镁铝尖晶石碳砖的Mg、Al定量分析

李 勇

(中国二重大型铸锻件研究所，四川618013)

镁铝尖晶石碳砖因其熔点高、热膨胀小、热应力低、热振稳定性好，同时化学性质稳定，对碱性熔渣具有较强的抵抗能力，是钢包内衬理想的耐火材质。以前，我们对镁铝尖晶石碳砖的检验都是外委，周期长、费用高。为解决这个问题，我们开发了镁铝尖晶石碳砖的Mg、Al定量分析技术。

1 分析过程中的难点及解决措施

镁铝尖晶石碳砖是我们从未分析过的材质，连同材质的标样都没有。对此，我们首先查阅了大量的资料，并与冶炼技术人员进行了沟通，初步熟悉了该材质的特性并针对其主量制定了Mg、Al的定量分析方法。

为了保证材质中杂质元素定量分析的可行性和正确性，我们采取用相近的标样替代或用高铝质、高镁质标样减少称样量再加上标准溶液滴定相结合的方法来验证。

2 试验方案

试样经高温灼烧除碳、熔融，再经酸化，氨水分离钙镁铁铝，三乙醇胺作掩蔽剂，以EDTA标准溶液滴定得出氧化镁的含量；将沉淀以盐酸酸化，以氢氧化钠溶液分离铁铝，过滤后加入过量的EDTA，用硫酸铜反滴定，测出三氧化二铝的含量。

2.1 试剂

(1) 盐酸(分析纯)；

(2) 氨水(分析纯)；

(3) 碱混合溶剂：无水碳酸钠+四硼酸钠(2+1)；

(4)三乙醇胺溶液(1+3)；

(5)氢氧化钠溶液(50%)；

(6)PH=4.5缓冲溶液：328 g乙酸钠，加168 ml冰乙酸稀释至2 000 ml；

(7) PH=10缓冲溶液：135 g NH4Cl，用水溶解后，移入2 000 ml的容量瓶中，然后量取1 140 ml NH3·H2O于以上溶液中，用水稀释至刻度。

(8) PAN (0.2%)：0.2 g PAN[1-(2-吡啶偶氮)-2-茶酚]溶于100 ml的乙醇中；

(9) 铬黑T：0.2 g的铬黑T溶于15 ml的三乙醇胺及5 ml的甲醇中；

(10) EDTA标准溶液(0.02 mol/ml)的配制和标定。配制方法：准确称取乙二胺四乙酸二钠 7.444 8 g，置于1 000 ml的烧杯中，加水约600 ml～800 ml，加热至50～70℃，在不断搅拌下使其溶解，冷却后移入1 000 ml容量瓶中，稀释至刻度摇匀，放置1月～2月后标定。标定方法：吸取保证试剂0.02 mol/ml的硫酸铜溶液20 ml于250 ml三角瓶中，用1∶1的氨水中和至有白色沉淀生成，再滴加氨水到沉淀溶解后，再过量1滴～2滴，加紫汞酸指示剂少许，然后用欲标定的EDTA滴定溶液由绿变紫为止。

MEDTA=硫酸铜摩尔浓度×吸取硫酸铜的体积/所耗EDTA体积数

(11) 硫酸铜标准溶液(0.02 mol/ml)的配制和标定。配制方法：称取纯铜2.541 8 g于500 ml烧杯中，加30 ml水，20 ml硝酸放于电炉盘上加热溶解，冷却后加20 ml硫酸冒到烧杯中全部是烟，冷却后加水50 ml，加热到沸腾，倒入2 000 ml容量瓶中稀释至刻度。标定方法：吸取保证试剂0.02 mol/ml的EDTA 20 ml于300 ml三角瓶中，加1滴～2滴酚酞，用1∶1盐酸中和到红色消失，再过量1滴，然后加入PH=4.5的缓冲溶液20 ml，煮沸1 min～2 min，马上加入2滴～3滴PAN指示剂，用硫酸铜溶液滴到紫红色即为终点。

MCuSO4=EDTA摩尔浓度×吸取EDTA的体积/所耗硫酸铜体积数

2.2 分析步骤

称取经烘干磨细后的试样0.500 0 g于铂坩埚中，置于马弗炉中逐渐升至1 000℃后灼烧1 h除碳。取出冷却后加入碱混合溶剂置于马弗炉中逐渐升至1 000℃后灼烧0.5 h熔融。取出冷却以盐酸浸取后，以氨水分离钙镁铁铝。将溶液转入250 ml容量瓶中，稀释至刻度摇匀，干过滤。分取滤液25 ml，以三乙醇胺做掩蔽剂，以铬黑T为指示剂，以EDTA标准溶液滴定得出氧化镁的含量；将沉淀以盐酸酸化入原容量瓶，稀释至刻度摇匀。分取50 ml于250 ml烧杯中，以氢氧化钠溶液分离铁铝。过滤后于滤液中加入过量的EDTA，以盐酸和氨水调节溶液PH值为2.5～3.5。再加入PH=4.5的缓冲溶液，以PAN做指示剂，用硫酸铜反滴定，测出三氧化二铝的含量。

2.3 计算

式中V——滴定消耗的EDTA的体积；

MEDTA——EDTA的浓度；

G——试样称样量。

式中MCuSO4——硫酸铜的浓度；

VEDTA——加入EDTA的体积；

VCuSO4——滴定消耗硫酸铜的体积；

G——试样称样量。

3 结论

经过大量的试验证明，此方法操作简单，一般的分析人员就可以掌握。数据准确度好，能够快速准确的报出数据，缩短了分析周期，提高了工作效率。

[1] 吴诚.机械工程材料测试手册(化学卷).辽宁：辽宁科学技术出版社，1996.

[2] 李昂.铸造工艺设计技术与生产质量控制实用手册.北京：金版电子出版公司.

[3] 王海舟.铁矿石分析.北京：科学出版社，2000.

[4] 刘世纯.实用分析化验工读本.北京：化学工业出版社，1999.