钢铁中硅磷含量的测定课件.pptx

1、 国家标准分析方法有：GBT223.31988钢铁及合金化学分析方法 二安替比林甲烷磷铝酸重量法测定磷量GBT223.59一1987钢铁及合金化学分析方法 锑磷钼蓝光度法测定磷量GBT 223.61_一1988钢铁及合金化学分析方法 磷钼酸铵容量法测定磷量GBT 223.62一1988钢铁及合金化学分析方法 乙酸丁酯萃取光度法测定磷量第1页/共42页工厂实用分析方法有：滴定法，分光光度法。滴定法为酸碱滴定法，是将生成的磷钼酸铵用碱溶解，过量的碱以酸回滴。由于分析时间长，除特殊试样采用此法外，均为分光光度法所代替。分光光度法有钒钼黄和钼蓝法两类。钒钼黄是磷酸与钒酸、钼酸作用形成磷钒钼黄杂多酸直接

2、测定。钼蓝法是将磷钼杂多酸还原成钼蓝后进行测定，所用还原剂有氯化亚锡、抗坏血酸、硫酸联胺和亚硫酸盐等，最常用的是前两种第2页/共42页分离与富集 钢铁中磷的分离与富集方法有：（1）沉淀法（生成磷钼酸铵沉淀）（2）萃取法（乙酸丁酯萃取磷钼酸）第3页/共42页3、分析方法综述方法名称测定原理注意事项或特点重量法在一定酸度下，磷钼酸与无机或有机沉淀剂沉淀后，灼烧称量测定磷含量。介质、酸度、温度等条件酸碱滴定法在有或无铵根存在下，磷钼酸沉淀，沉淀溶于氢氧化钠后用酸滴定氢氧化钠。干扰少效果好分光光度法试样酸分解后氧化磷为正磷酸，然后与相应试剂（钼酸铵）显色测定计算磷含量显色方法选择第4页/共42页4、测

3、定方法 （1）二安替比林甲烷磷钼酸重量法 （GB223.3-81）（2）氯化亚锡还原磷钼蓝光度法 （3）乙酸丁酯萃取光度法 （GB223.6288）第5页/共42页一、磷钼酸铵滴定法 方法要点 试样以硝酸溶解，并滴加高锰酸钾溶液使磷转化为正磷酸。在酸性溶液中，钼酸铵与磷酸形成磷钼酸镀黄色沉淀。将所形成的沉淀过滤洗涤后用氢氧化钠标准溶液溶解，用硝酸标准溶掖回滴过量的氢氧化物。第6页/共42页主要反应H3PO4+12（NH4)2MoO4+2lHNO3(NH4)3PO412MoO3+21(NH4)NO3+12H2O2(NH4)3PO412MoO3+46NaOH=(NH4)2MoO4+2(NH4)2H

4、PO4+23Na2MoO4+22H2O NaOH+HNO3NaNO3+H2O第7页/共42页试剂(1)硝酸溶液(1+32+98，5+95)。(2)硝酸(浓)。(3)盐酸(浓)。(4)高氯酸(浓)。(5)高锰酸钾溶液(4)。(6)亚硝酸钠溶液(30)。(7)硝酸洗液 每100mL硝酸溶液(2+98)中加入50g硝酸铵。(8)氨水(浓)。(9)盐酸羟胺溶液(10)。(lO)钼酸铵溶液(4)称取40g钼酸铵溶解于400mL水中，加80mL氨水，溶解后，倒入事先配好并冷却的320mL硝酸溶液(1+1)中，稀释至1000mL，摇匀，备用。(11)硝酸铵固体。(l2)滤纸浆应检查保证无磷。(13)硝酸钾溶

5、液(1)用煮沸过的冷蒸馏水配制。(14)酚酞溶液(1)称取0.25g酚酞于，30mL乙醇中，用水稀释至50mL。(15)硫氰酸铵溶液(5)。(16)王水(盐酸+硝酸=3+1)。(17)氢氧化钠标准溶液c(NaOH)=O.1mol/L。(l8)硝酸标准溶液c(HN03)=0.1molL。第8页/共42页分析步骤 (1)碳索钢及中低合金钢 称取0.25002.0000g试样(含磷量O.03称2.0000g；0.030.05称1.5000g；0.050.1称1.0000g；0.10.5称0.5000g；0.5以上称0.2500g)于300mL锥形瓶中，加入50mL硝酸溶液(1+3)，加热溶解完全，除

6、尽氮氧化物。滴加高锰酸钾溶液至生成二氧化锰沉淀，煮沸2min，滴加亚硝酸钠溶液将二氧化锰还原至溶液澄清，煮沸驱尽氮的氧化物。第9页/共42页 若是高硅钢则应滤出硅胶。将滤液盛于250mL锥形瓶中，其沉淀用硝酸洗液洗至无铁离子(用硫氰酸铵溶液检验)，加热蒸发至30mL左右，冷至室温。加入浓氨水至生成氢氧化铁沉淀，加浓硝酸溶解沉淀并过量5mL。若是含钒钢则冷却溶液，加入15mL盐酸羟胺溶液加热至35左右，再加5mL盐酸羟胺(加固体硫酸亚铁铵亦可，但温度应冷至10以下)。第10页/共42页以上所得溶液，加入50mL钼酸铵溶液，塞上橡皮塞，振荡3min，加入少许纸浆，静置3h(最好过夜)。然后在脱脂棉

7、覆盖有滤纸浆的漏斗上过滤，用硝酸洗液洗涤锥形瓶及沉淀各3次，再用硝酸钾溶液洗涤锥形瓶(洗液倒入漏斗中)至无酸，并将沉淀冼至无酸性反应(收集5mL滤液，加l滴酚酞溶液，1滴氢氧化钠标准溶液至浅红色不消失为止)。将滤纸纸浆及沉淀放入原锥形瓶中，加入7080mL煮沸并经过中和的中性水，振荡沉淀及纸浆。加入20mL氢氧化钠标准溶液滴加了滴酚酞溶液(若含磷量较高时，则要多加氢氧化钠标准溶液至振荡时红色不消失为止，并再过量5mL)。用硝酸标准溶液滴定至红色恰好消失为终点。同时取等量的氢氧化钠标准溶液作一空白试验。第11页/共42页(2)高镍、高铬钢及含钛小于0.3的不锈钢 称取1.0000g试样于250m

8、L烧杯中，加40mL王水，盖上表面皿，加热使试样完全溶解，加10mL高氯酸，加热至冒高氯酸烟并回流35min。冷却后加50mL水，加热溶解盐类用快速滤纸过滤，滤液盛于250mL锥形瓶中，用硝酸溶液(5十95)洗净烧杯，并洗涤沉淀至无铁离子反应。将滤液加热蒸发至体积约为15mL左右，并滴加高锰酸钾溶液至二氧化锰沉淀生成，以下按上述方法(1)进行处理。第12页/共42页计算 w(P)c(HNO3)(V0-V1)0.001347m100式中 w(P)试样中磷的质量分数，；c(HNO3)硝酸标准溶液的物质的量浓度，mol/L；V0空白氢氧化钠标准溶液消耗硝酸标准溶液的体积，mL；V1过量的氢氧化钠标准

9、溶液所消耗的硝酸标准溶液体积，mL；m称取的试样量，g。第13页/共42页附注 (1)试样必须在氧化性的酸中溶解，以免使磷生成磷化氢气体逸出损失。(2)在洗涤钼酸铵沉淀时，应避免在室内使用氨水，以免氨气溶解沉淀；洗涤时间不宜太长，每次洗涤量应少，以免沉淀溶解：(3)含钛钢的钛含量较低时，可以不分离用相应的标准试样求系数即可；若钛含量较高，则将溶液过滤，残渣灼烧，并以氢氟酸除硅，以碳酸钠熔融残渣，熔块以水浸出，过滤后与主液合并。7测定范围 磷含量0.010。第14页/共42页二、正丁醇-三氯甲烷莘取钼蓝分光光度法方法要点 试样经混酸溶解，消除干扰元素后，在0.81.8mol/L硝酸介质中，磷酸根

10、与钼酸铵形成磷钼杂多酸，然后用二氯化锡将磷钼杂多酸还原成钼蓝配合物，分光光度法测定 第15页/共42页试剂 (1)混酸(硝酸十盐酸=1+1)用时现配。(2)硝酸溶液(1+1，l+3)。(3)高氯酸(浓)。(4)亚硫酸钠溶液(10)。(5)盐酸(浓)。(6)正丁醇-三氯甲烷混合液(1+3)。(7)钼酸铵溶液(10)。(8)氯化亚锡溶液(1)称取1g二氯化锡于8mL盐酸中，溶解后以水稀释至100mL,用时现配。(9)硼酸溶液(6)。(10)氢氟酸溶液(1+3)储存于塑料瓶中。(11)硫酸亚铁铵溶液(5)每100mL溶液中加1mL硫酸。(12)磷标准溶液此溶液ImL含0.01mg磷。第16页/共42

11、页分析步骤 称取0.5000g试样于150mL锥形瓶中，加10mL混酸，加热溶解加5mL高氯酸蒸发冒烟至近干。取下冷却，加15mL硝酸溶液(1+1)加热溶解盐类，加51OmL亚硫酸钠溶液，煮沸1min，取下冷至室温。然后按下述两种方法之一进行操作。一般碳钢、低合金钢：将处理好的试样溶液移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度。摇匀。吸取20mL试样溶液于100mL分液漏斗中，加入20mL正丁醇-三氯甲烷混合液，5mL钼酸铵溶液，振荡1min，静置分层后将有机相放于另一分渡漏斗中，准确加入15mL二氯化锡溶液。充分振荡15s，静止分层后，弃去下部有机相，将水相蓝色溶液在波长680nm处，用2cm比

12、色皿，以水为空白测定吸光度。第17页/共42页 试样中含锆0.051，铌、钒0.1_1，钛0.21：吸取10mL试样溶液于100mL分液漏斗中，加1mL硫酸亚铁铵溶液，摇匀。加2mL氢氟酸溶液，振荡1min；加l0mL硼酸溶液，振荡lOs；加入20mL正丁醇-三氯甲烷混合液，5mL钼酸铵溶液，充分振荡1min，静置分层后，将下部有机相溶液放入另一只分液漏斗中，准确加入15mL二氯化锡溶液。以下操作同上：第18页/共42页 4标准曲线的绘制(1)称取0.5000g纯铁粉(含P0.1，可在冒高氯酸烟后加5mL混酸挥砷)，冷却，用少量水溶解盐类.移至50mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。吸取5mL

13、试液于150mL锥形瓶中，准确加入1mL硝酸，2mL亚硫酸钠溶液，煮沸30s驱除氮化物，立即加入5mL钼酸铵溶液，摇匀再迅速加入20mL氟化钠-二氯化锡溶液，流水冷却，稀释至50mL。在波长660nm处，以2cm比色皿，用水作空白测定吸光度。第23页/共42页标准曲线的绘制 (1)称取0.5000g纯铁粉6份，按分析步骤溶解冒烟，分别加入不同体积的磷标准溶液，稀释至50mL。吸取5mL该液，按上述分析步骤显色，测定吸光度，绘制相应的标准曲线。(2)称取相同或相近牌号不同含磷量的标准样品46个，同试样操作，绘制吸光度与磷含量标准曲线.第24页/共42页附注 (1)测定磷所用的锥形瓶，必须专用且不

14、接触磷酸，因磷酸在高温时(100150)能侵蚀玻璃而形成SiO2P2O5或是SiO(PO3)2，用水及清洁剂不易洗净，并使测定磷的结果增高。(2)铁、钛、锆的干扰可通过加入氟化钠掩蔽；有高价铬、钒存在时，加入亚硫酸钠将铬、钒还原为低价以消除影响；铬量高时，宜用浓盐酸挥铬。(3)大于1的硅，加入酒石酸钾钠可掩蔽，或者延长高氯酸冒烟时间，使硅脱水；钨的干扰可在试样冒完高氯酸烟，水溶解盐类后过滤除去。6测定范围 磷含量0.00500.10。第25页/共42页 四、铋盐抗坏血酸光度法 1方法要点 试样用稀硝酸溶解，用高锰酸钾氧化磷形成正磷酸，以抗坏血酸还原使铋盐与磷酸-钼酸铵形成三元杂多酸蓝色配合物，

15、测定吸光度2试剂(1)溶解酸 称取2g硝酸铋(5个结晶水)于1000mL烧杯中，加500mL水加350mL硝酸，搅动使铋盐溶解，冷却稀释至1000mL。(2)高锰酸钾溶液(4)。(3)亚硝酸钠溶液(10)。(4)抗坏血酸溶液(1)当天配制。(5)钼酸铵-酒石酸钾钠溶液 称取10g钼酸铵，20g酒石酸钾钠溶于1000mL水中混匀。(6)硫代硫酸钠-无水亚硫酸钠溶液(2)。(7)王水(硝酸+盐酸=1+3)。(8)高氯酸(浓)。第26页/共42页 3分析步骤(1)普碳钢、低合金钢称取0.1000g试样于100mL锥形瓶中，加5mL溶解酸，加热溶解，煮沸驱除氮的氧化物。滴加2滴高锰酸钾溶液，氧化至有二

16、氧化锰形成，滴加亚硝酸钠溶液还原直至溶液澄清，煮沸10s。取下稍冷，边摇边加入10mL钼酸铵-酒石酸钾钠溶液，立即加入30mL抗坏血酸溶液，摇匀，以水作空白，在波长。720nm处，用1cm比色皿，测定吸光度。(2)合金钢 称取0.10000.2000g试样予100mL锥形瓶中，加5mL王水溶解，然后加3mL高氯酸蒸发至冒白烟，维持12min，冷却。加入5mL溶解酸，5mL水，摇匀，煮沸后立即加入10mL钼酸铵-酒石酸钾钠溶液，再立即加入30mL抗坏血酸溶液，摇匀以水作空白，在720nm处，用1cm比色皿测定吸光度。空白溶液：称取0.10000.2000g试样按操作方法进行，将加入的钼酸铵-酒石

17、酸钾钠溶液改为加入10mL水，其余与操作方法相同。(3)生铁及铸铁 与普碳钢操作相同，但需低温加热稍长时间溶解试样，在测定吸光度前，需过滤除掉石墨碳。第27页/共42页 4标准曲线的绘制 (1)称取0.1000g纯铁粉6份，分别加入0，1，2，3，4，5mL磷标准溶液，按分析步骤显色，测定吸光度，绘制相应的标准曲线。(2)称取相同或相近牌号，不同含磷量的标准样品46个，同试样操作，绘制吸光度与磷含量标准曲线。5附注(1)本方法稳定，重现性好，适用于快速分析。(2)含砷量高时，可加入适量的硫代硫酸钠-无水亚硫酸钠溶液掩蔽。6测定范围 钢0.00100.10；生铁0.00500.70。第28页/共

18、42页钢铁中硅的测定钢铁中硅的测定 1、钢铁中硅的来源：（1）来源：由原料矿石 引入或脱氧及特殊需要而有意加入 （2）形态：主要以硅化物：FeSi、MnSi、FeMnSi 存在。在高碳硅钢中，一部分以SiC存在，也有时形成固熔体或硅酸盐。第29页/共42页2、分离与富集 钢铁中硅的分离与富集方法有：（1）沉淀法（生成氟硅酸钾沉淀）（2）萃取法（铜试剂-氯仿萃取）（3）蒸馏法（四氟化硅蒸馏）第30页/共42页3、分析方法综述方法名称测定原理注意事项 或特点重量法 在一定酸度下，硅酸脱水成二氧化硅，灼烧称量脱水剂、酸度干扰等条件滴定法 氟硅酸钾滴定法与其它滴定法（酸碱等）沉淀条件控制分 光光度法

19、试样酸分解后氧化硅为偏硅酸，然后与相应试剂（钼酸铵）显色测定计算硅含量显色方法 选择第31页/共42页4、测定方法 （1）高氯酸脱水重量法 （2）硅钼酸盐光度法测定酸溶硅含量 （GB223.597）（3）硅钼蓝、丁基罗丹明B光度法测 定合金中钢中硅含量 光度法具有简单、快速、准确等特点，是目前实际应用光度法具有简单、快速、准确等特点，是目前实际应用最广泛的方法。其中应用最多的是硅钼蓝光度法。最广泛的方法。其中应用最多的是硅钼蓝光度法。介绍还原型硅钼酸盐光度法测定介绍还原型硅钼酸盐光度法测定 第32页/共42页一、方法原理一、方法原理试样用稀酸溶解后，使硅转化为可溶性硅酸:3FeSi+l6HNO

20、3=3Fe(NO3)3+3H4SiO4+7NO+2H2O FeSi+H2SO4+4H2O=FeSO4+H4SiO4+3H2加高锰酸钾氧化碳化物，再加亚硝酸钠还原过量的高锰酸钾，在弱酸性溶液中，加入钼酸，使其与H4SiO4反应生成氧化型的黄色硅钼杂多酸(硅钼黄)，在草酸的作用下，用硫酸亚铁铵将其还原为硅钼蓝:H4SiO4+12H2MoO4=H8Si(Mo2O7)6+10H2O 第33页/共42页H8Si(Mo2O7)6+4FeSO4+2H2SO4 H8 Si(Mo2O7)5Mo2O5+2Fe2(SO4)3+2H2Ov 于波长810nm处测定硅钼蓝的吸光度。本法适用于铁、碳钢、低合金钢中0.030

21、l.00%酸溶硅含量的测定。酸液显色硅钼黄H2C2O4提高酸度消除P、As干扰Fe2+还原为硅钼蓝比色测定第34页/共42页二、主要试剂与仪器二、主要试剂与仪器 v1 试剂1 纯铁（硅的含量小于0.002%）；2 钼酸铵溶液（50g/L）；3 草酸溶液(50g/L)4 硫酸亚铁铵溶液(60g/L)；5 硅标准溶液(20g/mL)v2仪器 721等类型的光度计。第35页/共42页三、分析步骤三、分析步骤 称取试样0.1g左右，置于150mL烧杯中。加入30mL硫酸(1+17)，低温缓慢加热（不要煮沸）至试样完全溶解（并不断补充蒸发失去的水分）。煮沸，滴加高锰酸钾溶液（40g/L)至析出二氧化锰水

22、合物沉淀。再煮沸约lmin，滴加亚硝酸钠溶液(100g/L)至试验溶液清亮，继续煮沸lmin2min(如有沉淀或不溶残渣，趁热用中速滤纸过滤，用热水洗涤)。冷却至室温，将试验溶液移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。第36页/共42页 移取10.00mL上述试验溶液二份，分别置于50mL容量瓶中(一份作显色溶液用，一份作参比溶液用)显色溶液 小心加入5.0mL钼酸铵溶液，混匀。放置15min或沸水浴中加热30s，加入l0mL的草酸溶液，混匀。待沉淀溶解后30s内，加入5.0mL的硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。参比溶液 加入10.0mL草酸溶液、5.0mL钼酸铵溶液、5.0mL硫

23、酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，混匀。第37页/共42页 将显色溶液移入lcm吸收皿中，以参比溶液为参比，于分光光度计波长810nm处测量溶液的吸光度值。对没有此波长范围的光度计，可于680nm处测量。v思考一下测定波长的问题v显色溶液与参比溶液和通常情况下所选择的情况有什么区别？第38页/共42页工作曲线绘制工作曲线绘制 移取数份与已知其硅含量的纯铁或低硅标样作低样。移取0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00mL硅标准溶液(20g/mL)，分别置于上述数份低样中，以下按分析步骤进行。用硅标准溶液中硅量和纯铁中硅量之和为横坐标，测得的吸光度值为纵坐标，绘制工作曲线。第39页/共42页硅的质量分数按下式计算：硅的质量分数按下式计算：VVmm161g/g10)Si(v式中 vm1从工作曲线上查得的硅量，g；vV1移取试验溶液的体积，mL；vV试验溶液的总体积，mLvm称样量，g。第40页/共42页 Am(g)m1 gA试液工 作 曲 线v(g/50mL)第41页/共42页感谢观看！第42页/共42页