铝铁中间合金铁含量的检查

于庆波, 周 兵

(东北轻合金有限责任公司， 哈尔滨 150060)

目前，国内外分析标准中尚无铝铁中间合金中高含量铁的测定方法。在日常分析中，各单位通常采用硫磷混酸溶解试样，以氟化铵助溶。过滤除去不溶物，用二苯磺酸钠为指示剂，以重铬酸钾标准溶液直接滴定氧化二价铁离子：

6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4=3Fe2(SO4)3+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O

过量的氧化剂重铬酸钾将二苯磺酸钠指示剂氧化为紫色，即为终点。

根据全国有色金属标准化技术委员会在2010年6月29日～7月2日于安徽省黄山市召开的《铝中间合金化学分析方法》有色金属行业标准任务落实会上的安排，由东北轻合金有限责任公司负责起草YS/T XXX.1-201X《铝中间合金化学分析方法 第1部分 铁含量的测定《重铬酸钾滴定法》。

1 实验部分

1.1 试剂

1.1.1 氟化铵溶液(100g/L)。

1.1.2 硫酸-磷酸混合酸：300mL硫酸(1+3)中，缓慢加入100mL磷酸(ρ1.69g/mL)，混匀。

1.1.3 二苯磺酸钠指示剂溶液(4g/L)。

1.1.4 重铬酸钾标准溶液(0.0030mol/L，TFe=0.001g/mL)。

1.1.5 铁标准溶液(2.914mg/mL)：准确称取1.500g还原铁粉，以20mL硫酸(1+5)溶解，移入500mL容量瓶中，稀释至刻度，混匀，然后标定。

1.1.6 铁标准溶液(3.026mg/mL)：准确称取1.500g还原铁粉，加100mL盐酸(1+1)，加热溶解完全后冷却，移入500mL容量瓶中，以盐酸(5+95)稀释至刻度，混匀。然后标定。

1.1.7 精铝：99.996%。

1.1.8 硫酸-盐酸-磷酸混合酸：600mL硫酸(1+3)与290mL水混合，然后缓慢加入50mL盐酸(1+1)及55mL磷酸(ρ1.69g/mL)，混匀。

1.1.9 盐酸(1+1)。

1.1.10 铝溶液(20mg/mL)：精铝配制。

1.2 分析方法

称取0.1000g试样于烧杯中，加15mL氟化铵溶液、20mL混合酸，加热至溶解完全，冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。

铁量按下式计算：

式中：

C-重铬酸钾标准溶液的浓度，mol/L；

V-滴定消耗重铬酸钾标准溶液的体积，mL；

55.84-铁的摩尔质量，g/mol；

m-试样量，g。

注：

(1) 指示剂消耗重铬酸钾标准溶液，故不可多加。

(2) 氟化铵遇到酸将有氢氟酸产生，有毒，所以操作必须在通风良好情况下进行。

2 结果与讨论

为了研究重铬酸钾滴定法测定铝铁中间合金中铁量的条件，如用铝铁中间合金样品做试验研究，会因样品中铁的偏析、不均匀而产生误差。因此，本试验采用不含铁的精铝(99.996%)加入Fe2+标准溶液的方法代替铝中间合金样品。

2.1 溶解方法试验

目前，国内外分析标准中尚无铝铁中间合金中铁量的测定方法，在日常分析中各单位采用酸溶方法溶解试样。铝铁中间合金试样，用硫酸、磷酸溶解速度较慢，盐酸溶解试样速度较快。

2.1.1 盐酸溶解试样

试验一：称取0.1000g精铝(2.1.7)于500mL锥形烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液(2.1.6)，20mL盐酸(2.1.9)，加热至溶解完全，冷却，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复3次，结果见表1。

表1

试验二：称取0.1000g精铝(2.1.7)于500mL锥形瓶中，加入5.00mL铁标准溶液(2.1.6)，20mL盐酸(2.1.9)，加热至溶解完全，滴加二氯化锡溶液(40g/L)至黄色消失过量1滴，冷却。加水80mL、二氯化汞溶液(饱和)5mL，放置5min。加硫一磷混酸(2.1.2)10mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复3次，结果见表2。

表2

2.1.2 硫酸-盐酸-磷酸混合酸溶解试样

称取0.5000g标准样品[LD8(2A80)， GBW 02220](Fe 1.18%)于400mL广口烧杯中，加入30mL混合酸(2.1.8)，加热至溶解完全，立即冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复3次，结果见表3。

表3

2.1.3 硫酸-磷酸混合酸溶解试样

称取0.1000g精铝(2.1.7)于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液(2.1.5)，20mL混合酸(2.1.2)，加热至溶解，溶解速度非常慢，试验失败。

2.1.4 以氟化铵助溶、硫酸-磷酸混合酸溶解试样

试验一：称取0.1000g精铝(2.1.7)于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液(2.1.5)，加15mL氟化铵溶液(2.1.1)、20mL混合酸(2.1.2)，加热至溶解完全，冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复3次，结果见表4。

表4

试验二：称取0.5000g标准样品LD8(2A80) GBW02220(Fe 1.18%)于400mL广口烧杯中，加15mL氟化铵溶液(2.1.1)、30mL混合酸(2.1.2)，加热至溶解完全，立即冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复3次，结果见表5。

表5

2.1.5 小结

根据试验，试样以盐酸或含有盐酸的混酸溶解，在溶样过程中Fe2+将易被氧化为Fe3+，从而造成结果偏低。仅用硫磷混酸溶解速度又太慢，需要以氟化铵助溶。所以本方法采用15mL氟化铵溶液(2.1.1)、30mL硫磷混合酸(2.1.2)，共同溶解试样。

2.2 酸度试验

2.2.1 试验方法

称取0.1000g精铝(2.1.7)于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液(2.1.5)，加15mL氟化铵溶液(2.1.1)、加入不同量的混合酸(2.1.2)，加热至溶解完全，冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复3次，结果见表6。

表6

2.2.2 小结

根据试验，混酸的加入量在15mL～30mL对结果没有影响，本方法选择加入20mL混酸。

2.3 氟化铵的加入量

2.3.1 试验一

称取0.1000g精铝(2.1.7)于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液(2.1.5)，加不同量氟化铵溶液(2.1.1)、20mL混合酸(2.1.2)，加热至溶解完全，冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复3次，结果见表7。

2.3.2 试验二

以纯铁标液加20mL混酸做试验。重复3次，结果见表8。

表7

表8

2.3.3 小结

根据试验，氟化铵加入量过大，使结果偏低；因为氟离子与铁离子络合了。铝将要消耗氟化铵，生成氟铝络合物，氟化铵量过少，则溶解速度缓慢。氟化铵溶液(2.1.1)的加入量在10mL～25mL对结果没有影响，本方法选择加入15mL氟化铵溶液(2.1.1)。

2.4 铝基的影响试验

2.4.1 试验方法

称取0.1000g精铝(2.1.7)于400mL广口烧杯中，加15mL氟化铵溶液(2.1.1)、20mL混合酸(2.1.2)，加热至溶解完全，冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复3次，结果见表9。

表9

2.4.2 小结

本方法是以重铬酸钾标准溶液直接滴定氧化二价铁离子，过量的氧化剂把二苯磺酸钠指示剂氧化为紫色，即为终点。这个试验中消耗重铬酸钾标准溶液，实际应是与二苯磺酸钠指示剂反映的那部分，所以铝基体对铁的测定没有影响。

2.5 杂质干扰试验

2.5.1 试验方法

铝铁中间合金中杂质含量见表10。

表10

称取0.1000g精铝(2.1.7)于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液(2.1.5)，按表10加入杂质，加15mL氟化铵溶液(2.1.1)、20mL混合酸(2.1.2)，加热至溶解完全，冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复次，结果见表11。

表11

2.5.2 小结

铝铁中间合金中所含杂质对铁的测定没有影响。

2.6 煮沸时间试验

2.6.1 试验一

取5.00mL铁标准溶液(2.1.5)于500mL锥形烧杯中，20mL混合酸(2.1.2)，改变煮沸时间，冷却。稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。结果见表12。

表12

2.6.2 试验二

称取0.1000g精铝(2.1.7)于400mL广口烧杯中，加入5.00mL铁标准溶液(2.1.5)，按表10加入杂质，加15mL氟化铵溶液(2.1.1)、20mL混合酸(2.1.2)，加热至溶解完全，改变煮沸时间，冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。结果见表13。

表13

2.6.3 小结

煮沸时间在40min之内没有影响。

2.7 数据考核

2.7.1 试验一

称取0.1000g标准样品L4(各元素含量见表14)，于400mL广口烧杯中，加入铁标准溶液(2.1.5)，加15mL氟化铵溶液(2.1.1)、20mL混合酸(2.1.2)，加热至溶解完全，冷却。用滤纸(或脱脂棉)过滤于500mL锥形烧杯中，洗净，稀释至约150mL。加1滴二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定的紫色为终点。重复11次，结果见表15。

表14

表15

2.7.2 试验二

选择一个样品按照分析方法，进行了11次平行测定，分析结果见表16。

2.7.3 小结

根据试验，本方法的回收率、精密度、准确度都非常好。

表16

4 结论

本分析方法可以检查铝铁中间合金中3.5%～25%的铁量，分析方法简单、快速、准确，是高含量铁最经典也是最常用的测定方法。

[1]武汉大学、吉林大学、中国科技大学、中山大学.分析化学.高等教育出版社，1990.

[2]北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学.无机化学.高等教育出版社，1986.

[3]东北轻合金有限责任公司.铝中间合金化学分析方法(内部资料).

[4]轻金属材料加工手册.冶金工业出版社,1979.

[5]周伯劲,王夔.常用试剂与金属离子的反应.中国工业出版社,1965.