高碘酸钾氧化光度法测定炉渣中的氧化锰

高碘酸钾氧化光度法测定炉渣中的氧化锰倪培洋;史玉奎【摘要】采用碳酸钠-硼酸混合熔剂熔融炉渣试样，代替盐酸、硝酸、硫酸冒烟溶解试样，酸浸后溶液于硫酸、磷酸介质中，在加热条件下，用高碘酸钾氧化二价锰为紫红色的高锰酸盐，以亚硝酸钠还原的同一被测溶液为参比，在波长530nm处，测量其吸光度.实验表明,锰质量浓度在0~10mg/L范围内符合比尔定律.本方法用于测定转炉渣和高炉渣中氧化锰,相对标准偏差分别为1.3%和4.5%(n=5).【期刊名称】《山东冶金》【年(卷)，期】2018(040)001【总页数】3页(P51-53)【关键词】炉渣;氧化锰;高碘酸钾;光度法【作者】倪培洋;史玉奎【作者单位】石横特钢集团有限公司仙东肥城271612;石横特钢集团有限公司仙东肥城271612【正文语种】中文【中图分类】O657.31前言钢铁冶炼过程中会产生副产物炉渣，由于冶炼性质和工艺的不同，炉渣又分为高炉渣和转炉渣等。不同的炉渣组分和性质有较大的差异，分析不同的炉渣组分需要分别建立不同的分析方法［1］。炉渣中的氧化锰含量对于冶炼工艺指导有重要意义，炉渣中氧化锰的测定一般有容量法、光度法和原子吸收法。炉渣中氧化锰的分析常采用直接酸溶试样，硫酸冒烟处理［2］。由于炉渣成分比较复杂，单纯酸溶样品不能保证试样溶解的完全性，又因二氧化硅含量较高，酸溶过程中极易出现硅酸脱水的现象，形成不溶性盐类，给过滤洗涤带来较大的干扰，以致实验过程繁琐，操作周期长，甚至有时会影响结果的准确性。通过实验，建立了一种适用于转炉渣和高炉渣中氧化锰测定的通用方法，高碘酸钾氧化光度法。试样用碳酸钠-硼酸混合熔剂直接熔融，热硫酸浸取制取母液来测定锰的含量。该方法省去酸溶、硫酸冒烟、过滤分离的时间，快捷简便，结果满意。2实验部分2.1主要仪器与试剂箱式电阻炉，温度适于控制在500~1000°C的范围；7200型可见分光光度计。碳酸钠-硼酸固体混合熔剂（2+1）;硫酸（1+5）;硫酸（1+1）;磷酸（1+1）；高碘酸钾（固体研细）；亚硝酸钠溶液2%;脲溶液2%；锰标准溶液（1mL含100.0凹锰），配制方法参照GB/T6730.21—1986铁矿石化学分析方法高碘酸钾光度法测定锰量。实验用试剂均为分析纯，实验用水均为一次蒸馏水。2.2实验方法1）准确称取高炉渣试样0.2000~0.5000g（转炉渣减少称样量）。随同试样做空白实验，所用试剂须取自同一试剂瓶。2）试样溶液的制备。将炉渣试样置于盛有3g碳酸钠-硼酸混合熔剂的铂坩埚中混匀，再覆盖混合熔剂1g，盖上坩埚盖，于920C高温炉内熔融20min，取出冷却后，置于盛有60mL热硫酸（1+5）的250mL烧杯中浸取，在低温电炉上加热至熔融物完全溶解，用水洗净坩埚后冷却至室温，移于250mL容量瓶中，以水稀释至刻度摇匀。3） 显色、测量。移取试样溶液25mL于100mL钢铁量瓶中，加10mL硫酸（1+1）,15mL磷酸（1+1），加水使体积约为60mL，加0.3g高碘酸钾，加热至微沸后置于沙浴上保温10min取下，冷却至室温，加5滴脲溶液（2%），用水稀释至刻度，混匀。取以上同一显色溶液两份，分别置于同一规格的合适比色皿中，其中一个比色皿中加入1滴亚硝酸钠（2%），使高锰酸钾紫色退去，以此为参比，在分光光度计上于波长530nm处测量吸光度。4） 工作曲线的绘制。移取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL锰标准溶液（100.0pg/mL）,分别置于6个100mL钢铁量瓶中，各加10mL硫酸溶液（1+1）,15mL磷酸溶液（1+1），加水使体积约为60mL,以下按试样操作进行。将部分溶液移入适当比色皿中，以试剂空白为参比，在分光光度计上于波长530nm处测量其吸光度。以锰量为横坐标，吸光度为纵坐标，分别绘制工作曲线。5） 分析结果的计算。按下式计算试样中锰的质量分数：式中，m1为从工作曲线上查得的锰量外g;m为试样量，g;V^试液总体积，mL;V1为分取试液体积，mL。按式（2）计算氧化锰质量分数：3结果与讨论3.1熔样方法采用铂坩埚碱熔样品，温度在920~930°C可使样品完全分解，熔块以3mol/L的硫酸浸取后制取母液。直接碱熔代替酸溶、硫酸冒烟，避免了硅酸脱水形成胶体溶液给操作带来的不便。碱熔融法最大的优点可使样品分解完全，有利于保证测定结果的稳定性。3.2熔融条件熔融温度低于910C，溶样时间少于15min，样品分解不完全，经条件实验，熔融温度920~930°C，溶样时间20~30min效果较好。3.3干扰离子的消除炉渣中常见的某些有色的金属元素有Cr、Co、Cu、W等。Cr3+不被KIO4或HMnO4氧化为Cr6+,且Cr3+的绿色在测锰波长处吸收很少，因此干扰较小。Co2+、Cu2+的颜色干扰可用亚硝酸钠将Mn7+褪色为参比消除干扰。钨的干扰用磷酸配位隐蔽消除。整个样品分解过程不使用还原酸-盐酸，所以不存在硫酸发烟除Cl-的操作。3.4酸度本方法实验酸度范围宽，硫酸浓度范围为5%~15%，本实验选用5%的硫酸介质，即加入25mL硫磷混酸；不加入硫磷混酸或者酸浓度过低时，颜色为棕色，不稳定；酸度过高，会使氧化不完全，颜色发黄变浅，影响测定准确度。3.5磷酸的作用加入磷酸除控制酸度外，磷酸的存在与Fe3+配位成为无色的[Fe(PO4)2]3-,消除三价铁的干扰。磷酸与Mn2+配位生成Mn3(PO4)2或H2[Mn(H2PO4)4],从而降低其氧化还原电位，使之更易被高碘酸盐氧化扩大锰氧化范围，提高高锰酸的稳定性，防止碘酸锰和过碘酸锰沉淀生成。3.6高碘酸钾用量高碘酸钾用量决定试样中氧化锰是否氧化完全，影响颜色深浅，因此要过量少许才能保证完全氧化试样中的氧化锰。通过实验加入约0.2g高碘酸钾即可满足要求，为保证氧化完全，选择加入约0.3g高碘酸钾。3.7氧化时间氧化锰含量低时3孟被氧化的显色较慢，为使显色完全，可适当延长加热时间。通过实验，在加热至微沸状态下保温10min，能够使显色完全。3.8工作曲线按照实验方法，加入不同量的锰标准溶液，测定吸光值，绘制工作曲线，由曲线得到，在锰量0~10.0凹/mL内符合比耳朗伯定律，摩尔吸光系数£=2.2x103L/(mol・cm)。一元线性回归方程为：A=0.0594C-0.0089，相关系数R为0.99996，满足定量分析氧化锰含量的要求。4样品分析4.1标准样品分析按实验方法对高炉渣和转炉渣标准样品氧化锰进行测定，结果见表1。表1标准样品测定结果样品编号高炉渣转炉渣YSBC15803-2003512YSBC28851-98YSBC28852-98GBW01705GBW01706GBW01707GBW01708认定值/%0.1750.3100.3820.4893.033.631.911.66测定值/%0.180,0.177,0.166,0.175,0.1810.296,0.303,0.295,0.295,0.3090.376,0.370,0.384,0.372,0.3820.482,0.493,0.474,0.488,0.4843.00,2.99,3.07,3.05,3.013.58,3.59,3.66,3.60,3.681.91,1.95,1.92,1.95,1.911.66,1.62,1.62,1.63,1.66平均值/%0.1770.3000.3770.4843.023.621.931.64RSD/%(n=5)4.502.081.621.461.301.241.061.25分析结果表明，炉渣标准样品的测定值与认定值基本一致，重复性测定的高炉渣和转炉渣的最大相对标准化偏差分别为4.5%和1.3%，说明方法的准确度和重复性较好。4.2试样分析分别用本方法和文献1中的酸溶回渣法测定高炉渣和转炉渣试样，结果见表2。表2样品试验结果％样品转炉渣1#转炉渣2#转炉渣3#高炉渣1#高炉渣2#高炉渣3#本方法3.0522.0812.0140.6590.5570.664酸溶法3.0912.0402.0210.6420.5760.660偏差-0.0390.041-0.0080.017-0.0190.04由表2可以看出，两种方法测定结果的吻合性较好。5结语试样用碳酸钠-硼酸混合熔剂直接熔融，热硫酸浸取制取母液。省去酸溶、过滤回渣