气雾化铁硅铝粉中硅和铝的联合测定

王迎春，李 娟

（湖南特种金属材料有限责任公司，湖南 长沙 410000）

硅含量的测定方法有很多：高氯酸脱水重量法、氟硅酸钾容量法、硅钼蓝分光光度法［1］等等，其中重量法测定金属材料中的硅量是最经典的分析方法，准确度高，适用范围广。本文研究用高氯酸脱水重量法测定气雾化铁硅铝粉中硅量［2］。

铝是一个两性元素，既可溶于强酸也可溶于强碱［3］，铝含量的测定一般有沉淀分离法、光度法、滴定法、重量法等［4］，本文采用EDTA滴定法测定铝量。

因为硅铝含量的多少直接影响下游磁性材料的电气性能，所以测定气雾化铁硅铝粉的硅和铝是必要的，但铁硅铝粉中硅和铝两项测定都需要数小时以上的前处理过程，分别测定耗时耗力，故本文主要讨论采用碱法消解样品后，同时用重量法和滴定法分别测定硅和铝。

1 实验部分

1.1 硅的测定

用无水碳酸钠和过氧化钠的混合熔剂熔融分解试样，硅转化成硅酸盐。熔融物用盐酸酸化，以高氯酸两次冒烟使硅酸脱水完全。硅酸沉淀过滤洗涤后于1050℃灼烧成二氧化硅至恒量，加硫酸和氢氟酸使硅成四氟化硅挥发除去。再灼烧至恒量，由氢氟酸处理前后沉淀物的质量差计算硅的质量分数，测定范围：0.01%～50.00%。

1.1.1 仪器和试剂

在分析中仅使用确认为蒸馏水或其他纯度相当的水，实验需在通风橱环境下进行。

镍坩埚，30mL和铂坩埚，30mL等通常的实验室仪器。

硝酸、高氯酸、氢氟酸均为分析纯；硫酸，1+1；无水碳酸钠，固体；过氧化钠，固体；盐酸，5+95；硫氰酸铵溶液，50 g／L；硝酸银溶液，15g／L。

1.1.2 实验方法

称取0.5g试样 （粒度小于0.125mm，精确至0.0001g）放入镍坩埚中，加2g无水碳酸钠，混匀，加2g的过氧化钠，置于720℃高温炉中10min至熔解完全。随同做空白实验。

取出冷却，放入300mL的塑料烧杯中，加入适量沸水浸取，洗净坩埚，加入25mL盐酸搅拌至溶液清亮，再将溶液转入300mL玻璃烧杯中，加入30mL高氯酸，盖上表面皿于电炉上加热至冒高氯酸烟约20min。

取下冷却，加入25mL盐酸和100mL热水，搅拌溶解盐类。趁热用中速定量滤纸过滤，用玻璃棒将烧杯中的残渣移入滤纸上，以热盐酸 （5+95）洗涤至无铁离子 （约6～8次，用硫氰酸铵溶液检查），再用热水洗至无氯离子 （用硝酸银溶液检查），保留沉淀及滤纸。

将滤液和洗液移入原玻璃烧杯中，加20mL高氯酸，盖上表面皿，按上述操作再冒烟脱水一次，过滤、洗净、回收滤液和滤液中的硅 （这个操作如果实验得当，可以不进行）。

将两次沉淀及滤纸置于铂坩埚中，低温加热，在500～700℃小心炭化、灰化，在1050℃高温炉中灼烧半小时，取出置于干燥器中冷却至室温，称量，反复灼烧至恒重。

在灼烧后的铂坩埚中加5滴硫酸 （1+1）润湿，加入10mL氢氟酸，置于电炉上加热蒸发至冒尽硫酸烟，再将其放入1050℃高温炉中灼烧半小时，取出置于干燥器中冷却至室温，称量，反复灼烧至恒重。

1.1.3 分析结果

按以下公式计算：

式中：m1、m3分别为氢氟酸处理前试料和空白实验沉淀与铂坩埚的质量，g；m2、m4分别为氢氟酸处理后试料和空白实验残渣与铂坩埚的质量，g；m为试料量，g；0.4674为二氧化硅换算为硅的换算因数。

1.2 铝的测定

收聚过滤滤液再次蒸发至冒高氯酸烟，以氢氧化钠沉淀分离铁等干扰元素，在pH5.5的乙酸缓冲溶液中，以二甲酚橙为指示剂，用氟盐取代EDTA和锌标准滴定液滴定，根据消耗锌标准滴定液的量计算铝的质量分数，测定范围：0.02%～13.00%。

1.2.1 仪器和试剂

在分析中仅使用确认为蒸馏水或其他纯度相当的水，实验需在通风橱环境下进行。

常用的实验室仪器。

高氯酸，分析纯；

盐酸，1+1；

氢氧化钠溶液，400g／L；

EDTA溶液，50g／L；

对硝基芬，2g／L；

二甲酚橙，2g／L；

氟化钾溶液，200 g／L；

缓冲溶液，pH值5.5，称取20g的醋酸钠溶于100mL冰醋酸 （1%）中；

铝标准溶液，100μg／mL和1000μg／mL；

浓锌标准溶液，配C＝0.2mol／L；

锌标准溶液，称取1.000g纯锌溶于10mL盐酸中，定容至1L，配成1000μg／mL，C＝0.0150mol／L。

1.2.2 实验方法

将上述测硅后收集的滤液放入500mL玻璃烧杯中，蒸发至冒高氯酸烟，液面近干，取下冷却。加适量的水溶解盐类，用氢氧化钠溶液调至红色沉淀出现再过量15mL，煮沸，取下冷却，定容于250mL塑料容量瓶中。

干过滤100mL溶液，从中移取25mL于250mL锥形瓶中，加5mL EDTA，加对硝基芬2滴，溶液变黄色，再用盐酸 （1+1）调至无色，加入缓冲溶液20mL，煮沸，流水冷取，加入二甲酚橙指示剂2滴，用浓锌标准液滴至从黄色刚好变成紫红色为终点 （不计毫升数），再加5mL氟化钾，煮沸，流水冷取，补加1滴二甲酚橙指示剂，再用锌标准液滴定由黄色变成紫红色时为终点，读数，记为消耗的体积数。随同做空白试验。

分取 25mL铝标准溶液 （100μg／mL）放入250mL锥形瓶中按照以上分析步骤标定锌标准溶液对铝的滴定度T（mg／mL）。

1.2.3 分析结果

按以下公式计算：

式中：T为锌标准溶液对铝的滴定度，mg／mL；V1、V0分别为滴定试样溶液和空白试验消耗的锌标准溶液的体积，mL；m为试料量，g。

2 结果与讨论

2.1 脱水效果

重量法测硅的关键，在于脱水是否完全，用盐酸脱水效果最差，硫酸次之且其会飞溅，高氯酸脱水效果最好，纯净。如果脱水程度掌握不好，则硅的测定值相差较大。在日常分析中，含量低的硅脱水一次就可以，含量高的硅需要二次脱水，准确性更好，控制好高氯酸冒烟回流，保持时间在15～25min，体积近干。

2.2 高氯酸的加入量

高氯酸的加入量一般是20mL，但是加入量在30mL左右测定值更稳定。

2.3 干扰因素

在合金类等试样中铝的测定往往采用置换滴定法，试液中，Si已经过滤，Fe离子等已经被氢氧化钠沉淀分离，Ca、Mg等离子含量很少，不干扰Al的滴定，在酸度条件下加入过量的EDTA使能与EDTA络合的元素全部络合，然后加入氟化物释放出与铝等物质量的EDTA，然后滴定。

2.4 精密度实验

重量法是分析天平称量而获得分析结果的，测定中不需要与标准试样进行比较，准确度高。用本文方法对同一个气雾化铁硅铝粉样品连续进行6次平行测定，结果见表1。

表1

从表1看出，检测方法的重复性可以，精密度不错。

2.5 加标回收实验

用1000μg／mL铝标准溶液，对同一个气雾化铁硅铝粉样品做加标回收试验，在250mL锥形瓶中分别加入25mL试样液，依次加入0、2、4、6、10mL铝标准溶液，按上文实验步骤滴定，结果见表2。

表2 加标回收实验结果

从表2可以看出，检测方法的准确度不错，回收率是99.29%～100.83%。

3 结语

联合测定气雾化铁硅铝粉中硅和铝的相对标准偏差分别为0.67%和0.96%，相对误差小，铝的回收率很好，说明此方法精密度及准确度均能达到要求，又省时简便准确。