铬天青-S分光光度法测定球粉、粉烧、除尘灰中的铝

王 显，王文焱

（河钢集团唐山钢铁有限公司技术中心河北唐山063000）

0 引言

除尘灰、煤泥粉烧、球粉是唐钢炼铁高炉用含铁杂料，由于其成分复杂性及不稳定性，试样的分析步骤烦杂，干扰较多，尤其是对于含量较低的铝，如何进行准确快速分析成为生产中的重要问题。目前，含铁物料铝含量的分析方法包括铁铝联合滴定法、碱分离-EDTA络合滴定法、分光光度法及ICP-AES法。碱分离-EDTA络合滴定法分析过程复杂，对试剂要求严格，且需要沉淀分离，费时费力，成本较高，不适应现代快速生产需要。ICPAES法能对矿石中的铝进行准确测定，但测定结果需用化学比对，且生产中边缘结果需要化学做仲裁分析以确保结果可靠，许多铁前化验室尚不具备设备分析的条件。铁前化验室多采用铁铝联合滴定法进行铝含量分析，但铁铝联合滴定终点颜色变化不明显，尤其对于低含量样品误差较大。本文将分光光度法试验结果与铁铝联合滴定法进行对比，以此验证分光光度法对于除尘灰、煤泥粉烧中的铝含量分析是否适用。

1 实验部分

1.1 仪器

电子天平，精确到0.0001 g；722N分光光度计。

1.2 试剂

混合溶剂：无水碳酸钠：硼酸：无水碳酸钾按

3:2:1质量比，研细混均；

硝酸（1+5）水溶液；

盐酸，(1+30）水溶液；

氨水（l+5）水溶液；

抗坏血酸溶液，10 g/L，用时配制；

苯羟乙酸溶液，10 g/L；

六次甲基四胺溶液，200 g/L，贮于塑料瓶中；

2，4-二硝基酚指示剂，2 g/L，用乙醇配制；

铬天青S溶液，0.8g/L，用乙醇（1+1）配制；

铝标准储备溶液 5 μg/ml，由市售 500 μg/ml的铝标准储备溶液分取配制；

高纯三氧化二铁，≥99.95%（质量分数）。

2 试验方法

2.1 母液的制备

称取0.1000 g试样（精确到0.0001 g）于铂金坩埚中，于800℃马弗炉中灼烧8 min，取出冷却加入2混合熔剂，混匀之后覆盖上1 g混合熔剂，加盖，将铂金坩埚放入瓷坩埚中，置于1 000℃马弗炉熔融8～10 min，取出冷却，放入已有硝酸85 ml的300 ml烧杯中浸出，加热直至全部溶解，取下冷却，将溶液移入250 ml容量瓶中定容，混匀备用。随同试剂空白。

2.2 显色

分取2 ml母液于100 ml容量瓶中，加水至约40 ml，加 1～2 滴 2，4-二硝基酚指示剂，1 ml抗坏血酸溶液，滴加氨水至试液呈黄色，立即滴加盐酸至黄色刚好褪去，再过量3 ml。加2 ml苯羟乙酸溶液，混匀，放置5 min。加8 ml铬天青S溶液，8 ml六次甲基四胺溶液，以水稀释至刻度，混匀，放置5 min。

2.3 测量

将显色液移入适当比色皿中，以试剂空白溶液为参比，于545 nm测量吸光度，由工作曲线计算三氧化二铝的质量分数。

2.4 工作曲线绘制

称取0.1000 g高纯铁，随同试样一起分析，制备铁基底液。移取2 ml铁基底液于一组100 ml容量瓶中，分别加 0、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 ml铝标准溶液，加水至约40 ml，以下按2.2节操作。以零浓度溶液为参比，于545 nm测量吸光度。以铝的质量（μg）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。

2.5 分析结果计算

按公式（1）计算三氧化二铝含量，以质量分数表示：

式中，m1为从工作曲线上查得的铝质量，μg；V为试液总体积，ml；V1为分取试液的体积，ml；m 为试样质量，g。

3 结果与讨论

3.1 试样分解

已有文献资料中对于含铁物料多采用王水、高氯酸或硫酸、硝酸进行分解，但为调节显色酸度，需将试液进行蒸干然后浓盐酸溶解盐类。这种方法溶样时间较长，且对于粉烧等杂质含量较高的粉状料很难完全分解；另外，考虑到工业生产中在测定三氧化二铝的同时需要对其余成分进行分析，所以采用碱熔制取母液，分取少量进行酸度调节，省去了二次溶样的程序。

3.2 铬天青-S加入量

铬天青-S加入8 ml后吸光度基本稳定，所以选择加入量为8 ml。

3.3 缓冲溶液加入量

加入6～10 ml缓冲溶液时，吸光度基本稳定，选择加入8 ml缓冲溶液，显色酸度pH约5.0。

3.4 干扰离子的掩蔽

高炉炼铁辅料中常量的Ca、Mg、Si等对测定无干扰，有影响的主要干扰来自铁（Ⅲ）和钛（Ⅳ），消除办法是用抗坏血酸来掩蔽铁，用苯羟乙酸掩蔽钛（锰含量高时以盐酸羟胺来掩蔽），取得了较好的效果，但一般辅料中锰含量较低，故分析中可不加盐酸羟胺。

3.5 工作曲线

为减小基体对吸光度的影响，本方法选择高纯三氧化二铁作为基底，加入标准贮备溶液的方法绘制工作曲线，铝含量在0～15 μg范围内，符合比尔定律。

3.6 络合物稳定性试验

在众多铬天青光度法测定铝的报道中，对于络合物稳定时间说法不一（使用的测定体系也不完全相同），经过多次试验，证明此方法在室温下可瞬间显色完全并稳定约30 min，完全可以满足实际生产的需要。

4 试验结果检测

选取3种不同有证标准样品进行准确度分析，结果见表1。

根据唐钢炼铁厂高炉用辅料品种，选取最具代表性的3个品种样品进行方法对比分析，结果见表2。

5 结论

（1）采用铬天青-S分光光度法检测时避免了铁、钛，消除了干扰，所得结果与标准值比较均不超差，相对标准偏差均小于5%。

（2）使用碱熔代替酸溶法检测时，可使形成的络合物显色快，且稳定时间较长。

表1 标准样品分析结果对比表

表2 不同方法对粉烧、除尘灰、球粉等物料中三氧化二铝分析结果对比表 /%

（3）采用联合滴定法时，其测定结果普遍偏高，主要是由于样品终点颜色不易观察，尤其检测低含量样品时，受终点过滴定影响，加剧了检测数据偏高现象；而铬天青-S光度法能够更快捷准确分析样品，当检测较低含量样品时，减轻了终点过滴定现象，测定结果准确，重现性好。