工业分析第五章_冶金工业分析.ppt

2.2 主要元素分析 2.2.1　碳的测定 测定各种形态的碳属于相分析；碳在钢铁中主要以两种形式存在：游离碳和化合碳。 　　游离碳一般不与酸作用，而化合碳能溶解于酸。 在成分分析中，一般钢样只测定总碳量。生铁试样除测定总碳量外，常分别测定游离碳和化合碳的含量。 　　总碳量的测定方法方法有很多，但通常都是将试样置于高温氧气流中燃烧，使之转化为二氧化碳再用适当方法测定。具体的测定该当有气体容量法、吸收重量法、非水滴定法、光度法、色谱法和多种电分析化学法。 2.2.1.1　燃烧-气体容积法(气体容量法) 　　燃烧-气体容积法是目前国内外广泛采用的标准方法。本法成本低，有较高的准确度，测得结果是总碳量的绝对值。其缺点是要求有较熟练的操作技巧，分析时间较长，对低碳试样测定误差较大。 　　试样在1200～1300℃的高温O2气流中燃烧，钢铁中的碳被氧化生成CO2: C + O2 = CO2 4Fe3C + 13O2 = 4CO2 + 6Fe2O3 Mn3C +3O2 = CO2 + Mn3O 　　生成的CO2与过剩的O2经导管引入量气管，测定容积，然后通过装有KOH溶液的吸收器，吸收其中的CO2 CO2十2KOH = K2CO3十H2O 　　剩余的O2再返回量气管中，根据吸收前后容积之差，得到CO2的容积，据此计算出试样中碳的质量分数。 气体容量法定碳装置（P70图4－1） 　　测定： 　　将炉温升至1200～1350℃，检查管路及活塞是否漏气，装置是否正常，燃烧标准样品，检查仪器及操作。 　　称取适量试样置于瓷舟中，将适量助熔剂覆盖于试样上面，打开玻璃磨口塞，将瓷舟放入瓷管内，用长钩推至高温处，立即塞紧磨口塞。预热lmin，按照定碳仪操作规程操作，测定其读数(体积或含量)。打开磨口塞，用长钩将瓷舟拉出，即可进行下一试样分析。 　　注意事项： 　　①助熔剂(含碳量一般不超过0.005%)会降低燃烧温度，而燃烧温度和通O2速度均影响试样的燃烧程度。 　　②在高温O2气流中燃烧时，试样中的硫也转化为SO2，如果生成的SO2在吸收前未能除去，同样被KOH溶液吸收，干扰碳的测定。常用MnO2、AgVO3除去混合气体中的SO2。 　　③样品的放置要均匀地铺在燃烧舟中。 　　④定碳仪应装置在室温较正常的地方(距离高温炉约300～500mm)。 　　⑤更换水准瓶所盛溶液、玻璃棉、除硫剂、氢氧化钾溶液后，均应作几次高碳试样，使二氧化碳饱和后，才可进行试样测定。分析完高碳试样后，应空通一次，才可以接着做低碳试样分析。 　　⑥对测定含硫量较高的试样(大于0.2%)，应增加除硫剂量或增加一个除硫管。 　　⑦吸收器、水准瓶内溶液以及混合气体三者的温度应基本相同，否则将产生正负空白值。 　　⑧当洗气瓶中硫酸体积显著增加及二氧化锰变白时，说明已失效，应及时更换。吸收器中氢氧化钾溶液使用久后也应进行更换，一般在分析2000次后更换，否则吸收效率降低，使测定结果偏低。　 　　⑨分析前，应先检查仪器各部分是否漏气。工作开始前及工作中，均应燃烧标准样品，判定工作过程中仪器的准确性。炉子升温应开始慢，逐步加速，以延长硅碳棒寿命。 　　⑩测定中应记录温度与大气压力，以确定补正系数f。 　　分析结果计算(P72)：当固定称样量1.000g时，含碳量可按下式计算： 　　 wC=V读数×0.050%× f /ms 　　f：温度、压力校正系数。 　　　f＝V16/Vt＝2.905×(p16-pt)/(t+273) 2.2.1.2 燃烧-非水滴定法（P73~74）） 　　试样在1150~1300℃的高温氧气流中燃烧，生成的气体经除硫管后，进行乙醇-乙醇胺介质中被吸收，以百里酚酞-甲基红为指示剂，用乙醇钾标准溶液滴定至溶液呈稳定的深蓝色。 2.2.1.3 燃烧-库仑法 　　将试样通氧燃烧，产生的气体导入已调好pH值的高氯酸钡吸收液时，会使溶液pH值降低，利用电解生成的H+使溶液的pH值回复到原值。根据法拉第定律，可求出所生成的H+的量，从而计算出碳的量。 2.2.2　硫的测定 　　硫的测定方法很多。经典的硫酸钡重量法用于测定高硫试样。燃烧—滴定法具有简单、快速、准确及适应面广的特点，被广泛采用，它也是国内外的标准方法；而红外碳硫分析仪是测量微量硫的良好方法。 2.2.2.1 燃烧—碘酸钾滴定法（P75~77） 　　将钢铁试样于1250～1350℃的高温下通氧燃烧，使硫全部转化为二氧化硫，将生成的混合气体经除尘管后进入淀粉溶液，二氧化硫被吸收后生成亚硫酸，可用碘酸