一種測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，包括前處理、標準溶液配制、測定步驟，具體是用硫酸鐵溶液溶解試樣，使試樣中的游離鋁與三價鐵離子發(fā)生置換反應，分離沉淀后，加入硝酸酸化，得待測試樣液。本發(fā)明方法溶解樣品后，即可直接測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量，不僅操作方便，而且測定的游離鋁含量準確率高，其測定結(jié)果有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和準確性，完全能滿足日常測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的需要。
【專利說明】 一種測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于化學檢測【技術(shù)領域】，具體涉及一種測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅耐火材料中游離鋁含量的測定，目前采用的是:1)氣體容量法；2)鐵鹽置換EDTA容量法，該方法不僅操作煩瑣，分析、測定流程長，而且要消耗大量的化學試劑，既污染環(huán)境、危害操作人員的身體健康，又增加分析測試成本。而用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，該方法只需將樣品溶解后，就能對樣品中的游離鋁進行測定，省時又省力，且無需消耗大量化學試劑，能夠減少對環(huán)境的污染，保護操作人員的身體健康，但卻因測定難度較大，而難于推廣應用。因此，尋求一種行之有效的方法，來測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量，是分析測試行業(yè)急需解決的重要課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，包括前處理、標準溶液配制、測定步驟，具體包括:
A、前處理:
1)取碳化娃耐火材料待測試樣，按100?150ml/g試樣加入硫酸鐵溶液,蓋上表面皿,于9(TllO°C水浴上攪拌浸煮1?1.5h得到溶液a，冷卻，過濾，濾液中按2(T25mg/g試樣加入濃硝酸，于10(Tll(TC下煮沸f3min，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋濾液至
0..02g/ml得到溶液b ；
2)移取溶液b，加入體積比0.Γ0.6倍的濃硝酸，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋至0.0004g/ml得到待測試樣液；
B、標準溶液配制:
1)按A步驟試樣液的制備方法制備7份空白試樣液并分別移入50ml容量瓶中；
2)精密稱取0.5000g純度大于99.9%的純鋁，用30ml的200g/L氫氧化鈉溶液于8(T90°C水浴2(T30min得到溶液C，在溶液c中加入體積比0.2?0.4倍的濃硝酸，于8(T90°C加熱煮沸3?5min直至溶液透明，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋得到1.0mg/ml的溶液d，移取溶液d，加入體積比0.2^0.4倍的濃硝酸，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋得到10 μ g/ml的鋁標準儲備液；
3)在前述的7份空白試樣液的容量瓶中分別加入Oml、1.0Oml、2.0Oml、5.0Oml、
10.00ml、15.0Oml和20.0Oml的鋁標準儲備溶液，分別加入5ml硝酸溶液，加入蒸餾水或二次去離子水定容得到錳標準溶液；
C、測定:利用等離子體原子發(fā)射光譜法進行測定。
[0005]本發(fā)明采用，常規(guī)的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定試樣液的譜線強度，根據(jù)該譜線強度在游離鋁的標準工作曲線中得到對應游離鋁含量值，不僅操作方便，而且測定的游離鋁含量準確率高，其測定結(jié)果有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和準確性，試驗證明本發(fā)明方法可靠、實用，能滿足日常測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的需要。

【具體實施方式】
[0006]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0007]本發(fā)明所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，包括前處理、標準溶液配制、測定步驟，具體包括:
A、前處理:
1)取碳化娃耐火材料待測試樣，按100?150ml/g試樣加入硫酸鐵溶液,蓋上表面皿,于9(TllO°C水浴上攪拌浸煮1?1.5h得到溶液a，冷卻，過濾，濾液中按2(T25mg/g試樣加入濃硝酸，于10(Γ110?下煮沸f3min，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋濾液至
0..02g/ml得到溶液b ；
2)移取溶液b，加入體積比0.Γ0.6倍的濃硝酸，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋至0.0004g/ml得到待測試樣液；
B、標準溶液配制:
1)按A步驟試樣液的制備方法制備7份空白試樣液并分別移入50ml容量瓶中；
2)精密稱取0.5000g純度大于99.9%的純鋁，用30ml的200g/L氫氧化鈉溶液于8(T90°C水浴2(T30min得到溶液C，在溶液c中加入體積比0.2?0.4倍的濃硝酸，于8(T90°C加熱煮沸3?5min直至溶液透明，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋得到1.0mg/ml的溶液d，移取溶液d，加入體積比0.2^0.4倍的濃硝酸，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋得到10 μ g/ml的鋁標準儲備液；
3)在前述的7份空白試樣液的容量瓶中分別加入Oml、1.0Oml、2.0Oml、5.0Oml、
10.00ml、15.0Oml和20.0Oml的鋁標準儲備溶液，分別加入5ml硝酸溶液，加入蒸餾水或二次去離子水定容得到錳標準溶液；
C、測定:利用等離子體原子發(fā)射光譜法進行測定。
[0008]所述的濃硝酸濃度為60?80%。
[0009]A步驟中所述的硫酸鐵溶液濃度為4(T60g/L。
[0010]所述的硫酸鐵溶液是稱取50g硫酸鐵溶入200ml水中，加入20ml的98%硫酸(SP市售的分析純硫酸)，于10(T 110°C加熱8?10min至溶解，冷卻，用蒸餾水或二次去離子水稀釋至100ml得到。
[0011]A步驟中所述的攪拌為沒1lOmin攪拌一次。
[0012]B步驟中所述的空白試樣液是取75ml硫酸鐵溶液，于100°C水浴浸煮f 2h，每15min攪拌I次,過濾,濾液中加入濃硝酸12.5ml,于110°C下加熱煮沸3min,冷卻，稀釋至250ml，移取10ml，加入5ml濃硝酸，冷卻，稀釋至50ml得到。
[0013]C步驟中所述的測定是將等離子體原子發(fā)射光譜儀開機預熱半小時，開啟循環(huán)水泵，建立測量方法，開啟抽風設備，等待光譜儀的電子照相機、發(fā)生器、光室溫度達到點火溫度時，就把儀器點火，等待20分鐘后，建立鋁元素工作曲線，進行分析測定工作。
所述的等離子體原子發(fā)射光譜的儀器工作參數(shù)為:設備功率1200W、霧化壓力26.0Ops1、輔助氣流量0.5L/min、載氣流量0.45 L/min、泵速50rpm、積分時間15s。
[0014]所述測定元素鋁的譜線位置為309.271nm，級數(shù)為109。
[0015]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種碳化硅耐火材料中游離鋁含量的測定方法，包括用常規(guī)的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定試樣液的譜線強度，根據(jù)該譜線強度在游離鋁的標準工作曲線中得到對應游離鋁含量值的步驟，其特征在于試樣液經(jīng)過下列步驟制得:
A、按100?150mL/ g試樣的量,在碳化娃耐火材料試樣中加入硫酸鐵溶液,該硫酸鐵溶液的濃度為50g/L，蓋上表面皿，于100°C水浴上浸煮I?1.5h，每15min攪拌I次，得溶解液；
B、冷卻步驟A的溶解液，用中速定量濾紙過濾，濾液收集在燒杯中。按20?25mL/g試樣的量，向濾液中加入市售的分析純硝酸，在100?110°C下加熱煮沸I?3min,冷卻至室溫，用水稀釋濾液至0.002g / mL，得溶解液；
C、移取10.0OmL步驟B的溶解液，加入5mL市售的分析純硝酸，冷卻至室溫，用水稀釋溶解液至0.0004g / mL，得待測試樣液。
[0016]所述步驟A的硫酸鐵溶液是這樣配制的:稱取50g硫酸鐵溶入200mL水中，加入20mL市售的分析純硫酸，攪拌稍微加熱至全部溶解，冷卻，用水稀釋至100mL,混勻。
[0017]所述硫酸鐵、硝酸均為市售的分析純產(chǎn)品。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果:采用上述方案制成待測試樣液后，即可用現(xiàn)有技術(shù)中的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，直接測定出碳化硅耐火材料中游離鋁含量，不僅操作方便，而且測定的游離鋁含量準確率高，其測定結(jié)果有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和準確性，試驗證明本發(fā)明方法可靠、實用，能滿足日常測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的需要。
[0019]實施例1
按常規(guī)制備鋁標準溶液:
1、招標準液的制備:
IA、在0.5000g市售的金屬鋁(99.99% )中按60mL/g金屬鋁，加入濃度為200g/L氫氧化鈉溶液30 mL，水浴加熱溶解得溶解液；
IB、在步驟IA的溶解液中加入市售的分析純硝酸使溶液呈酸性后再過量10mL，加熱煮沸使溶液透明，冷卻至室溫，加水稀釋成1.0mg /mL的鋁溶液，得鋁標準液；
IC、移取步驟IB的鋁標準溶液，加入市售的分析純硝酸5mL，用水稀釋成10μ g/mL的鋁標準溶液。
[0020]2、鋁標準工作溶液的制備:
2A、分別移取步驟 IC制得的 0.00 mL、L00 mL、2.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、15.00 mL、20.00 mL 鋁標準溶液(質(zhì)量分數(shù)分別為 0.00%,0.050%,0.10%,0.25%,0.50%,0.75%,
1.00%),分別置于7個50mL容量瓶中，分別加入5mL硝酸溶液，用水稀釋至刻度，混勻，分別得到七份50 mL弱酸性鋁的標準溶液，硝酸溶液中市售分析純硝酸與水的體積比為1:1 ;
2B、用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，分別測定步驟2 A的七份標準溶液中鋁譜線強度，測定工作條件見表1，標準溶液中的元素鋁的波長及級數(shù)見表
2 ；
表I儀器工作條件功率(W)霧化壓力(psi)輔助氣流量(L/min) 載氣流量(L/min) 泵速(rpm) 積分時間(s)
1200丨26.00|θ.5|θ.45丨50|l5
表2待測元素波長及級數(shù)

芫素I波長(mn) j級

Al 丨309.271 |l09
2C、分別以2A中所列鋁標準溶液的質(zhì)量分數(shù)為橫坐標，步驟2B所得標準溶液中鋁譜線強度為縱坐標，繪制出鋁的標準工作曲線。
[0021]實施例2
待測碳化娃耐火材料中游尚招的測定:
1、待測碳化娃耐火材料試樣液的制備:
I A、按10mL / g試樣的量，在0.5000g碳化硅耐火材料試樣中加入硫酸鐵溶液50mL,該硫酸鐵溶液的濃度為50g/L，蓋上表面皿，于100°C水浴上浸煮lh，每15min攪拌I次，得溶解液；
I B、冷卻步驟IA的溶解液，用中速定量濾紙過濾，濾液收集在燒杯中。按20mL / g試樣的量，向濾液中加入市售的分析純硝酸10 mL,在100°C下加熱煮沸Imin,冷卻至室溫,用水稀釋濾液至250mL，得溶解液；
1C、移取10.0OmL步驟IB的溶解液，加入5mL市售的分析純硝酸，冷卻至室溫，用水稀釋溶解液至50mL，得待測試樣液；
2、碳化硅耐火材料中游離鋁的測定:
2A、在與實施例1步驟2B完全相同的工作條件下，測定本實施例步驟IC所得待測試樣液的譜線強度，根據(jù)所測得的譜線強度，在實施例1步驟2C的工作曲線上，獲得該碳化硅耐火材料試樣中游離鋁含量為:0.76%。
[0022]實施例3
待測碳化娃耐火材料中游尚招的測定:
1、待測碳化娃耐火材料試樣液的制備:
I A、按150mL / g試樣的量，在0.5000g碳化硅耐火材料試樣中加入硫酸鐵溶液75mL,該硫酸鐵溶液的濃度為50g/L，蓋上表面皿，于100°C水浴上浸煮1.5h，每15min攪拌I次，得溶解液；
I B、冷卻步驟IA的溶解液，用中速定量濾紙過濾，濾液收集在燒杯中。按25mL / g試樣的量，向濾液中加入市售的分析純硝酸12.5mL,在110°C下加熱煮沸3min,冷卻至室溫，用水稀釋濾液至250mL，得溶解液；
1C、移取10.0OmL步驟IB的溶解液，加入5mL市售的分析純硝酸，冷卻至室溫，用水稀釋溶解液至50mL，得待測試樣液；
2、碳化硅耐火材料中游離鋁的測定:
2A、在與實施例1步驟2B完全相同的工作條件下，測定本實施例步驟IC所得待測試樣液的譜線強度，根據(jù)所測得的譜線強度，在實施例1步驟2C的工作曲線上，獲得該碳化硅耐火材料試樣中游離鋁含量為:0.76%。
[0023]實施例4待測碳化娃耐火材料中游尚招的測定:
1、待測碳化娃耐火材料試樣液的制備:
I A、按125mL / g試樣的量，在0.5000g碳化硅耐火材料試樣中加入硫酸鐵溶液62.5mL,該硫酸鐵溶液的濃度為50g/L，蓋上表面皿，于100°C水浴上浸煮1.25h，每15min攪拌I次，得溶解液；
I B、冷卻步驟IA的溶解液，用中速定量濾紙過濾，濾液收集在燒杯中。按22.5mL /g試樣的量，向濾液中加入市售的分析純硝酸11.3 mL,在105°C下加熱煮沸2min,冷卻至室溫，用水稀釋濾液至250mL，得溶解液；
1C、移取10.0OmL步驟IB的溶解液，加入5mL市售的分析純硝酸，冷卻至室溫，用水稀釋溶解液至50mL，得待測試樣液；
2、碳化硅耐火材料中游離鋁的測定:
2A、在與實施例1步驟2B完全相同的工作條件下，測定本實施例步驟IC所得待測試樣液的譜線強度，根據(jù)所測得的譜線強度，在實施例1步驟2C的工作曲線上，獲得該碳化硅耐火材料試樣中游離鋁含量為:0.76%。
[0024]試驗例I
——本發(fā)明所述檢測方法的精密度、準確度、回收率實驗
(1)精密度實驗
實驗方法:選擇5個碳化硅試樣，分別按本發(fā)明所述的檢測方法進行游離鋁含量測定，計算相對標準偏差，實驗結(jié)果見表1。
[0025]表1本發(fā)明所述檢測方法的精密度實驗結(jié)果

【權(quán)利要求】
1.一種測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于包括前處理、標準溶液配制、測定步驟，具體包括: A、前處理: 1)取碳化娃耐火材料待測試樣，按100?150ml/g試樣加入硫酸鐵溶液,蓋上表面皿,于9(TllO°C水浴上攪拌浸煮1?1.5h得到溶液a，冷卻，過濾，濾液中按2(T25mg/g試樣加入濃硝酸，于10(Tll(TC下煮沸f3min，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋濾液至0..02g/ml得到溶液b ； 2)移取溶液b，加入體積比0.Γ0.6倍的濃硝酸，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋至0.0004g/ml得到待測試樣液； B、標準溶液配制: 1)按A步驟試樣液的制備方法制備7份空白試樣液并分別移入50ml容量瓶中； 2)精密稱取0.5000g純度大于99.9%的純鋁，用30ml的200g/L氫氧化鈉溶液于8(T90°C水浴2(T30min得到溶液C，在溶液c中加入體積比0.2?0.4倍的濃硝酸，于8(T90°C加熱煮沸3?5min直至溶液透明，冷卻至室溫，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋得到1.0mg/ml的溶液d，移取溶液d，加入體積比0.2^0.4倍的濃硝酸，加入蒸餾水或二次去離子水稀釋得到10 μ g/ml的鋁標準儲備液； 3)在前述的7份空白試樣液的容量瓶中分別加入Oml、1.0Oml、2.0Oml、5.0Oml、10.00ml、15.0Oml和20.0Oml的鋁標準儲備溶液，分別加入5ml硝酸溶液，加入蒸餾水或二次去離子水定容得到錳標準溶液； C、測定:利用等離子體原子發(fā)射光譜法進行測定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于所述的濃硝酸濃度為60?80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于A步驟中所述的硫酸鐵溶液濃度為4(T60g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于所述的硫酸鐵溶液是稱取50g硫酸鐵溶入200ml水中，加入20ml的98%硫酸，于10(Tll0°C加熱8?1min至溶解，冷卻，用蒸餾水或二次去離子水稀釋至100ml得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于A步驟中所述的攪拌為沒1lOmin攪拌一次。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于B步驟中所述的空白試樣液是取75ml硫酸鐵溶液，于100°C水浴浸煮l?2h，每15min攪拌I次，過濾，濾液中加入濃硝酸12.5ml,于11(TC下加熱煮沸3min,冷卻,稀釋至250ml,移取1ml,力口入5ml濃硝酸,冷卻,稀釋至50ml得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于C步驟中所述的測定是將等離子體原子發(fā)射光譜儀開機預熱半小時，開啟循環(huán)水泵，建立測量方法，開啟抽風設備，等待光譜儀的電子照相機、發(fā)生器、光室溫度達到點火溫度時，就把儀器點火，等待20分鐘后，建立鋁元素工作曲線，進行分析測定工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于所述的等離子體原子發(fā)射光譜的儀器工作參數(shù)為:設備功率1200W、霧化壓力26.0Ops1、輔助氣流量0.5L/min、載氣流量0.45 L/min、泵速50rpm、積分時間15s。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述測定碳化硅耐火材料中游離鋁含量的方法，其特征在于所述測定元素招的譜線位置為309.271nm,級數(shù)為109。
【文檔編號】G01N21/73GK104132933SQ201410415914
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】陶俊, 陳濤, 鄭玲, 向青, 林輝, 趙冰, 孫肖媛, 趙綏 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司