硅铁常在工业炼钢时用作脱氧剂，脱氧时硅铁中的硅被氧化成二氧化硅，该过程放出大量的热，有利于提高钢水的温度。硅铁含量不仅是硅铁合金价格核算的依据，也是炼钢生产工艺调整的重要参考指标。硅铁还可作为合金元素加入剂，广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢之中。在铁合金生产及化学工业中，硅铁则常用作还原剂。

硅铁中的硅、铝、磷通常是分别测定的。硅一般采用氟硅酸钾容量法、高氯酸脱水重量法和聚乙二醇重量法，铝和磷采用铬天青s光度法和铋磷钼蓝光度法，或者ICP–AES法。这些方法虽然成熟可靠，但需要分别称样、熔样，操作复杂、消耗较多化学试剂，成本较高。

笔者采用一次称样，用氢氧化钠熔样，聚乙二醇聚合后过滤，残渣用于比色法测定硅含量，滤下液则用来测定铝（分光光度法）和磷（比色法）。该样品处理方式简化了分析流程，降低了检验成本，适用于日常检测。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

分光光度计：722型，北京瑞利分析仪器公司；

聚乙二醇溶液：3g／L；

钼酸铵溶液：50g／L；

抗坏血酸溶液：质量分数分别为1%，5%，用时现配；

铝标准溶液：20mg／L，称取1g纯铝片（纯度为99.99%），加入3gNaOH和20mL水，低温加热，使铝完全溶解后，用HCl溶液（1+1）中和并调至酸性，转移至1L容量瓶中，用水稀释至标线，得到1g／L铝标准储备液，然后用水稀释制得；

磷标准储备溶液：100mg／L，称取0.2197g预先在105℃烘干的磷酸二氢钾（光谱纯）溶解于水中，移入500mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。使用时直接用水稀释成5mg／L的标准工作溶液；

硅标准储备液：1mg/mL，称取1.0695g预先在1000℃灼烧1h的二氧化硅(高纯试剂)于铂坩埚中，加3g无水碳酸钠搅匀，覆盖1g碳酸钠，加盖，于750℃放入高温炉中,升温至950℃，熔融20min，取出，稍冷，用热水浸取于塑料烧杯中，冷却后移入500mL容量瓶中,用水稀释至标线，摇匀,立即转入干燥的塑料瓶中贮存。使用时直接用水稀释成20µg/mL的标准工作溶液；

还原剂：称取草酸20g、硫酸亚铁铵15g，溶于质量分数8.4%的硫酸溶液中，稀释至1000mL；

乙酸钠缓冲溶液：192g／L；

铬天青S溶液：2g／L；

实验所用试剂均为分析纯；

实验用水为蒸馏水。

1.2熔样及滤下液制备

称取0.3000g硅铁样品于镍坩埚中，加入氢氧化钠4g，于电炉上加热熔化，转移至熔融炉中，继续熔至样品红透3～5min后取下，旋摇坩埚使样品挂壁，放置冷却。用带胶头的玻璃棒仔细擦洗坩埚，以热水将样品全部转移至150mL烧杯中，加入20mL盐酸，反应平静后，置于沸水浴中蒸至湿盐状。取下，以10mL盐酸酸化，加入热水60～70mL，充分搅拌直至盐类溶解，加聚乙二醇2.5mL（空白加0.5mL），搅拌均匀后置于热水浴中保温15～25min，趁热用快速滤纸过滤至200mL容量瓶中。以4%热盐酸洗涤烧杯和沉淀5～6遍，最后用热水洗涤5～6遍，过滤后将沉淀与滤纸放入已恒重的30mL瓷坩埚内，于电炉上灰化，再置于1000℃高温炉中恒重1h，取出冷却、称重。滤下液定容至容量瓶标线，摇匀备用。同时做空白试验。

1.3显色及测定

1.3.1硅的测定

对于样品处理后的滤下液中的硅忽略不计，但试验表明按实验方法操作所得滤下液中含有1.5～3mg的硅，因此要把这部分硅加以考虑。

分取2mL滤下液于50mL容量瓶中，加少许水、2.5mL钼酸铵，放置10min后加入还原剂10mL，定容摇匀，于660nm处比色测定，得滤下液中的硅含量w1。硅铁样品中硅的质量分数w按式(1)计算：

式中：m1——空白沉淀质量，g；

m2——沉淀质量，g；

m——样品质量，g；

0.4675——二氧化硅换算为硅的系数。

1.3.2铝的测定

取样品处理滤下液2mL于100mL容量瓶中，加水20～30mL，甲基橙指示剂1滴，用20g／L氢氧化钠溶液调节酸度至溶液成黄色，再用2mL盐酸溶液（1+4）调回粉色，放置10min，加入1%抗坏血酸溶液2mL，依次加入5mL乙酸钠缓冲液和5mL铬天青S溶液，定容，摇匀，以不加铝标准溶液的试剂空白作参比，在564nm波长处测定吸光度。

1.3.3磷的测定

取样品处理滤下液20mL于50mL容量瓶中，用氢氧化钠溶液调节酸度至产生氢氧化铁沉淀，加硫酸溶液（1+5）8mL，摇匀，加入5%抗坏血酸2.5mL，摇匀，用少量水吹洗容量瓶内壁后加钼酸铵溶液2.5mL，定容摇匀，于沸水浴中加热6min，冷却，以比色法测定磷的含量。同时做空白试验。

2结果与讨论

2.1熔剂和熔样时间

熔剂一般选用碳酸钠和过氧化钠，但过氧化钠纯度不高，会导致测量结果不稳定。另外，使用这两种试剂，加盐酸酸化时会产生较多气体，容易造成样品损失。本法选择氢氧化钠作熔剂，实验效果较好。熔融时间短则样品分解不完全，时间过长则样品容易溢出，并且腐蚀坩埚，引入较多镍离子。试验表明，熔至样品红透3～5min即可。

2.2聚乙二醇用量

聚乙二醇用量过大不仅浪费试剂，而且易使硅中夹杂较多杂质；聚乙二醇用量过少则凝聚不完全。

试验结果表明，质量浓度为3g／L的聚乙二醇溶液用量大于2mL即可，本法样品处理选用2.5mL，空白选用0.5mL。

2.3抗坏血酸用量

硅铁中铁含量一般不超过30%。1mL1%的抗坏血酸溶液能掩蔽3～4mg的铁，抗坏血酸的用量（测定铝使用1%的抗坏血酸溶液2mL，测定磷使用5%的抗坏血酸溶液2.5mL）足以把铁掩蔽，基体铁的存在对吸光度无影响，绘制标准曲线时无需加入铁基体。

2.4蒸干程度对结果的影响

样品处理液在水浴中蒸发时，若溶液剩余体积过大，则凝聚不完全，难以过滤；若样品处理液蒸得太干，不仅费时，样品中的铁盐也不易溶解，铁夹杂在沉淀中而导致测定结果偏高。因此样品处理液蒸至湿盐状即可。

2.5铬天青s的显色时间

按照1.3.2铝的测定方法，样品溶液室温下迅速显色，吸光度可达到最大，分别放置10，20，30，60min后比色，结果显示10～30min比色吸光度基本不变，30min后吸光度降低。本实验选择30min内比色完毕。

2.6标准工作曲线和检出限

分别移取0，0.5，1，1.5，2，2.5mL硅标准溶液于50mL容量瓶中，按照1.3.1操作，建立样品滤下液中硅含量的标准曲线。

分别移取0，0.5，1，2，3，4mL铝标准溶液于100mL容量瓶中，补加2mL试剂空白，按照1.3.2的方法操作，建立铝的标准曲线。

分别移取0，1，2，3，4，5mL磷标准溶液于50mL容量瓶中，按照1.3.3建立磷的标准曲线。线性回归方程和检出限见表1。

2.7方法的精密度

按试验方法，对2个标准样品平行测定6次，测定结果见表2。

由表2可知，本法测定结果的相对标准偏差为0.18%～4.52%，表明测量精密度良好。

2.8加标回收试验

按试验方法对硅铁标样YSBC11601–1999进行分析，并进行加标回收试验，试验结果见表3。从表3可知，Si，Al，P元素回收率在98.9%～103%之间，表明本法测量准确度较高。

3结语

采用一次性处理样品，分别测定硅铁中的硅、铝和磷，该法简化了分析步骤，降低了分析成本，特别适合中小实验室对硅铁样品质量的监控。

作者：王丽，刘少迎，杨涛

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