0.17摩尔/L，有利于沉淀的形成，因此，添加5 mL的盐酸（1+1)，酸度为0.15摩尔/升。

3.2沉淀剂加入量

为实现分析的目的，必须对加入量进行严格的控制，否则，过多的沉淀物就会发生盐化反应，增加沉淀物的溶解性；为了确保沉淀物的溶解损失小于0.2毫克，加入量一般在20%-30%之间。通过加入15 mL的硫酸（1+9)，可以获得每升0.108摩尔的硫酸盐，对应的溶解损失为6x108 g，满足沉淀分析的需要[2]。

3.3沉淀时间与陈化时间

在高温下进行沉淀，不仅可以获得较大的颗粒，而且可以降低对杂质的吸收。对实验中的沉淀进行了实验，实验还考察了沉淀后的煮沸时间，发现加入沉淀剂后，煮沸10~20 min的最佳工艺条件；陈化可获得更多的颗粒，从而提高其纯度，经高温陈化2~4小时即可达到测定的要求。为了提高分析的效率，试验选用了10分钟的加热沸腾和2小时的水浴陈化。

3.4样品分析

采用试验法测定了各样品5次，分别计算了各样品的平均误差和相对标准差，并得出了相应的相对标准差。实验结果如表1所示。

表1 钡百分含量的测定结果

4实验方法改进分析

在选择沉淀介质时，应选用具有结构简单、不容易氧化的盐酸。通过实验发现，盐酸的共沉淀效果并不显著，所以在实验中选用了盐酸作为沉淀介质。酸性可以影响沉淀的结果，如果酸性过高，硫酸钡很难沉淀。最佳酸度控制在0.10-0.17摩尔/升之间，这是最易于产生硫酸钡沉淀的区域。本试验建议采用（1+1)5 ML，酸度为0.15摩尔/升，以此为最佳。沉淀物的加入要严格控制，过多的沉淀会使沉淀物的溶解程度增加。在试验中，溶解度应小于0.2 mg。经计算，得出了20~30%的沉淀剂的最佳配比。我们在这个试验中加了15毫升的硫酸。相应的硫酸根离子浓度为0.108摩尔/升，这种沉淀损失为6*10-8，通过比较试验，可以得到较好的效果。在实验中，要控制沉淀时间和老化时间，结果表明，在高温条件下，试验得到的沉淀颗粒较大，从而降低了对杂质的吸收。我们对它进行了沸腾试验，发现它的温度在10-20分钟内被加热。陈化这个过程是为了让整个颗粒变得更纯粹，陈化的时间要控制在2-4个小时。此外，采用解热沸腾10分钟和水浴陈化二个小时均可提高测定的效率[3]。

结束语

通过试验改进了传统的硫酸钡重量法，并在不能溶解的情况下，采用了先过滤后进行碱熔回收的工艺。我们发现，在这个过程中，我们只需要进行一次沉淀，这样就不会有任何的干扰，从而加速了我们的实验。另外，在调整溶液的酸碱度范围时，必须要用到盐酸羟胺，如果不能，就会使溶液中的指示剂颜色发生变化，从而影响到沉淀的酸性。该方法可方便地控制酸性溶液的体积，从而提高了测定的效率和准确度。实验结果还显示，这种方法可以加速酸值测定，具有推广应用价值。

参考文献：

[1]陈博. 测定硅铝钙钡合金中钡元素含量方法的改进分析[J]. 名城绘,2018,0(5):706.

[2]硫酸钡重量法测定硅铝钙钡合金中钡的改进[J]. 冶金分析,2005,25(5):92-93.

[3]邓军华,戚淑芳,于媛君. 测定硅铝钙钡合金中钡元素含量方法的改进[J]. 铁合金,2010,41(4):46-48.