一种用于钒铁合金中硅元素容量法的检测方法

摘要

本发明提供一种用于钒铁合金中硅元素容量法的检测方法，操作过程简便、检测成本低、测定结果准确可靠。本发明的技术方案包括：称取钒铁合金试样于烧杯中；加入适量溶解酸,溶解冒烟至二氧化硅硅完全析出后取下冷却；加入蒸馏水，低温溶解与可溶性盐类；趁热过滤，用蒸馏水洗涤沉淀；将沉淀完全溶解于聚四氟乙烯的烧杯中，依次向上述溶液中加入氟硅酸钾沉淀剂，充分搅拌。出现沉淀后于冷水浴中冷却；将沉淀滤出，洗涤沉淀2‑3次，用氢氧化钠标准溶液中和残余酸，在接近终点时补加指示剂至溶液出现稳定的玫瑰红色；通过公式计算测定钒铁合金试样中硅元素的质量百分比。

权利要求

1.一种用于钒铁合金中硅元素容量法的检测方法，其特征在于，包括：称取钒铁合金试样，所述钒铁合金试样称重量范围为1.0000g±0.1g精确到0.0001g于

350毫升烧杯中；

加入10毫升1:1的硝酸，15毫升密度ρ为1.19g/ml的盐酸,低温加热分解后，加入25毫升

1:1的硫酸，继续加热至冒硫酸浓烟3～5分钟，直至硅完全析出后取下冷却；

加入100毫升蒸馏水，低温加热溶解可溶性盐类；

趁热用中速定量滤纸和塑料漏斗过滤，用60摄氏度蒸馏水洗涤沉淀；将沉淀用40％氢氟酸3毫升，完全溶解于聚四氟乙烯的烧杯中，沿杯壁吹少量蒸馏水，体积控制在50毫升以内；

依次向上述溶液中加入20％氟化钾溶液10毫升，硝酸钾2克，用塑料棒搅拌，出现沉淀后于冷水浴中冷却至25度；

用中速滤纸和塑料漏斗将沉淀滤出，用5％的硝酸钾溶液，洗涤沉淀2-3次，将沉淀连同滤纸转移到原聚四氟乙烯烧杯中；

加硝酸钾-乙醇溶液15毫升，滴加0.1％酚酞溶液15滴，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液中和残余酸，至出现稳定的玫瑰红色，加沸水200毫升，以0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，在接近终点时补加0.1％酚酞溶液10滴，继续滴至溶液出现稳定的玫瑰红色；

通过公式计算测定钒铁合金试样中硅元素的质量百分比，所述公式为：Si％＝C×V×

0.007068×100/G；

式中：C—氢氧化钠标准溶液的浓度，单位为mol/L；V—消耗氢氧化钠标准溶液的体积，单位为ml；0.007068—硅的毫克当量；G—钒铁合金试样的称重量，单位为g。

说明书

一种用于钒铁合金中硅元素容量法的检测方法

技术领域

[0001] 本发明属于化学分析技术领域，涉及一种用于钒铁中硅含量容量法的检测技术。

背景技术

[0002] 钒铁合金是一种重要的炼钢原辅材料，作为合金添加剂，主要用于冶炼合金钢。在炼钢过程中，钒添加剂多以钒铁形式加入，钒铁合金是钒和铁组成的铁合金，大多用于碳、硅铁或铝还原钒的氧化物或钒渣来生产的。还原剂可根据用途及要求来选择，钒含量通常在35％-80％钒铁合金被广泛用于冶金，石油化工，机械建筑，航空航天，国防工业的新技术领域。通常硅元素熔炼到钒铁中，使钒铁合金具有良好的超导性。而钒铁合金中硅含量的控制范围在1％—3％。

[0003] 经过查新检索未发现钒铁中硅含量容量法的检测技术专利及报道。目前，国标中只有钒铁合金中硅含量重量法的测定技术，其方法的检测步骤：溶样—脱水—过滤—灼烧—称重—氢氟酸处理—再次灼烧—称重，灼烧时必须使用纯铂金坩埚和高温电炉，造成试验检测成本高，能耗高，操作步骤繁琐，检测周期长。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题：提供一种用于钒铁合金中硅元素容量法的检测方法，操作过程简便、检测成本低、测定结果准确可靠。

[0005] 本发明的技术方案：一种用于钒铁合金中硅元素容量法的检测方法，包括：

[0006] 称取钒铁合金试样，所述钒铁合金试样称重量范围为1.0000g±0.1g精确到0.0001g于350毫升烧杯中；

[0007] 加入10毫升1:1的硝酸，15毫升密度ρ为1.19g/ml的盐酸,低温加热分解后，加入25毫升1:1的硫酸，继续加热至冒硫酸浓烟3～5分钟，直至硅完全析出后取下冷却；

[0008] 加入100毫升蒸馏水，低温加热溶解可溶性盐类；

[0009] 趁热用中速定量滤纸和塑料漏斗过滤，用60摄氏度蒸馏水洗涤沉淀；将沉淀用40％氢氟酸3毫升，完全溶解于聚四氟乙烯的烧杯中，沿杯壁吹少量蒸馏水，体积控制在50毫升以内；

[0010] 依次向上述溶液中加入20％氟化钾溶液10毫升，硝酸钾2克，用塑料棒搅拌，出现沉淀后于冷水浴中冷却至25度；

[0011] 用中速滤纸和塑料漏斗将沉淀滤出，用5％的硝酸钾溶液，洗涤沉淀2-3次，将沉淀连同滤纸转移到原聚四氟乙烯烧杯中；

[0012] 加硝酸钾-乙醇溶液15毫升，滴加0.1％酚酞溶液15滴，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液中和残余酸，至出现稳定的玫瑰红色，加沸水200毫升，以0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，在接近终点时补加0.1％酚酞溶液10滴，继续滴至溶液出现稳定的玫瑰红色；

[0013] 通过公式计算测定钒铁合金试样中硅元素的质量百分比，所述公式为：Si％＝C×V×0.007068×100/G；

[0014] 式中：C—氢氧化钠标准溶液的浓度，单位为mol/L；V—消耗氢氧化钠标准溶液的体积，单位为ml；0.007068—硅的毫克当量；G—钒铁合金试样的称重量，单位为g。

[0015] 本发明的有益效果：本方法通过两次沉淀，使硅形成氟硅酸钾后，用氢氧化钠滴定钒铁合金试样中的硅，无需使用高成本的纯铂金坩埚和高能耗的高温电炉，不但操作过程简便、检测成本低、能耗低，同时检测周期短，测定结果准确可靠。

具体实施方式

[0016] 本发明提供一种用于钒铁合金中硅元素容量法的检测方法，包括：

[0017] 称取钒铁合金试样，所述钒铁合金试样称重量范围为1.0000g±0.1g精确到0.0001g于350毫升烧杯中。

[0018] 加入10毫升1:1的硝酸，15毫升密度为ρ1.19g/ml的盐酸,低温加热分解后，加入25毫升1:1的硫酸，继续加热至冒硫酸浓烟3～5分钟，直至硅完全析出后取下冷却。

[0019] 加入100毫升蒸馏水，低温加热溶解可溶性盐类。

[0020] 趁热用中速定量滤纸和塑料漏斗过滤，用60摄氏度蒸馏水洗涤沉淀；将沉淀用40％氢氟酸约3毫升，完全溶解于聚四氟乙烯的烧杯中，沿杯壁吹少量蒸馏水，体积控制在
50毫升以内。

[0021] 依次向上述溶液中加入20％氟化钾溶液10毫升，硝酸钾2克，用塑料棒搅拌，出现沉淀后于冷水浴中冷却至25度。

[0022] 用中速滤纸和塑料漏斗将沉淀滤出，用5％的硝酸钾溶液，洗涤沉淀2-3次，将沉淀连同滤纸转移到原聚四氟乙烯烧杯中。

[0023] 加硝酸钾-乙醇溶液15毫升，滴加0.1％酚酞溶液15滴，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液中和残余酸，至出现稳定的玫瑰红色，加沸水200毫升，以0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，在接近终点时补加0.1％酚酞溶液10滴，继续滴至溶液出现稳定的玫瑰红色。

[0024] 通过公式计算测定钒铁合金试样中硅元素的质量百分比，所述公式为：Si％＝C×V×0.007068×100/G；

[0025] 式中：C—氢氧化钠标准溶液的浓度，单位为mol/L；V—消耗氢氧化钠标准溶液的体积，单位为ml；0.007068—硅的毫克当量；G—钒铁合金试样的称重量，单位为g。

[0026] 本方法将钒铁合金中的硅元素由硫酸蒸发至冒烟使硅酸脱水形成聚合硅酸沉淀，过滤洗涤沉淀后，在＜60℃的条件下，通过氢氟酸溶解，加入适量的氟化钾，使过量钾离子与硅形成难溶性的氟硅酸钾沉淀，过滤后将沉淀洗至接近中性，利用氟硅酸钾的水解性，在热水中水解后游离出氢氟酸，用酚酞为指示剂，氢氧化钠滴定，求其结果。

[0027] 下面通过实施例对本发明作进一步说明：

[0028] 实施例1：

[0029] 1.称取钒铁合金标准样品1.0066g(标准样品证书si＝1.31)精确到0.0001g于350毫升烧杯中。

[0030] 2.加入30毫升硝酸(1：1)，10毫升盐酸(ρ1.19g/ml),低温加热分解后，加入25毫升硫酸(1：1)，继续加热至冒硫酸浓烟3～5分钟，直至硅完全析出后取下冷却。

[0031] 3.加入100毫升蒸馏水，低温加热溶解可溶性盐类。

[0032] 4.趁热用中速定量滤纸和塑料漏斗过滤，用60度蒸馏水洗涤沉淀。将沉淀用40％氢氟酸约3毫升，完全溶解于聚四氟乙烯的烧杯中，沿杯壁吹少量蒸馏水，体积控制在50毫升以内。

[0033] 5.依次向上述溶液中加入15％氟化钾溶液10毫升，硝酸钾2克，用塑料棒搅拌，出现沉淀后于冷水浴中冷却至25度。

[0034] 6.用中速滤纸和塑料漏斗将沉淀滤出，用5％的硝酸钾溶液，洗涤沉淀2-3次，将沉淀连同滤纸转移到原聚四氟乙烯烧杯中。

[0035] 7.加硝酸钾-乙醇溶液15毫升，滴加0.1％酚酞溶液15滴，用0.1036mol/L氢氧化钠标准溶液中和残余酸，至出现稳定的玫瑰红色(此时滴定用氢氧化钠含量不记)。加沸水200毫升，以0.1 036mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，在接近终点时补加0.1％酚酞溶液10滴，继续滴至溶液出现稳定的玫瑰红色。

[0036] 分析结果的计算：

[0037] Si％＝0.1036×18.01×0.007068×100/1.0066＝1.31％

[0038] 式中：C——氢氧化钠标准溶液的浓度0.1036mol/L

[0039] V——消耗氢氧化钠标准溶液的体积18.01ml

[0040] 0.007068——硅的毫克当量

[0041] G——钒铁合金试样的称重量1.0066g

[0042] 实施例2：

[0043] 1.称取钒铁合金试样1.0035g精确到0.0001g于350毫升烧杯中。

[0044] 2.加入30毫升硝酸(1：1)，10毫升盐酸(ρ1.19g/ml),低温加热分解后，加入25毫升硫酸(1：1)，继续加热至冒硫酸浓烟3～5分钟，直至硅完全析出后取下冷却。

[0045] 3.加入100毫升蒸馏水，低温加热溶解可溶性盐类。

[0046] 4.趁热用中速定量滤纸和塑料漏斗过滤，用60度蒸馏水洗涤沉淀。将沉淀用40％氢氟酸约3毫升，完全溶解于聚四氟乙烯的烧杯中，沿杯壁吹少量蒸馏水，体积控制在50毫升以内。

[0047] 5.依次向上述溶液中加入15％氟化钾溶液10毫升，硝酸钾2克，用塑料棒搅拌，出现沉淀后于冷水浴中冷却至25度。

[0048] 6.用中速滤纸和塑料漏斗将沉淀滤出，用5％的硝酸钾溶液，洗涤沉淀2-3次，将沉淀连同滤纸转移到原聚四氟乙烯烧杯中。

[0049] 7.加硝酸钾-乙醇溶液15毫升，滴加0.1％酚酞溶液15滴，用0.1036mol/L氢氧化钠标准溶液中和残余酸，至出现稳定的玫瑰红色(此时滴定用氢氧化钠含量不记)。加沸水200毫升，以0.1036mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，在接近终点时补加0.1％酚酞溶液10滴，继续滴至溶液出现稳定的玫瑰红色。

[0050] 分析结果的计算：

[0051] Si％＝0.1036×28.64×0.007068×100/1.0035＝2.09％

[0052] 式中：C——氢氧化钠标准溶液的浓度0.1036mol/L

[0053] V——消耗氢氧化钠标准溶液的体积28.64ml

[0054] 0.007068——硅的毫克当量

[0055] G——一钒铁合金的称重量1.0035g

[0056] 实施例3：

[0057] 1.称取钒铁合金试样1.0005g精确到0.0001g于350毫升烧杯中。

[0058] 2.加入30毫升硝酸(1：1)，10毫升盐酸(ρ1.19g/ml),低温加热分解后，加入25毫升硫酸(1：1)，继续加热至冒硫酸浓烟3～5分钟，直至硅完全析出后取下冷却。

[0059] 3.加入100毫升蒸馏水，低温加热溶解可溶性盐类。

[0060] 4.趁热用中速定量滤纸和塑料漏斗过滤，用60度蒸馏水洗涤沉淀。将沉淀用40％氢氟酸约3毫升，完全溶解于聚四氟乙烯的烧杯中，沿杯壁吹少量蒸馏水，体积控制在50毫升以内。

[0061] 5.依次向上述溶液中加入15％氟化钾溶液10毫升，硝酸钾2克，用塑料棒搅拌，出现沉淀后于冷水浴中冷却至25度。

[0062] 6.用中速滤纸和塑料漏斗将沉淀滤出，用5％的硝酸钾溶液，洗涤沉淀2-3次，将沉淀连同滤纸转移到原聚四氟乙烯烧杯中。

[0063] 7.加硝酸钾-乙醇溶液15毫升，滴加0.1％酚酞溶液15滴，用0.1036mol/L氢氧化钠标准溶液中和残余酸，至出现稳定的玫瑰红色(此时滴定用氢氧化钠含量不记)。加沸水200毫升，以0.1036mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，在接近终点时补加0.1％酚酞溶液10滴，继续滴至溶液出现稳定的玫瑰红色。

[0064] 分析结果的计算：

[0065] Si％＝0.1036×37.98×0.007068×100/1.0005＝2.78％

[0066] 式中：C——氢氧化钠标准溶液的浓度0.1036mol/L

[0067] V——消耗氢氧化钠标准溶液的体积37.98ml

[0068] 0.007068——硅的毫克当量

[0069] G——钒铁合金的称重量1.0005g

[0070] 本发明具有以下有益效果:

[0071] 1.由于钒铁合金中的硅值高(1.31)，铝值也高(2.12)，而铝离子在酸性溶液中能与氟离子生成最稳定的是AlF2+,由于溶液中氟离子浓度高，与铝产生氟铝酸盐沉淀，会严重影响干扰测定，所以本方法采用先沉淀分离硅，形成硅酸后与铝可彻底分离，消除铝对硅值的测定干扰。

[0072] 2.钒铁合金中的钒在80％左右，所以在分离硅时，采用硫酸冒烟析出沉淀较好，高氯酸冒烟会生成钒酸盐，难以过滤分离。

[0073] 3.在过量钾离子的存在下，硅会形成二次沉淀，生成难溶性的硅氟酸钾沉淀，利用氟硅酸钾的水解性，在热水中水解后游离出氢氟酸，用酚酞为指示剂，氢氧化钠滴定，其终点明显，测定结果准确稳定。