钢铁中磷砷的联合测定

钢铁中磷检测方法分析张刚(1989.02-)男，汉，甘肃武威人，大专；初级工程师；化学分析。

摘要：无论是从钢铁矿石还是从钢铁合金的角度来说，过多的磷含量都会对钢铁本身的性能产生一定的影响。

从化学方法的角度来对钢铁中含有的磷进行检测，能够对保证钢铁的性能和质量起到重要的作用。

当前应用于钢铁中磷的检测方法有很多。

本文以钢铁中含有的磷为主要研究对象，在对磷在钢铁中的危害进行研究之后，着重分析了钢铁中磷的几种检测方法。

关键词：钢铁；磷含量；检测方法前言：钢材在当前的市场发展中有着较大的需求量，保证钢材的生产质量，对促进当前我国建筑行业和工业的发展具有重要的作用。

磷作为一种能够对钢材质量和性能产生重要影响的物质，需要在制作钢材的过程中加强对磷的测定和分析，才能够更好的满足钢材生产的质量和性能的要求。

对钢铁中磷的检测方法进行分析，能够为钢材的生产和制作水平的提高提供借鉴的经验。

一、磷在钢铁中的危害磷这种非金属元素的存在，会对钢铁的质量和性能造成较为严重的影响。

在经过大量的实践验证之后可以发现，当钢铁中含有的磷含量超过0.06%时，很容易导致在焊接钢条时使焊缝出现“冷脆现象”。

这种现象的存在不仅会导致钢铁的冲击韧性降低，还会影响钢材本身的塑性和可焊性[1]。

从当前钢材在建筑行业和工业发展中的应用范围来看，需要对钢铁中含有的磷进行控制，才能够在保证建筑施工安全的同时，也能够促进工业和其他各个行业的发展。

为了能够避免磷对钢铁的质量和性能造成影响，当前我国对于钢材的生产进行了详细的规定：优质钢材中的磷含量需要控制在0.03%-0.04%以下，而对于碳素结构钢这种特殊的钢结构来说，磷含量一般不能超过0.045%。

二、钢铁中磷检测方法的具体分析为了能够实现对钢铁中磷含量的有效控制，保证钢材的质量性能和应用安全，需要事先对钢铁中的磷含量进行测定，才能够采取相应的措施对钢铁中的磷含量进行控制[2]。

当前我国应用于钢铁中磷的检测方法，主要包括以下四种：（一）原子发射光谱法原子发射光谱法是隶属于材料分析的一种检测方法，这种方法在当前的合金材料分析中有着广泛的应用。

高磷、砷铁矿降磷、砷试验研究随着我国钢铁工业的迅速发展，2005年我国的钢产量已超过3亿吨，已经成为世界第一的钢铁大国，但是我国的铁矿石资源供需矛盾日益突出，2005年进口铁矿石达2.75亿t，进口铁矿石的数量已占我国钢铁厂需求总量的一半以上，已经超过日本成为世界上最大的铁矿石进口国。

对铁矿石进口依赖度的提高，使我国丧失了国际矿价的话语权，已成为我国钢铁工业经济安全的重大隐患。

因此，迫切需要依靠技术进步来最大限度地合理开发利用国内现有铁矿资源，尤其是受目前选矿技术限制而不能开发利用的复杂难选铁矿石，增储增效，充分挖掘现有铁矿山的生产潜力，提高铁矿石的自给率，缓解进口铁矿石的压力，维持稳定、足量、优质的铁矿原料供给，以保障钢铁工业持续稳定的发展。

目前我国有占总储量14.68％，总量达74.5亿吨的高磷铁矿石因技术问题而没有开发利用，所以研究高磷铁矿石降磷的工艺对保障我国钢铁工业原料的供给具有十分重要的理论意义和现实意义。

本课题以云南某高磷、砷褐铁矿提质降杂为研究对象，该矿Fe品位为54.09％，P含量为0.48％，As含量为1.054‰，从工艺矿物学研究出发，进行了一系列试验研究。

查清了矿石中的铁主要以褐铁矿的形式存在，磷主要以胶磷矿的形式存在，砷主要以砷黄铁矿的形式存在。

通过一系列探索性试验，进行对比研究，得出氧化焙烧—酸浸和加剂还原焙烧—磁选的效果较好。

本课题通过对氧化焙烧—酸浸工艺和加剂还原焙烧—磁选工艺进行条件试验，找出最佳试验条件，得出氧化焙烧—酸浸工艺能够达到精矿Fe品位为63.14％，P含量为0.146％，As含量为0.525‰，回收率约为100％的指标；加剂还原焙烧—磁选工艺能够达到精矿Fe品位为67.18％，P含量为0.156％，As含量为0.306‰，回收率为86.12％的指标。

综合考虑，加剂还原焙烧—磁选工艺要优于氧化焙烧—酸浸工艺。

通过对试验过程的理论分析，得出胶磷矿在氧化焙烧过程中将解胶分解，从而便于酸浸；胶磷矿在还原焙烧过程中将与除磷药剂反应生成独立的产物，从而便于磁选分离。

生铁中磷的测定：1、试剂（1）硝酸（1:4）=硝酸：水（2）KMnO4溶液（4%）期限：一个星期更换一次每次最多配制200毫升。

（（3）亚硫酸钠（1%）期限：一天（24小时）更换一次，每次最多配制50毫升。

（4）硫代硫酸钠（10%）期限：一天（24小时）更换一次。

称硫代硫酸钠2.5g溶于25ml水中，再加入无水碳酸钠0.025g（无水碳酸钠用万分之一天平称，称样时表面皿上垫上纸）。

（5）抗坏血酸（2%）期限：一天（24小时）更换一次，称抗坏血酸10g，溶于500ml水中，再加入0.02mol/L EDTA0.9ml。

（6）钼酸铵（0.6%）称钼酸铵6g溶于1000ml水中，混匀。

（7）硝酸铵（10%）称硝酸铵20g，加浓硝酸20ml溶解后，再加水180ml。

2、操作步骤称取试样0.1g于150ml的三角瓶中，加入硝酸（1:4）约30ml，低温加热溶解，煮沸至冒大泡计时2-3min，待试样全部溶解后，加入KMnO4（4%）6滴，继续煮沸30s后，加入亚硫酸钠（10%）10滴，再继续煮沸15S，取下，趁热用定性快通滤纸过滤于100ml的容量瓶中，稀释至刻度摇匀备用。

用吸胶管吸取溶液25ml于150ml的三角瓶中，加入硫代硫酸钠（10%）2滴，待30S后加入抗坏血酸（2%）10ml，加入钼酸铵（0.6%）10ml，再加入硝酸铵（10%）3滴，待2min后，用721型分光光度计，波长为660nm。

1公分比色皿，以水做空白，进行比色求得消光值。

3、计算：P%={P标÷E标}×E成其中：P标=标样中磷的百分含量E标=标样的吸光值E成=被测试样的吸光值4、误差范围允许误差P%≤0.100 正负0.004 0.101-0.200 正负0.008 0.201-0.400 正负0.010生铁中硅和锰的测定一、试剂1、溶解液（硝酸—硫酸混合酸）：将硫酸（比重1.84）50ml，徐徐注入900ml水中，并不断搅拌，冷却后，加入硝酸（比重1.42）8ml后，用水稀释至1L。

砷钼蓝色比色法同时测定磷、砷试样用NaOH-KMnO4混合熔剂半熔，以热水煮出后过滤除去Fe3+等干扰离子，在约0.3moL/L的硫酸溶液中加入酒石酸根离子、钼酸铵和抗坏血酸,加热形成钼蓝,测定磷砷含量,差减求出砷含量。

加入酒石酸根络合钼,可消除硅酸的影响,防止钼酸的还原.一、主要试剂1、抗坏血酸溶液(1.5%)：称取1.5克抗坏血酸于100毫升水中充分溶解。

2、酒石酸-钼酸铵混合溶液：4%酒石酸水溶液100亳升与降1. 85%钼酸铵水溶液100毫升充分混匀。

3、砷标准溶液：称取缔0.1320克三氧化二砷,加20毫升水,0.2克氢氧化钠,加热溶解,用硫酸(1+4)中和至微酸性,移入1升容量瓶,以水定容.此溶液含砷10ug/ml.4、磷标准溶液:称取0.1917克在110度烘干的基准磷酸二氢钾(KH2PO4)溶于水中,移入1升容量瓶,以水定容.此溶液含磷10ug/ml 标准曲线的绘制:吸取5、10、15、30、40、50磷标准溶液于一组50毫升比色管中,取10、20、30、60、100ug砷标准溶液于一组50毫升比色管中，加1:2H2SO42.5毫升,酒石酸-钼酸铵混合溶液10毫升.加入0.2%KMnO40.5毫升，摇匀，稀释至约40毫升，加1.5%抗坏血酸5毫升，加水稀释至刻度,摇匀,水浴加热至沸2-3分钟，取出冷却。

用3cm 比色皿于810nm波长处测定其吸光度.二、分析步骤先取4-8克NaCO3-KMnO4混合熔剂于50毫升瓷坩埚中,准确称取0.5000-1.000克样于坩埚与熔剂混匀,上面再覆盖4克混合熔剂,放入先升至750度的马弗炉中恒温一小时.取出冷却后加水至约加毫升,捣碎熔块,于电炉上加热煮沸一分钟,趁热过滤于100毫升容量瓶中,用2%氢氧化钠溶液冲洗沉淀3-5次,定容至刻度,摇匀.抽取20毫升(视磷砷含量)溶液于50毫升比色管中,滴加酚酞指示剂2滴,边摇动边滴加(1:2)硫酸2.5毫升,酒石酸钼酸铵混合溶液10毫升,洗净管壁,摇匀,加1.5%抗坏血酸溶液5毫升,加水稀释至刻度,摇匀,水浴加热至沸2-3分钟,取出冷却后用3cm比色皿于810nm波长处测定其吸光度.另抽取一份溶液于100毫升烧杯中,滴加酚酞指示剂2滴,边摇动边滴加(1:2)硫酸至溶液从红色变无色,加(1:2)硫酸2.5毫升,碘化钾固体1克,于高温电炉上蒸至体积约5-8毫升,取下转入50毫升比色管中,加1.5%抗坏血酸溶液还原至无色或黄色,加酒石酸-钼酸铵混合溶液10毫升,摇匀,加1.5%血酸溶液还原至无色或黄色,加酒石酸-钼酸铵混合溶液10毫升,摇匀,加1.5%抗坏敌国酸溶液5毫升,显色,测量磷吸光度.查磷标准曲线,计算出磷含量.将磷砷吸光度减去磷吸光度,其差为砷吸光度,查磷标准曲线,计算出砷含量.。

钢铁中磷砷的直接测定研究
砷是一种重要的环境污染物，在钢铁中，含磷含砷在某种程度上也会导致环境污染。

因此，准确、可靠地测定钢铁中磷砷的含量是非常重要的。

准确测定钢铁中磷砷的含量，一般采用三步法，即氯仿制法、溴仿制法和钠氯仿制法。

其中，钠氯仿制法是目前最常用的一种方法，特别是测定钢铁样品中磷砷含量的试剂。

采用钠氯仿制法，把样品加入钠氯溶液，经过一定的反应即可测得磷砷的含量。

另外，现在已经有一些新的技术出现，可以更加灵敏地测定钢铁中的磷砷含量。

其中，全
量离子质谱仪(ICP-MS)是该领域最常用的仪器，它可以直接测定样品中元素的含量，并可
控制样品中磷砷含量的准确性和精确性。

因此，准确测定钢铁中磷砷含量已经成为现在最常用的方法之一，可以准确地掌握钢铁中
磷砷含量，从而保障环境污染不致发生。