重量法快速测定硅铁中硅的误差及校正方法
关志中
(广州出入境检验检疫局 ,广东广州 510623)
摘 要 :研究了快速法测定硅铁中硅的误差和校正问题 ,重点研究了硅铁中可溶性杂质元素 、可挥发物和不溶物对结果准确 性的影响 ,推导出减少误差的校正公式 ,指出了铝和碳是造成误差的主要元素 ,验证了校正公式对常见硅铁的适用性 。 关键词 :快速法 ;硅铁 ;误差 ;校正方法 中图分类号 :O65511 文献标识码 :B
Vol.
Octo
22 ber
, ,
No . 5 2002
元素 Element K 值 K values
表 1 可溶性杂质元素的 K值( 换算系数) Table 1 K values of the soluble impurities ( conversion coeff icients)
— 39 —
© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 22 2002
卷第 5 期 年 10 月
冶 金 分 析 Metallurgical Analysis
(2)
i=1
i = 1 ,2 ,3 , ……n
式中 : Ki ———第 i 个杂质元素由 MiO 换算成 Mi 的 换算系数 。
可溶性杂质元素的误差及校正与两个因素有
关 : (1) K 值与 0170 差的大小 , K 值与 0170 相差
愈大 ,其影响愈大 , (2) 杂质元素含量 。表 1 列出
结果偏高 ,正确的计算方法是从测定结果中扣除
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第 22 2002
卷第 5 期 年 10 月
冶 金 分 析 Metallurgical Analysis
0119 0101 - 0113 - 0105 0101 0107 - 0115 0103
3 结论
试验结果表明 ,用快速法测定硅铁中的硅 ,需 同时测定样品的铝和碳含量 ,按校正公式计算出 硅量 ,检测结果的准确性得到明显的提高 ,方法适
合于常见牌号的硅铁测定 。
参考文献 :
[1 ]衡兴国 ,黄按佑 1 实用快速化学分析新方法[ M ]1 北京 :国防 工业出版社 ,199611581
1 实验部分
111 快速法要点
试样经硝酸及氢氟酸处理后 ,硅转化为 SiF4 挥发掉 ,除去过量的酸 ,蒸干 ,高温灼烧使残渣充
分氧化 ,从样品和残渣的称量按下式计算出硅含
量:
mSi =
0170·m1 m
=1-
Fe2O3 % ×0170
(1)
式中 :m ,m1 为试样及其残渣质量 ,0170 为 Fe2O3
Abstract :In t his paper ,t he error and correction for rapid determination of silicon in ferro2silicon by using gravimetry were investigated1 The ef2 fect of t he soluble impurities ,volatiles and insoluble materials in ferro2silicon on t he accuracy of t he results was mainly discussed1 The formula of correction was presented1It was shown t hat aluminium and carbon were t he main elements causing error1 The applicability of t he formula for t he common ferro2silicon was validated1 Key words :rapid analysis ;ferro2silicon ;error ;correction
测定结果偏低 ; Ca ,S ,C 引起正误差 ,使测定结果
偏高 。Al 和 C 引起的误差较大 ,其余元素引起的
误差较小 ,因此 ,式 (5) 可化简化为 :
mSi =
0170·m1 m
+ Al % ×0132 -
C%
(6)
2 样品测定
选取 8 个不同硅含量的硅铁样品 ,测定每个 样品的铝和碳含量 ,用快速法测定样品中硅含量 , 按公式 (1) 计算校正前测定值 (B) ,按公式 (6) 求 得校正后的值 (C) ,把校正前测定值 (B) 和校正后 的值 (C) 与碱熔高氯酸二次脱水法测得硅量 (A) 作比较 ,计算结果误差 ,见表 3 。
杂质元素的误差
Errors of t he impurity elements
Al
Ca
Mn
Cr
P
- 0148 - 0197
0103 0103
- 0104 - 0104
- 01005 - 01005
- 0102 - 0102
- 0116 - 0116 - 0132 - 0132 - 0148 - 0148 - 0164 - 0164
Cr 和 P 引起的误差 ;按式 (3) 计算 S 和 C 引起的
误差 ,结果见表 2 。
牌号 Brands
FeSi90Al115 FeSi90Al3 FeSi75Al015 - A FeSi75Al015 - B FeSi75Al110 - A FeSi75Al110 - B FeSi75Al115 - A FeSi75Al115 - B FeSi75Al210 - A FeSi75Al210 - B
11211 可溶性杂质元素引起的误差和校正 :可溶
性杂质元素是指硅铁中存在的少量元素 ,它能随
试样的分解而溶解 ,高温灼烧变成氧化物 ,如 Al ,
Ca ,Mn ,Cr ,P 等 。
收稿日期 :2001 - 10 - 26
— 38 —
假定硅铁中含有一种可溶性杂质元素 M ,其
氧化物 MO (不考虑价态) ,则高温灼烧的残渣含
换算成 Fe 的换算系数 。
112 误差的来源及校正
如果硅铁中只含有硅和铁两种元素 ,公式 (1)
是完全正确的 ,然而 ,硅铁中不可避免地含有其它
物质 ,这些物质不同程度地影响测定结果的准确
性 ,使方法带来误差 。综合地 ,这些物质可归纳为
可溶性杂质元素 、可挥发物和不溶物 。下面详细
介绍这些物质引起的误差和校正办法 。
指酸分解试样时不溶解 、高温灼烧不分解 、不挥发
的物质 ,如 SiC、硅渣 、某些矿物等 ,这些物质存在
于低质量的硅铁中 。测定时灼烧残渣 m1 为 :
m1 = Fe2O3 + N
测定值为 :
Si (测)
m=
0170 ( Fe2O3 m
+ N)
= 1 - Fe2O3 %·0170 - N %·0170
有 Fe2O3 和 MO 两种成分 ,若用式 (1) 计算 ,测定 值为 :
Si (测)
=
m
-
0170
×( Fe2O3 m
+ MO)
= 1 - Fe2O3 %·0170 - MO %·0170
= 1 - Fe2O3 %·0170 - M %·K- 1·0170 式中 : K ———MO 换算成 M 的换算系数 。正确的
硅铁是我国主要的铁合金产品 ,通常含硅量 较高 。若采用碱熔高氯酸二次脱水法测定硅量 , 检验结果较准确 ,但操作繁琐 ,检验时间较长 ;若 采用酸溶高温灼烧快速法测定 硅 量[1 ] , 工 作 量 少 ,检验时间短 ,操作容易 ,但结果的准确性难保 证 。本文研究了快速法测硅的误差及校正办法 , 采用快速法测定硅含量 ,同时测定某些杂质含量 , 运用校正公式计算结果 ,可获得既快速又准确的 检验效果 。
正确的计算方法为 :
S(正) = 1 - Fe2O3 %·0170 - N %
两者之差为 :
ΔSi = N %·0130
(4)
硅铁溶解完全时 ,这部分可省略 ,若不溶物较
明显 ,需测定不溶物的总百分含量 N %。
11214 方法误差的整体校正公式 :由式 (1) 结合
式 (2) , (3) , (4) 得整体校正公式 :
计算方法为 :
Si (正) = 1 - Fe % - M % = 1 - Fe2O3 %·0170 - M %
两者之间的误差为 :
ΔSi = Si (测) - Si (正) = M %·K- 1·( K - 0170) 如此类推 ,若有 n 个可溶性杂质元素存在于
硅铁中 ,方法误差为 :
n
∑ ΔSi = Mi % ·Ki- 1 ·( Ki - 0170)
了硅铁中常见可溶性杂质元素的 K 值 。
11212 可挥发物引起的误差和校正 : 可挥发物
(A) 是指硅铁中伴随着 SiF4 挥发而挥发掉或经高 温挥发的物质 ,如试样的水分 , S ,C 元素等 ,水分
加热蒸发 ,S ,C 生成 SO2 和 CO2 挥发 。这些物质 在按式 (1) 计算时常被误作 Si 含量处理 ,使测定
73178
73106
72107
69150
校正后 (C) 77116 75161 75137 74165 74108 73137 72138 70117
3 ———碱熔 、高氯酸二次脱水法测定
% 偏 差 Deviation
(B) - (A)
(C) - (A)