重量法快速测定硅铁中硅的误差及校正方法

1、文章编号:1000-7571(200205-0038-03重量法快速测定硅铁中硅的误差及校正方法关志中(广州出入境检验检疫局,广东广州510623摘要:研究了快速法测定硅铁中硅的误差和校正问题,重点研究了硅铁中可溶性杂质元素、可挥发物和不溶物对结果准确性的影响,推导出减少误差的校正公式,指出了铝和碳是造成误差的主要元素,验证了校正公式对常见硅铁的适用性。关键词:快速法;硅铁;误差;校正方法中图分类号:O65511文献标识码:B收稿日期:2001-10-26硅铁是我国主要的铁合金产品,通常含硅量较高。若采用碱熔高氯酸二次脱水法测定硅量,检验结果较准确,但操作繁琐,检验时间较长;若采用酸溶高温灼烧

2、快速法测定硅量1,工作量少,检验时间短,操作容易,但结果的准确性难保证。本文研究了快速法测硅的误差及校正办法,采用快速法测定硅含量,同时测定某些杂质含量,运用校正公式计算结果,可获得既快速又准确的检验效果。1实验部分111快速法要点试样经硝酸及氢氟酸处理后,硅转化为SiF 4挥发掉,除去过量的酸,蒸干,高温灼烧使残渣充分氧化,从样品和残渣的称量按下式计算出硅含量:Si =m -0170m 1m=1-Fe 2O 3%×0170(1式中:m ,m 1为试样及其残渣质量,0170为Fe 2O 3换算成Fe 的换算系数。112误差的来源及校正如果硅铁中只含有硅和铁两种元素,公式(1是完全正确

3、的,然而,硅铁中不可避免地含有其它物质,这些物质不同程度地影响测定结果的准确性,使方法带来误差。综合地,这些物质可归纳为可溶性杂质元素、可挥发物和不溶物。下面详细介绍这些物质引起的误差和校正办法。11211可溶性杂质元素引起的误差和校正:可溶性杂质元素是指硅铁中存在的少量元素,它能随试样的分解而溶解,高温灼烧变成氧化物,如Al ,Ca ,Mn ,Cr ,P 等。假定硅铁中含有一种可溶性杂质元素M ,其氧化物MO (不考虑价态,则高温灼烧的残渣含有Fe 2O 3和MO 两种成分,若用式(1计算,测定值为:Si (测=m -0170×(Fe 2O 3+MO m=1-Fe 2O 3%017

4、0-MO %0170=1-Fe 2O 3%0170-M %K -10170式中:K MO 换算成M 的换算系数。正确的计算方法为:Si (正=1-Fe %-M %=1-Fe 2O 3%0170-M %两者之间的误差为:Si =Si (测-Si (正=M %K -1(K -0170如此类推,若有n 个可溶性杂质元素存在于硅铁中,方法误差为:Si =ni =1M i %K -1i (K i -0170(2i =1,2,3,n式中:K i 第i 个杂质元素由M i O 换算成M i 的换算系数。可溶性杂质元素的误差及校正与两个因素有关:(1K 值与0170差的大小,K 值与0170相差愈大,其影响愈

5、大,(2杂质元素含量。表1列出了硅铁中常见可溶性杂质元素的K 值。11212可挥发物引起的误差和校正:可挥发物(A 是指硅铁中伴随着SiF 4挥发而挥发掉或经高温挥发的物质,如试样的水分,S ,C 元素等,水分加热蒸发,S ,C 生成SO 2和CO 2挥发。这些物质在按式(1计算时常被误作Si 含量处理,使测定结果偏高,正确的计算方法是从测定结果中扣除83表1可溶性杂质元素的K 值(换算系数T able 1K values of the soluble impurities (conversion coeff icients元素ElementAl Ca Mn Cr P Cu Ni K 值K v

6、alues0153017101630168014401800179可挥发物含量,即:Si (正=Si (测-ni =1A i %i =1,2,3,n两者误差为:Si =n i =1A i %(3i =1,2,3,n11213不溶物引起的误差和校正:不溶物(N 是指酸分解试样时不溶解、高温灼烧不分解、不挥发的物质,如SiC 、硅渣、某些矿物等,这些物质存在于低质量的硅铁中。测定时灼烧残渣m 1为:m 1=Fe 2O 3+N 测定值为:Si (测=m -0170(Fe 2O 3+N m=1-Fe 2O 3%0170-N %0170正确的计算方法为:S (正=1-Fe 2O 3%0170-N %两者

7、之差为:Si =N %0130(4硅铁溶解完全时,这部分可省略,若不溶物较明显,需测定不溶物的总百分含量N %。11214方法误差的整体校正公式:由式(1结合式(2,(3,(4得整体校正公式:Si =Si (测-SiSi =m -0170m 1m+ni =1M i %K -1i (K i -0170+ni =1A i %+N %0130(5113杂质元素的影响程度我国国标G B/T2272-19872规定了硅铁杂质元素的种类和含量,按式(2计算Al ,Ca ,Mn ,Cr 和P 引起的误差;按式(3计算S 和C 引起的误差,结果见表2。表2杂质元素引起的误差T able 2E rrors ca

8、used by the impurity elements%牌号Brands Si 含量Si content 杂质元素的误差Errors of the impurity elements Al Ca Mn Cr P S C FeSi90Al11587109510-01480103-0104-01005-010*FeSi90Al387109510-01970103-0104-01005-010*FeSi75Al015-A 74108010-01160102-0104-01007-010*FeSi75Al015-B 72108010-01160102-0105-0101-010*FeSi75Al1

9、10-A 74108010-01320102-0104-01007-010*FeSi75Al110-B 72108010-01320102-0105-0101-010*FeSi75Al115-A 74108010-01480102-0104-01007-010*FeSi75Al115-B 72108010-01480102-0105-0101-010*FeSi75Al210-A 74108010-01640102-0104-01007-010*FeSi75Al210-B74108010-01640102-0104-01007-01020102011从表2可知:Al ,Mn ,Cr 和P 引起负

10、误差,使测定结果偏低;Ca ,S ,C 引起正误差,使测定结果偏高。Al 和C 引起的误差较大,其余元素引起的误差较小,因此,式(5可化简化为:Si =m -0170m 1m+Al %×0132-C %(62样品测定选取8个不同硅含量的硅铁样品,测定每个样品的铝和碳含量,用快速法测定样品中硅含量,按公式(1计算校正前测定值(B ,按公式(6求得校正后的值(C ,把校正前测定值(B 和校正后的值(C 与碱熔高氯酸二次脱水法测得硅量(A 作比较,计算结果误差,见表3。93表3样品测定结果T able3Determination results of samples%样品Sample 测得

11、铝量Al found测得碳量C found测得硅量Si found其他方法3(A本法校正前(B校正后(C偏差Deviation(B-(A(C-(A121350110761977615177116-01460119 211130108751607513375161-01270101 311180109751507510875137-0142-0113 401130104741707416574165-0105-0105 511270111741077317874108-01290101 611340112731307310673137-01240107 711410114721537210772

12、138-0146-0115 821310107701146915070117-016401033碱熔、高氯酸二次脱水法测定3结论试验结果表明,用快速法测定硅铁中的硅,需同时测定样品的铝和碳含量,按校正公式计算出硅量,检测结果的准确性得到明显的提高,方法适合于常见牌号的硅铁测定。参考文献:1衡兴国,黄按佑1实用快速化学分析新方法M1北京:国防工业出版社,1996115812G B/T2272-1987,硅铁S1E rror and correction for the rapid determination of silicon in ferro2silicon by gravimetryGUA

13、N Zhi2zhong(Guangzhou Entry2Exit Inspection&Quarantine Bureau,Guangzhou510623,ChinaAbstract:In this paper,the error and correction for rapid determination of silicon in ferro2silicon by using gravimetry were investigated1The ef2 fect of the soluble impurities,volatiles and insoluble materials in

14、 ferro2silicon on the accuracy of the results was mainly discussed1The formula of correction was presented1It was shown that aluminium and carbon were the main elements causing error1The applicability of the formula for the common ferro2silicon was validated1K ey w ords:rapid analysis;ferro2silicon;error;correctio