一种稀土氮合金中锰含量的检测方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，更具体地说，它涉及一种稀土氮合金中锰含量的检测方法。

背景技术

稀土就是周期表中镧系元素，镧，铈，镨，钕，钷，钐，铕，钆，铽，镝，钬，饵，銩，镱，镥。以及有类似性质的钇Y和钪Sr，共17种元素，称为稀土元素。稀土用途非常广泛，在钢铁中加入少量稀土元素，可大大改善钢的机械性能，因此人们将稀土元素称为钢铁中的维生素。由于它的化学活泼性，人们利用它来消除钢中杂质，从而提高钢的性能，其原因在于稀土元素与钢液中的氧、硫等杂质的化学亲和力大，可生成稀土氧化物、稀土硫化物等，从而除去钢液中的杂质。稀土氮合金就是利用稀土对炼钢的有益效果，采用在硅锰氮合金中添加少量的稀土，制成稀土氮合金，成分如表1所示，主要是调节炼钢的造渣过程，提高钢的性能。但出于生产需要，需要对稀土氮合金的锰含量进行准确测定，以公平公正反映原料质量和科学指导炼钢精细配料冶炼，从而控制生产成本。现有的锰含量的测定法有比色法、原子吸收光谱法、过硫酸铵氧化容量法、EDTA容量法和ICP仪器法，其中，比色法、ICP仪器法和原子吸收光谱法比较适合锰含量低的测定，而过硫酸铵氧化容量法或EDTA容量法是适用于锰含量高的测定，从表1中可看出，对于在硅锰氮合金中添加少量的稀土而制成的稀土氮合金，存在含量较高的硅，稀土与硅酸盐形成难溶于普通酸的硅酸盐，稀土氮合金与锰铁或锰矿的基体不同，检测时的干扰不同，显然是不能简单套用锰铁或者锰矿的锰含量检测方法，另外稀土氮合金的锰含量不大于8.0％，也不能适用于比色法、ICP仪器法和原子吸收光谱法。因此，有必要提出一种适用于稀土氮合金的锰含量的检测方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种稀土氮合金中锰含量的检测方法，通过对样品的前处理，除去主要成分硅，氮，碳，利用稀土易溶于酸，在溶液中性质稳定的特质，不易被强氧化剂氧化，采用强氧化性酸将锰氧化，再用硫酸亚铁铵还原的方法测定试样中的锰含量，该方法操作方便，分析速度快，结果准确。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种稀土氮合金中锰含量的检测方法，包括前处理步骤和检测步骤，具体步骤如下，

前处理步骤，将试样置于铂坩埚中，将铂坩埚放入箱式高温电阻炉灼烧，然后取出冷却，向铂坩埚中先加入氢氟酸，低温蒸干，第二次加入氢氟酸，再低温蒸干，然后向铂坩埚加入无水碳酸钠，将铂坩埚放入箱式高温电阻炉中升温熔融，然后取出铂坩埚冷却；

检测步骤，将冷却后的试样置于高腰杯中，加入沸水，然后加入硝酸煮沸，再加入磷酸和高氯酸，溶解至溶液平静，稍冷后加入沸水摇匀，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至淡红色，加入指示剂，继续滴定至蓝色消失，记录滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，根据试样质量和消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积来计算试样中的锰含量。

在其中一个实施例中，在前处理步骤中，将铂坩埚放入600-650℃的箱式高温电阻炉灼烧25-40min，优选地，灼烧30min，通过灼烧除去试样中氮、碳等非金属元素。

在其中一个实施例中，在前处理步骤中，向铂坩埚中先加入4-6mL的氢氟酸，低温蒸干，第二次加入4-6mL的氢氟酸，再低温蒸干，在箱式高温电阻炉灼烧后，试样中部分的硅元素以二氧化硅形式存在，通过加入氢氟酸除去试样中的二氧化硅，从而除去试样中的硅元素，两次加入氢氟酸有利于尽可能地除去试样中的二氧化硅。

在其中一个实施例中，在前处理步骤中，先加入的氢氟酸的量与第二次加入氢氟酸的量相同。

在其中一个实施例中，在前处理步骤中，向铂坩埚加入无水碳酸钠，将铂坩埚放入箱式高温电阻炉中升温至900-1100℃熔融，无水碳酸钠是助熔剂，将试样中的硅酸盐除去。

在其中一个实施例中，在检测步骤中，硫酸亚铁铵标准溶液的制备方法如下，

称取3.933g的六水硫酸亚铁铵固体溶于预先配置好的稀硫酸中，将溶解后的溶液转入1000mL的试剂瓶中，稀释至刻度，混匀待用。

在其中一个实施例中，所述指示剂是N-苯基代邻氨基苯甲酸指示剂，浓度是2g/L。

在其中一个实施例中，在检测步骤中，计算硫酸亚铁铵标准溶液对锰的滴定度的步骤如下，

使用硫酸亚铁铵标准溶液来滴定含锰的标准物质，计算公式是

在其中一个实施例中，含锰的标准物质是GBW(E)070093、GBW(E)070092或GBW(E)070091的一种。

在其中一个实施例中，在检测步骤中，试样中的锰含量的计算方法是，Mn(％)＝V

本发明具有以下有益效果：

本发明检测方法合理，具有安全可靠、易于实施和实用高效的优点，本发明在前处理步骤中，通过使用箱式高温电阻炉灼烧试样，除去氮、碳等非金属元素，再通过使用箱式高温电阻炉熔融试样，消除试样中主要成分硅的影响，利用稀土再溶液中性质稳定，不易被强氧化剂氧化的特质，采用氧化还原滴定法，本发明的操作简单，结果准确度高、精密度好；

随着炼钢技术的发展，本类炼钢调质处理品种较多，其主要物料成分经常变化，目前没有现成的标准方法，本发明的试样处理方法科学，最大限度减少干扰，方法准确，稳定，解决了该类炼钢过程中的辅材的检测难题。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

采用在硅锰氮合金中添加少量的稀土，制成稀土氮合金，成分如下表1所示。

表1稀土氮合金400型主要理化指标

如图1所示，针对上述稀土氮合金中锰含量的检测方法，包括前处理步骤和检测步骤，具体步骤如下，

前处理步骤，将试样置于铂坩埚中，将铂坩埚放入箱式高温电阻炉灼烧，然后取出冷却，向铂坩埚中先加入氢氟酸，低温蒸干，第二次加入氢氟酸，再低温蒸干，然后向铂坩埚加入无水碳酸钠，将铂坩埚放入箱式高温电阻炉中升温熔融，然后取出铂坩埚冷却；

检测步骤，将冷却后的试样置于高腰杯中，加入沸水，然后加入硝酸煮沸，再加入磷酸和高氯酸，溶解至溶液平静，稍冷后加入沸水摇匀，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至淡红色，加入3滴指示剂，所述指示剂是N-苯基代邻氨基苯甲酸指示剂，浓度是2g/L，继续滴定至蓝色消失，记录滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，根据试样质量和消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积来计算试样中的锰含量。

在本实施例中，在前处理步骤中，将0.1g试样置于铂坩埚中，将铂坩埚放入600-650℃的箱式高温电阻炉灼烧25-40min，通过灼烧除去试样中氮、碳等非金属元素，然后取出冷却，向铂坩埚中先加入4-6mL的氢氟酸，低温蒸干，第二次加入4-6mL的氢氟酸，再低温蒸干，然后向铂坩埚加入3g无水碳酸钠，将铂坩埚放入箱式高温电阻炉中升温至900-1100℃熔融，然后取出铂坩埚冷却；

在本实施例中，在检测步骤中，将冷却后的试样置于250mL高腰杯中，加入70-80mL沸水，然后加入5mL硝酸煮沸20min，再加入15mL磷酸和15mL高氯酸，溶解至溶液平静，稍冷后加入50mL沸水摇匀，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至淡红色，加入3滴指示剂，所述指示剂是N-苯基代邻氨基苯甲酸指示剂，浓度是2g/L，继续滴定至蓝色消失，记录滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，根据试样质量和消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积来计算试样中的锰含量。

优选地，在前处理步骤中，将铂坩埚放入600-650℃的箱式高温电阻炉灼烧灼烧30min。

优选地，在前处理步骤中，向铂坩埚中先加入5mL的氢氟酸，低温蒸干，第二次加入5mL的氢氟酸，再低温蒸干，在箱式高温电阻炉灼烧后，试样中部分的硅元素以二氧化硅形式存在，通过加入氢氟酸除去试样中的二氧化硅，从而除去试样中的硅元素，两次加入氢氟酸有利于尽可能地除去试样中的二氧化硅。

优选地，在前处理步骤中，向铂坩埚加入无水碳酸钠，将铂坩埚放入箱式高温电阻炉中升温至1000℃熔融，无水碳酸钠是助熔剂，将试样中的硅酸盐除去。

在本实施例中，在检测步骤中，硫酸亚铁铵标准溶液的制备方法如下，

称取3.933g的六水硫酸亚铁铵固体溶于预先配置好的稀硫酸中，将溶解后的溶液转入1000mL的试剂瓶中，稀释至刻度，混匀待用。

在本实施例中，在检测步骤中，计算硫酸亚铁铵标准溶液对锰的滴定度的步骤如下，

使用硫酸亚铁铵标准溶液来滴定含锰的标准物质，计算公式是

在本实施例中，含锰的标准物质是GBW(E)070093、GBW(E)070092或GBW(E)070091的一种。

在本实施例中，在检测步骤中，试样中的锰含量的计算方法是，Mn(％)＝V

本发明中除另有说明外，仅使用认可的分析纯试剂；使用蒸馏水或与其纯度相当的水，应符合GB/T6682的规定，其余试剂如下所示：

硝酸：(密度为1.42g/mL)，分析纯。

氢氟酸：(密度为1.15g/mL)，分析纯。

无水碳酸钠。

N-苯基代邻氨基苯甲酸指示剂(浓度为2g/L):称取0.2g试剂及0.2g无水碳酸钠置于适量水中，加热溶解后冷却，以水稀释至100ml。

硫酸亚铁铵标准溶液：C[(NH

采用上述的稀土氮合金中锰含量的检测方法，对相同的两份试样进行精密度试验，结果如下表2所示。

表2精密度试验结果

按照上述的稀土氮合金中锰含量的检测方法，在两份试样中分别加入含锰的标准样品，进行回收率试验，测定其回收率，结果如下表3和表4所示。

表3回收率试验数据

表4回收率范围

表3的回收率数据符合表4的范围要求。

选取四份稀土氮合金试样，每份试样制成同样的两份样品，其中，一份样品使用本发明的检测方法进行检测，另一份送至钢研纳克检测技术股份有限公司进行检测，结果对比如表5所示。

表5结果对比

由表5可知，偏差的绝对值最大是0.25，比对结果符合检测要求。

本发明检测方法合理，具有安全可靠、易于实施和实用高效的优点，本发明在前处理步骤中，通过使用箱式高温电阻炉灼烧试样，除去氮、碳等非金属元素，再通过使用箱式高温电阻炉熔融试样，消除试样中主要成分硅的影响，利用稀土再溶液中性质稳定，不易被强氧化剂氧化的特质，采用氧化还原滴定法，本发明的操作简单，结果准确度高、精密度好；

随着炼钢技术的发展，本类炼钢调质处理品种较多，其主要物料成分经常变化，目前没有现成的标准方法，本发明的试样处理方法科学，最大限度减少干扰，方法准确，稳定，解决了该类炼钢过程中的辅材的检测难题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。