对高炉炼铁用烧结矿系统分析方法的改进
来源:用户上传
作者:
摘要本法以过氧化钠为熔剂，于铁坩埚内进行试样的快速熔融，以硝酸溶解试样，对烧结矿中的二氧化硅、氧化钙、氧化镁、三氧化二铝进行系统分析，与标准方法相比，本法具有操作简便，准确性好，分析速度快，分析成本低，测定范围宽等特点，效果良好。
关键词烧结矿系统分析分光光度法EDTA滴定法
前言
烧结矿作为高炉炼铁的主要原料，直接影响着高炉冶炼过程的经济技术指标，除要求其具有较高的品位外，还需对其中脉石成分进行分析。现在广泛为各实验室采用的方法为以碳酸钠熔融法进行SiO2-CaO-MgO-Al2O3的系统分析，由于贵金属铂坩埚的使用，不仅提高了分析成本，同时对日常管理提出了更高的要求，完成上述系统分析约需2小时左右。近年来发展起来的X荧光分析技术，初步实现了烧结矿试样分析的仪器化，但因该方法所用设备昂贵，对标样的依赖性强等因素，不仅使分析成本大大提高，同时试样成分的差异性造成的制备条件限制，使其广泛应用受到一定的局限。为此，在进行了大量分析实验的基础上，本法采用过氧化钠进行快速熔融，硝酸溶解试样的方法，测定烧结矿中二氧化硅、氧化钙、氧化镁和三氧化二铝的含量，本法具有快速、准确、设备要求简单、分析成本低的特点，效果良好。
1实验部分
1.1仪器与试剂
箱式高温炉
721B型分光光度计
铁坩埚
过氧化钠（固体）
抗坏血酸溶液2%（当天配制）
铝试剂混合液：铝试剂0.75g，醋酸铵200g，阿拉伯树胶15g，分别溶于水中与盐酸（ρ=1.19g/mL）190mL混合后过滤，以水稀释至1500mL。
1.2实验方法
1.2.1称样量称取不同SiO2、Al2O3含量的烧结矿标样4－5个，各0.2500g。
1.2.2碱熔融以过氧化钠为熔剂，以铁坩埚为熔融器皿，于900℃高温炉中熔融。所用铁坩埚应预先钝化处理，熔剂的加入量控制在试样量的8-10倍。
1.2.3酸溶解经熔融后的试样均处于高价态，可直接以热水浸取，并以硝酸溶解盐类，必要时，滴加亚硝酸钠消除锰的干扰，待试液冷却至室温后，以水定容于250mL容量瓶中，制得母液。此母液供测定SiO2-CaO-MgO-Al2O3。
1.2.4二氧化硅的测定移取适量母液（2mL）于100mL三角瓶中，加入水15mL,（5%）钼酸铵溶液5mL，于沸水浴中加热30s，使完全生成硅钼杂多酸,流水冷却至室温，加入草－硫混酸(含草酸/硫酸各2.5%)20mL，摇匀，立即加入（6%）硫酸亚铁铵溶液5mL，摇匀比色。
比色条件：λ=660nm，2cm比色皿，以水为参比，以721B型分光光度计测定A。
1.2.5 三氧化二铝的测定移取适量母液（2mL）于50mL容量瓶中，加稀氨水（1%）1 mL，抗坏血酸溶液（2%，当日配制）5 mL，铝试剂混合液10 mL，摇匀，于沸水浴中加热5min，取出，冷却至室温，以水定容。
比色条件：λ=560nm，1cm比色皿，以水为参比，以721B型分光光度计测定A。
1.2.6氧化钙的测定移取母液适量（25mL）于500mL三角瓶中，加水50mL，滴加氧化镁溶液（0.5%）3～５滴，缓慢加入（1+2）三乙醇胺溶液10mL，充分振荡，加入氢氧化钠溶液（20%）20 mL，调节溶液pH＞12，加钙指示剂少许，以0.005mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为纯兰色为终点。
1.2.7氧化镁的测定移取母液适量（25mL）于500mL三角瓶中，加水50mL，加酒石酸钾钠溶液（5%）5mL，摇匀，加（1+2）三乙醇胺溶液10mL，充分振荡，加氨水（ρ=0.90 g/mL）10mL，（2%）铜试剂2mL，放置片刻（约1min），加酸性铬蓝K-萘酚绿B指示剂少许，以0.005mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为亮绿色为终点。所测结果为钙镁合量，减去氧化钙消耗EDTA标准溶液的量，即为氧化镁消耗EDTA标准溶液的量。
1.3样品分析
称取0.2500g试样于铁坩埚中，加固体过氧化钠2g，混匀，置于900～950℃高温炉中熔融完全，取出冷却后以100mL热水浸出熔块，用水洗净铁坩埚，加入16mL硝酸（ρ=1.42 g/mL），用玻璃棒搅拌并擦洗杯壁溶解盐类，至溶液澄清，冷却至室温，移入250mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。此母液供测定SiO2-CaO-MgO-Al2O3。以下同实验方法。
2 结果与讨论
2.1试样分解
2.1.1熔剂的选择过氧化钠是强烈的氧化性碱性熔剂，在600-700℃即可熔融，在高温下自身分解释放出氧气，具有强烈的试样分解能力。由于过氧化钠熔块极易被水浸出，无需加热或酸处理，从而减少了所用铁坩埚基体元素铁的引入量，且操作简单，可大幅度减少试样熔融和溶解的时间，提高了分析速度。
2.1.2试样的溶解本法采用硝酸溶解试样，由于硝酸是强氧化性的强酸，在溶解盐类的同时，使硅以正硅酸的状态存在于母液中，利于硅的比色分析。
2.1.3酸度的影响烧结矿试样溶解的酸度对于二氧化硅的测定有较大影响，故应严格控制母液的酸度。本法控制酸度的两个要点是：其一，严格控制熔剂过氧化钠的用量，其二，严格控制溶解酸硝酸的用量。
2.2 基体效应等干扰的消除
2.2.1基体效应铁（Ⅲ）的引入能与草酸形成黄色[Fe(C2O4)3]3-,溶解钼酸铁。同时，由于铁（Ⅲ）的有效浓度降低,使Fe3+/Fe2+电对的电极电位降低，从理论上讲，显色液中相当量铁（Ⅲ）的存在，对二氧化硅的测定有利。
2.2.2铁（Ⅲ）、铝（Ⅲ）等离子对氧化钙、氧化镁测定的影响铁（Ⅲ）、铝（Ⅲ）的存在，对氧化钙、氧化镁的测定产生干扰，对于指示剂具有封闭作用。本法采用三乙醇胺加以掩蔽。实验表明，（1+2）的三乙醇胺10mL对于铁（Ⅲ）、铝（Ⅲ）离子有很好的掩蔽作用，滴定终点时变色敏锐。
2.3显色条件的选择
2.3.1二氧化硅显色条件的选择
采用沸水浴加热30s显色完全快速，各种显色剂以滴定管定量加入，减少了定容环节，利于提高分析速度，简化分析手续。
2.3.2三氧化二铝显色条件的选择
采用沸水浴加热5min显色即可完全。此法显色迅速，并有利于显色条件控制的一致性。
2.4数据处理
2.4.1二氧化硅、三氧化二铝的分析数据处理 采用同品种，不同二氧化硅、三氧化二铝含量的烧结矿标样同法绘制工作曲线，并分别由工作曲线上查得二氧化硅、三氧化二铝的含量。
2.4.2氧化钙、氧化镁的分析数据处理 由于试样熔融过程中，大量坩埚基体元素铁的引入，不提倡采用EDTA标准溶液浓度理论计算的方法进行数据处理。实验表明：采用不同含量的烧结矿标样同法标定EDTA标准溶液浓度，进而计算氧化钙和氧化镁的含量，该方法准确性好，结果令人满意。
3精密度和准确度考核
3.1二氧化硅工作曲线的表达方式
以二氧化硅含量（%）为x轴，吸光度（A）为y轴绘制工作曲线，在曲线上查点即可。其线性回归方程为:y=0.080+0.096x.相关系数：x=0.998
三氧化二铝工作曲线的表达方式
以三氧化二铝含量（%）为x轴，吸光度（A）为y轴绘制工作曲线，在曲线上查点即可。其线性回归方程为:y=0.085+0.107x.相关系数：x=0.997
样品分析结果的精密度和准确度考核
二氧化硅其标准值为7.86，第一组测定值分别为7.80、7.75、7.75、7.85、7.90;第二组测定值分别为7.75、7.85、7.90、7.90、7.95；两组平均值为7.84,RSD为0.94。
三氧化二铝标准值为2.08，第一组测定值分别为2.06、1.98、2.10、2.08、2.06;第二组测定值分别为2.00、2.12、2.04、2.12、2.02；两组平均值为2.06,RSD为2.33。
氧化钙标准值为10.45，第一组测定值分别为10.37、10.48、10.37、10.37、10.37、;第二组测定值分别为10.48、10.37、10.37、10.31、10.42；两组平均值为10.39,RSD为0.51。
氧化镁标准值为2.90，第一组测定值分别为2.94、2.87、2.87、2.98、2.87;第二组测定值分别为2.87、2.94、2.87、2.94、2.94；两组平均值为2.91,RSD为1.48。
所选标样为烧结矿YSBC28782-01。
4结论
本方法采用过氧化钠对铁矿石试样进行熔融处理,大大提高了分析速度,简化了分析手续；以廉价的铁坩埚作为熔融器皿，减低了分析成本；而本法测定的结果准确性、重现性（精密度）、稳定性均可满足日常分析的要求，结果令人满意。
参考文献
[1] GB6730.9-86，铁矿石化学分析方法[S]。
[2] 高文红，陈学勤，等。理化检验（化）[J]，2002，38（2）：72。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-574972.htm
