耐火材料中铝含量的分析

摘要：近年来，耐火材料的理化性质测定方法不断改进，为适应其发展的需要，主要介绍了耐火材料中铝的分析方法以及各种分析方法的特点，从而为不同的耐火材料中铝的分析方法的确定以及耐火原料级别和品位的评定提供重要依据。

关键词：耐火材料；化学分析

分类号：TQ175.18

近年来，随着连铸和炉外精炼等炼钢新技术的不断发展，对耐火材料的使用性能提出了更高的要求。通过使用高质量的原料与先进的工艺制度等来进一步提高铝质耐火材料的性能，而铝质耐火材料中Al含量的多少直接影响其性能。由此可见，研究建立测定Al的分析方法，具有重要意义。

一、分析方法

强碱分离EDTA容量法：该法根据排除干扰手段的不同分为强碱分离、氟化物置换及不分离直接滴定等方法。样品经混合溶剂溶解酸浸后，用强碱（NaOH）去除铁、钛、镁等干扰离子生成的氢氧化物沉淀，用过量的EDTA标定，在pH=4.5煮沸的情况下，产生络合物。过量的EDTA用硫酸铜标定，以PAN为指示剂。根据EDTA的消耗量，确定耐火材料中三氧化二铝的含量。

置换EDTA法：样品经混合溶剂溶解酸浸后，加入过量EDTA标准液，使得铁、锌、钢等元素与之形成络合物，在乙酸存在的条件下，煮沸，使铝元素也形成络合物。用二甲酚橙作指示剂，以硝酸铅标准溶液滴定过量的EDTA。加入氟化物，置换铝释放EDTA，再用硝酸铅标准溶液滴定，组后计算出铝的含量。

直接滴定EDTA法：样品经混合溶剂溶解后，用强碱（NaOH）去除铁、钛、镁等干扰离子生成的氢氧化物沉淀，定容，取部分溶液，加入过量EDTA标准溶液，调节PH=4左右，使铝元素与EDTA完全络合，以PAN为指示剂，过量的EDTA用硫酸铜标定。然后计算出铝的含量。

重量法：试样除碳，经混合溶剂溶解，酸浸后，在pH=4～5时，用氟化钠将铝元素形成沉淀析出，用盐酸-硼酸将沉淀溶解，再以8-羟基喹啉沉淀铝，经过滤洗涤，用140～150℃恒温箱烘干称重，由此计算铝的含量。

铜铁试剂分离法：试样溶解酸浸后，用铜铁试剂使铁等干扰元素去除后，加抗坏血酸掩蔽剩余的干扰元素，加铬天青S显色，加六次甲基四胺调整溶液pH值到5.5左右，测量吸光度，计算铝的含量。

抗坏血酸掩蔽铁直接法：试样用硝酸盐混合酸溶解，高氯酸发烟并加盐酸处铬[1]。稀释定容后取样，加抗坏血酸掩蔽铁，调节酸度，铬天青S显色，测量，计算铝的含量。

甲基异丁基酮萃取分离法：试样用硝酸、盐酸混合酸溶解，高氯酸发烟，含铬时滴加盐酸除铬，然后用甲基异丁基酮萃取分离等干扰元素。剩余干扰元素用抗坏血酸掩蔽。调整酸度后以铬天青S显色，并加六次甲基四胺调节pH，测量吸光度，计算铝含量。

差示光度法：差示光度法是以某个适当的调百（透光率T>参比或调零（T）参比向右或向左放大标尺，从而使测量的精度在透光度标尺的高端得到改善。

二、各种分析方法的特点

对于常量三氧化二铝的测定，目前国内外标准一般用EDTA容量法。强碱分离法现已改为干过滤，提高了方法的准确性，但分离手续仍属繁琐。氟化物置换法需多次煮沸，终点也不好掌握。直接滴定方法由于对共存铁离子干扰排除的手段不同又分为掩蔽法与差减法。差减法快速方便，但测铝量的准确性受铁检出量精度的影响较大，且试液都应从同一份母液中分取。掩蔽法是先用EDTA在高酸度下将铁准确掩蔽，该方法虽比差减法麻烦但测定准确度高。

用EDTA容量法测定铝一般采用返滴定剂有铋盐、铜盐、铅盐、锌盐等。测定的酸度因不同返滴定剂而不同。根据各种材质组分的不同，使用的返滴定剂也不同。对于低含量铝一般用铬天青s光度法或铬青R光度法。微量及痕量Al的分析采用原子吸收法，原子发射光谱法、色谱法、X射线荧光光谱法及分光光度分析等方法。中分光光度分析以仪器价廉、操作简单、快速等优点而具有广泛的实用价值。微量铝的测定方法中，光度法无需昂贵仪器等特点，适合各级常规检测化验室推广使用。常用的显色剂有铝试剂4，5-二溴苯基荧光酮，8-羟基哇琳、二甲酚橙、铬天青S（CAS）等，其原理都是利用这些给电子螯合剂与A13+形成有色物质。

目前痕量铝的分析测定主要采用光度法，但此法的重现性不好，稳定性差，检测浓度范围窄，生色反应受温度、pH值、介质等条件的影响较大。但随着科技和研究的发展，新的、高灵敏度的、高选择性的、测定铝的显色体系，使铝的光度法测定的条件有了较大的改善，测定的灵敏度、选择性和准确度有了较大的提高。

高含量的铝测定可以采用差示光度法，差示光度法实质就是通过放大标尺提高测量精度的方法，向右扩展标尺即高吸收差示法。通常先制取一个浓度与被测试样含量接近，而有小于含量的标准溶液或标样，按照操作方法处理，在测量时用它作为参比调吸光度零（即透光率百），测定试样及工作曲线的吸光度，利用工作曲线或计算方法求得。

三、结论

硅质耐火材料成分的定量分析通常采用化学分析方法，此方法操作程序繁杂、耗时耗力，如果操作程序控制不当，还会造成分析结果的误差，因此新的化学分析方法研究的越来越多，同时一些其他分析方法也在不断出现，例如XRF分析[2]，新的检测方法的出现，将促进耐火材料铝的检测向高灵敏度、高精密度方向发展。

参考文献

[1]李景梅，贾宝山，翟庆洲，等.分光光度法测定铝的进展[J].岩矿测试，2006；25（1）：88-92.

[2]杨丽荣，李秋菊，曲月华.铝硅质耐火材料的XRF分析法[J].鞍钢技术，2009，（2）：31-32