钢渣中亚铁的测定
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钢渣中亚铁的测定
王献科李莉芬李玉萍
（兰州市东港镇钢厂)
摘 要 以邻菲罗啉、NH4F和H2SO4为溶剂，溶解钢渣试样，在强酸介中，Fe2+、
邻菲罗啉和F-生成稳定的配合物，防止了亚铁的氧化。然后用滴定法测定试样中
的亚铁，该法操作简便、速度快．用于测定电炉钢渣、转炉钢渣、平炉钢渣和化
铁炉渣中的亚铁，结果相当满意。
关键词：钢渣FeO邻菲罗啉滴定法
一、前言
亚铁的物相分析至今改进不大[1，2]，经典的碳酸氢钠、盐酸(或氟化物、硫
酸)封闭法测定试样中亚铁，则较为普遍[1-5]，但操作必须严格控制酸度、温度、
时间等，实验装置应不易漏气，否则将使结果带来误差，并导致测定高价铁的结
果不稳定[3]。近年来，有人推荐重量法测定试样中的亚铁[6]，由于操作繁琐，
而没被推广应用。在邻菲罗啉、硫酸、氢氟酸和乙酸存在下，pH 2-9时，铁(Ⅱ)
与邻菲罗啉生成红色络合物，光度法测定铁[1-5]，已被广泛采用。但是用邻菲罗
啉防止亚铁氧化、滴定法测定亚铁，至今尚未有报道。笔者在溶样过程中，Fe
2+
与邻菲罗啉络合，形成牢固的[Fe(C12H8N2)3]2+配合物，防止了Fe2+的氧化。实验
表明，F-也参与了反应，剩余的氟离子、用硼酸掩蔽，生成难离解的氟硼酸(H
[BF4])，以二苯胺磺酸钠为指示剂，K2Cr2O7(或硫酸铈)滴定Fe2+，已成功地用于
测定电炉、转炉及平炉钢渣和硅酸盐岩石中的亚铁。
二、实验部分
1、主要试剂
邻菲罗啉(Phen)：1%水溶液中加入2-4滴HCl(浓)。
氟化铵(NH4F)溶液：5%水溶液。
硫磷混酸：按H2SO4：H3PO4：H2O 为1.5：1.5：7(体积比)进行配制。
硼酸饱和溶液：25g硼酸溶于450 mL水中，加热溶解，冷却后使用。
K2Cr2O7(或硫酸铈)标准溶液:0.02mol／L。
2、分析步骤
称取0.2000 g试样，置于预先加有10-20 ml邻菲罗啉溶液(1% )的300 ml锥形
瓶中，加入5～10 ml H2SO4(1+1)、10ml NH4F(5%)水溶液、50 ml水，在中温电炉
上加热至沸并煮沸30 min(溶解试样最好控制一致)，溶解后，取下冷却。加10mL
饱和硼酸、摇匀，加入20 mL HC1(浓)，加热煮沸至红色褪去而呈黄色，冷却。
加入20ml硫磷混酸、4滴二苯胺磺酸钠指示剂(0.25% )，用K2Cr2O7(或硫酸铈)标
准溶液滴定至恰呈蓝紫色为终点，计算结果。计算公式为：
FeO%=0.07185MV×100／G
式中：M—— 经标定后的K2Cr2O7(或硫酸铈)标准溶液的浓度，mol／L；
V—— 所消耗K2Cr2O7或硫酸铈标准溶液体积数，mL；
G—— 试样的重量，g。
有钢渣标样，最好用对FeO的滴定度计算亚铁的含量。
三、实验结果与讨论
1 、Fe2+与邻菲罗啉在强酸介质中的反应
Fe2+与邻菲罗啉在高酸度下的反应实验结果见表1。加入Fe2+(20.00mg Fe2+／
mL)，按分析步骤操作，溶解后冷却，稀释至100 mL容量瓶中，然后在721B型分
光光度计上，0.5 cm 比色皿，515 nm 波长处测量吸光度，计算Fe2+量。据文献
记载[1-5]，Fe2+与邻菲罗啉在pH 2-9时才能产生最深的颜色。然而笔者的实验表
明，在F-存在下(1.0-3.8 mol／L )强酸介质中，Fe2+浓度增加，颜色相应加深，吸
光度明显增加，Fe2+量与吸光度呈良好的线性关系。
表1 Fe2+在强酸介质中的实验①
加入Fe2+量/mg
Fe2+/mg
H2SO4② H2SO4+HCl③ H2SO4+HF④
20.00 19.90 18.99 19.95
40.00 39.87 39.46 40.05
60.00 60.13 59.68 59.96
80.00 79.80 79.90 79.94
100.00 99.04 99.61 99.97
注：①在H2SO4和HF 介质中为最佳。在H2SO4+HF介质中，测定结果完全一致；
②介质H2SO4浓度为0.5-3.0 mol／L；
③H2SO4+HCL为1.0-3.0 mol／L；
④H2SO4+HF 为1.0-3.8 mol／L。
2、配合物的形成
用邻菲罗啉、NH4F和H2SO4 为选择性溶剂，效果良好，有F-存在缩短了溶解
时间。在选择性的条件下，进行光度法测定，结果表明，Fe-Phen配合物最大吸
收峰为509nm，而Fe(Ⅱ)-Phen-F的吸收峰则为515nm。笔者认为F-参Fe(Ⅱ)-Phen
的反应，形成牢固的Fe(Ⅱ)–Phen-F配合物，防止了Fe2+的氧化。氟化物存在，加
速溶祥、配合物的反应趋于完全[7]。
3、试剂用量
实验表明，10-40 mL邻菲罗啉(1%)，选用10-20 mL；2.5-15 mL H2SO4(1+
1)溶液，选用5-10 mL；10-20 mL NH4F(5%) 溶液，选用10 mL；15-30 mL HCL(浓)，
选用20 mL；5-25 mL硫磷混酸，选用20 mL。均能测定出完全一致的结果。
4、饱和硼酸的用量
实验表明，加入5-20 mL饱和硼酸溶液、分别测定亚铁，结果一致。过量的
硼酸对Fe(Ⅱ)-Phen-F有色配合物，无影响。
5、溶样时间与煮沸
溶样时在中温电炉上加热、煮沸，一般在15-40 min即可溶解完全。即使样
品溶解完全后，加热煮沸60 min也无影响。实验表明，只要将溶样时间、温度掌
握一致(如控制温度和煮沸35 min)，测定FeO的结果相当稳定。如果遇难溶样品，
可适当延长溶样时间，在溶样过程中溶液的红色有时变浅，不必担心Fe2+被氧化，
对测定结果无影响。
6、操作时应注意的几点
(1)在操作中，当加入10 mlHCL(浓)，冷却又出现红色，表明HCl的加入量
不够，再加入5-15 mL则不再出现此现象。
(2)在分析中，加入10mL饱和硼酸，摇匀，如需过滤时,可过滤于300 mL锥形
瓶中，残渣与瓶壁各洗4～5次(热水洗涤)，然后加入HCL(浓)，以下同上述操作。
(3)试样中亚铁含量高时，适当多加些邻菲罗啉溶液，难溶样品则多加些NH4F，
但不要超过试剂用量范围。
(4)钢渣、炉渣中含有金属铁时，一定要用磁铁除去。
(5)亚铁易被空气氧化，且与样品的粒度有关，所以试样不要磨得太细，一
般为100目(即0.15 mm)。样品过细，需磨时间长，致使温度增高，样品表面积增
大，导致亚铁氧化。如果样品需要磨细，可加入无水乙醇，磨后要自然干燥，使
乙醇挥发，决不能烘干。
(6)使用的蒸馏水用前加热煮沸2-5min，冷却后使用。
(7)需做空白实验，以防造成误差。
7 、共存离子与影响
实验表明，50 mg Fe3+、Zn2+、三RE3+、Ni2+；5 mg Sn4+、Cu2+、Co2+、Sn2+、
Cr3+、Sb3+；0.5 mg Hg2+；1 mg W6+；Mo5+；60mg Be2+和Mo6+；大量碱土金属、
碱金属、Pb2+、Mn2+、Al3+、Ti4+、Ac-、Si032-、S042-、Cl-、ClO4-、Br-、I-、SCN-、
N03-和柠檬酸等，80 mg的H2C204、酒石酸盐，5000 mg的PO43-；1 mg CN-、S
2-
等都不干扰测定亚铁。硫化物(高出0.1%)，可用甲醇、溴水处理。本法测定亚铁
选择性高。
四、准确性与精密度
用本法测定各种试样中亚铁，各平行测定5次( n=5)，进行数理统计处理，相
对标准偏差(RSD)1.0%～3.7% ，精密度高，准确(见表2)。
表2 本法测定结果与对照
样品名称与编号 FeO/% RSD/%
标准值或原结果* 本法测得
电炉钢渣10# 5.97 6.01 2.1
电炉钢渣15# 7.12 7.10 1.0
转炉钢渣6# 11.32 11.35 1.9
平炉渣标样BHO125-5 11.77 11.74 3.1
炉渣标样BHO126-3 10.18 10.14 2.8
钢渣标样BHO125-7 9.80 9.75 1.7
钢渣标样BHO125-8 21.68 21.65 2.6
硅酸盐岩石81-9 2.67 2.71 3.7
硅87-12-35 5.96 6.01 2.9
闪长硅岩-5 4.12 4.15 3.2
石英矿-3 2.25 2.23 1.6
* 标准方法测定结果的平均值
五、结语
用邻菲罗啉、NH4F和H2S04溶解试样，它既是FeO的选择性溶剂，又是Fe
2+
的显色体系。只要掌握好溶样的温度、时间等，条件控制一致，滴定法测定钢渣
中的亚铁，结果稳定、准确、精密度高，RSD在1.0%-3.7%范围内。
参考文献
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2、吴阶达等．同济大学学报(自然科学版)．1986；(4)：537
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6、Rice T D．Analyst(London)．1982；107(1)：24
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