王李鑫

（中天鋼鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 常州 213000）

1 前言

引流砂是鋼包底部鋼水口的重要填充材料［1］，由于在生產(chǎn)中對(duì)鋼水的質(zhì)量要求不斷提高，需要對(duì)鋼包進(jìn)行自動(dòng)開澆［2］。引流砂的成分和粒度、鋼液的作用以及溫度和停留時(shí)間等因素是影響鋼包自動(dòng)開澆的主要因素［3］。因此，對(duì)引流砂中各成分的測定顯得尤為重要。鉻質(zhì)引流砂中主要元素三氧化二鉻含量的測定已有報(bào)道，在鎳坩堝中采用過氧化鈉熔融氧化，硫酸亞鐵銨滴定的方式進(jìn)行測定，但鋯質(zhì)引流砂主要元素的測定未見相關(guān)報(bào)道，鋯質(zhì)引流砂相對(duì)于鉻質(zhì)引流砂更難溶解且需要檢測元素更多。因此，本文在已有研究的基礎(chǔ)上，使用剛玉坩堝熔融樣品，對(duì)鋯質(zhì)引流砂樣品主要元素含量二氧化鋯、三氧化二鉻及二氧化硅元素的熔融及檢測方法進(jìn)行研究，并進(jìn)行準(zhǔn)確度與精密度測定，均取得較為滿意的結(jié)果。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)儀器

AL104 電子天平（梅特勒托利多），天平感量0.000 1g；KC16/14箱式電阻爐（德國費(fèi)舍爾）。

2.2 試驗(yàn)原理

在剛玉坩堝中采用過氧化鈉為熔劑對(duì)樣品進(jìn)行高溫熔融氧化，通過鹽酸浸取熔塊，待樣品酸化完全后定容成待測母液。分取待測母液，采用硫酸亞鐵銨滴定法測定樣品中三氧化二鉻含量，鉬藍(lán)光度法測定二氧化硅含量；EDTA 絡(luò)合滴定法測定二氧化鋯含量。

2.3 樣品熔融條件的選擇

過氧化鈉作為分解樣品的強(qiáng)堿性氧化熔劑，其熔點(diǎn)460 ℃；使用剛玉坩堝作為容器對(duì)熔融溫度、時(shí)間及坩堝使用壽命進(jìn)行試驗(yàn)，樣品稱樣量0.200 0 g，過氧化鈉質(zhì)量為3.0 g時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同熔融條件的影響

從表1 數(shù)據(jù)得出結(jié)論：在溫度達(dá)到700 ℃后樣品完全分解時(shí)間變化趨于緩慢且坩堝使用壽命急劇下降。因此，為充分考慮實(shí)驗(yàn)室的檢測效率及檢驗(yàn)成本，選擇在700 ℃條件下熔融10 min作為樣品熔融方法優(yōu)選。

熔融物為強(qiáng)堿性，在聚四氟乙烯燒杯中使用80～100 mL熱水進(jìn)行浸取，并采用不同類型的酸進(jìn)行酸化，以達(dá)到溶液浸取完全的目的，符合待測條件的要求，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同浸取酸的影響

從表2得出結(jié)論：使用40 mL鹽酸（1+1）、60 mL硫酸（1+1）浸取熔塊均能使溶液酸化并浸取完全。因待測溶液需檢測二氧化鋯含量，參考檢測標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4984—2007，二氧化鋯元素需要在鹽酸介質(zhì)中進(jìn)行滴定，因此選擇鹽酸作為浸取液。

綜上，樣品熔融條件為：在剛玉坩堝內(nèi)稱取0.200 0 g 樣品，加入3.0 g 過氧化鈉，700 ℃熔融10 min；將熔塊在聚四氟乙烯燒杯內(nèi)使用80～100 mL熱水浸??；加入40 mL鹽酸（1+1）煮沸至溶液清亮，冷卻后混勻，定容至250 mL作為待測母液。

3 測定結(jié)果

3.1 三氧化二鉻含量的測定

準(zhǔn)確移取50.00 mL 待測母液于500 ml 錐形瓶中，加入80 mL硫酸（1+1）、8 mL磷酸（AR）、5 mL氯化鈉（100 g/L），用水稀釋至約250 mL 煮沸10 min，冷卻至室溫。在溶液中加入5 滴N-苯鄰氨基苯甲酸指示劑（5 g/L），用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.070 0 mol/L）滴定至溶液為亮綠色為終點(diǎn)，按公式（1）計(jì)算樣品中Cr2O3含量：

使用鉻礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確度度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)三氧化二鉻準(zhǔn)確度試驗(yàn)%

由表3可知，在選擇試驗(yàn)條件下對(duì)三氧化二鉻含量進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值含量在方法允許誤差范圍內(nèi)，均具有較高的準(zhǔn)確度。

3.2 二氧化鋯含量的測定

準(zhǔn)確移取50 mL待測母液于500 mL錐形瓶中，加入20 mL 鹽酸（1+1）并在電熱板上煮沸2 min，將錐形瓶取下，滴加3 滴二甲酚橙指示劑（5 g/L），用EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.010 0 mol/L）滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色不褪色為終點(diǎn)，按公式（2）計(jì)算樣品中二氧化鋯含量：

對(duì)檢測樣品進(jìn)行精密度測定，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 樣品精密度試驗(yàn)%

由表4可知，在選擇條件下對(duì)樣品中二氧化鋯含量進(jìn)行檢測，可以獲得較好的精密度。

3.3 二氧化硅含量的測定

準(zhǔn)確移取3.00 mL 母溶液于100 ml玻璃容量瓶中，準(zhǔn)確加入5.00 mL（5+95）鹽酸，5.00 mL 鉬酸銨（60 g/L）后搖勻，常溫放置40 min（也可沸水浴5 min 后冷卻至室溫），定量加入5.00 mL 草硫混酸（30 g/L）、5.00 mL硫酸鹽鐵銨（60 g/L）溶液，用水稀釋至刻度線混勻定容，作為待測液，在吸光度680 nm處檢測樣品的吸光度。

準(zhǔn)確移取0.00、2.00、5.00、10.00 mL 二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.5 mg/mL）與試樣同試驗(yàn)條件操作，建立檢測工作曲線，并于可見分光光度計(jì)上進(jìn)行檢測，建立一元線性回歸方程式。從工作曲線上計(jì)算得出二氧化硅質(zhì)量m（mg），按公式（3）計(jì)算樣品中二氧化硅含量：

使用鉻礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確度度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，在試驗(yàn)選擇條件下對(duì)樣品中二氧化硅含量進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度。

表5 有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)二氧化硅準(zhǔn)確度試驗(yàn) %

4 結(jié)語

經(jīng)對(duì)三氧化二鉻、二氧化鋯、二氧化硅三種元素的準(zhǔn)確度與精密度試驗(yàn)，在文章實(shí)驗(yàn)選擇條件下對(duì)鋯質(zhì)引流砂中三氧化二鉻、氧化鋯、二氧化硅含量進(jìn)行熔融后進(jìn)行化學(xué)分析方法檢測，可獲得準(zhǔn)確、穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此方法用于檢測引流砂中多元素含量測定，具有操作簡單、檢測快速的特點(diǎn)，適用于鋼鐵企業(yè)實(shí)驗(yàn)室中日常檢測。