硅铁项目

硅铁项目（精选7篇）

硅铁项目 篇1

一、项目概况

阿拉善盟金圳冶炼有限责任公司4×12500KVA矿热炉位于阿拉善经济技术开发区, 行政区划隶属阿拉善盟管辖。该区内路网通达, 交通便利, 远期有铁路接轨的可能;外部交通十分便捷, 是包—兰铁路, 乌—吉铁路和丹东—拉萨高速公路、110国道及乌达—巴彦浩特一级公路的“五路”交汇处, 距贺兰山机场120km, 乌海机场50km, 银川机场150km。区位北连乌海、南接石嘴山、东临黄河、西依贺兰山, 处在中国西部发展潜力巨大的呼—包—银—兰经济带的中部, 开发区依靠地理、交通、矿产资源以及优惠的招商引资政策等优势, 已形成了盐化工、煤化工、高载能、电力、建材加工业为主导产业的工业格局, 经济增长速度一直保持在30%以上, 成为阿拉善盟经济发展新的亮点, 对阿拉善盟经济发展起到了巨大的推动作用。该公司位于乌斯太高载能工业开发区内, 距110国道8km, 距乌海西站11km, 距宁夏石嘴山站25km, 铁路通往全国各地。该项目的生产规模为4×104t/a硅铁, 且通往外界的水、电、路、暖等均在厂区附近相连, 不需另行征地。

二、水土流失成因分析

㈠项目建设期水土流失因素的分析本项目新增水土流失形成因素主要包括自然因素和以工程建设活动为主的人为因素。自然因素和人为因素以侵蚀营力和抗侵蚀力形式体现在水土流失过程中。工程建设过程中造成水土流失的自然因素主要包括风力、水力等侵蚀外营力和地形地貌、土壤物质组成与结构及植被盖度等抗侵蚀力。人为因素根据本项目的建设特点, 在工程建设过程中, 建构筑物基础的开挖及回填、厂区的平整以及机器的施工等人为活动, 使原地形、地表植被和土壤结构遭受人为干扰和破坏, 从而使地表的抗蚀力下降, 引发和加速水土流失。从而使原地表植被受到扰动和破坏, 地表完全裸露;土壤表层松散性加大、固结性进一步降低。一是办公生活区。施工期将料场作为施工的机器停放场所和临时施工场地, 此时的人为因素为主要的影响因素。食堂、职工宿舍和综合楼等区域主要是建构筑物基础开挖、场地平整、施工活动、临时堆土、建构筑材料堆放、制作、搬运等人为活动频繁扰动地面, 基建后期施工功能逐渐消失, 土壤流失量也将逐渐减少。二是料场。该区域主要是原料、硅渣堆放存放区域, 其次为硬化区。人为影响因素主要是场地平整、硬化、建构筑物基础的开挖和回填、机械碾压等施工活动, 也是施工期影响比较大的区域。三是生产装置区。该区作为生产重地, 主要以生产装置所占的建构筑物为主, 其次为硬化区。人为影响因素主要就是场地平整、建构筑物基础的开挖和回填、机械碾压等施工活动, 是整个区域的主要影响区。储水池及污水处理池区在施工时主要为地面的开挖、临时堆土和施工材料的堆放所产生的人为因素影响。四是外围绿化区。该区域的主要人为影响因素为挖坑栽树和场地平整等人为因素, 施工期影响较小。五是预留用地。在施工安排时将临时施工场地布设在拟计划作为料场地的区域, 故该区域在施工期未产生扰动。影响因素主要为自然因素, 水土流失和原地貌一样。

㈡项目运行期水土流失因素的分析随着工程施工的结束, 各建构筑物和硬化区域均已完成, 且对地表起到保护作用, 此区域的人为因素和自然因素均将不复存在, 只有空地区域存在一定的自然因素。但随着植物措施的逐渐恢复, 影响水土流失的主要因素转变为自然因素。

㈢水土流失类型及分区根据工程施工进度、建设特点及地形条件, 新增水土流失特点:项目建设过程中水土流失类型主要是以风力侵蚀为主兼有水力侵蚀;项目建设区划分为料场区、办公生活区、生产装置区、预留用地和外围绿化区等五个区域水土流失强度高, 施工期影响较大, 人为因素对水土流失强度影响大。

㈣建设项目占用、损坏水保设施面积按照《中华人民共和国水土保持法》, 工程建设永久和临时征地破坏的农田、林地、草地均应列入破坏水土保持设施的面积。经实地调查和综合分析, 占用和损坏水保设施面积为3.91hm2。

㈤扰动原地貌植被面积项目在工程建设和生产建设过程中, 不可避免的要对原有地形地貌及植被造成破坏, 改变了原地表土壤结构, 增加了裸露面积, 使表土抗蚀能力减弱, 加剧了区域内的水土流失。经调查工程施工均在征地范围内进行, 且预留用地未扰动, 因此扰动过的原地貌植被面积为3.91hm2。

㈥建设项目的防治责任范围按照《开发建设项目水土保持方案技术规范》 (SL204-98) 的规定, 水土流失防治责任范围分为工程建设区和直接影响区, 通过现场调查和勘查后, 项目建设区包括料场区、办公生活区、生产装置区、预留用地和外围绿化区等五个区域, 总占地面积为3.91hm2。因为本项工程建设均在厂区范围内完成的对周边的环境不会产生影响, 故影响区面积为0。防治责任范围面积为3.91hm2。

三、水土流失防治措施

㈠防治措施的总体布局根据水土流失防治分区及造成水土流失的特点, 因地制宜、因害设防地进行水土保持措施的总体布局。在措施布置上, 按照“局部治理措施与全线治理措施相协调, 单项治理措施与综合治理措施相统一, 工程措施与生物措施相结合”的原则进行措施布设。根据项目区内造成新的水土流失的轻重、缓急, 在水土流失重点地段, 优先布设工程措施, 利用工程措施的控制性和速效性, 使项目区内新增水土流失和土地沙化的加剧趋势得到有效遏制, 同时发挥生物工程的长效性, 使项目区内的水土流失得到基本治理。建立布局合理, 防护功能齐全的水土流失防治体系, 充分发挥各项措施的综合防护功能, 以全面实现方案的防治目标。

㈡水土保持监理、监测施工期的水土保持监理措施主要为协助项目法人编写开工报告;审查承包商选择的分包单位;组织设计交底和图纸会审;审查承包商提出的施工技术措施、施工进度计划和资金、物资、设备计划等;督促承包商执行工程承包合同, 按照国家和行业技术标准和批准的设计文件施工;监督工程进度和质量, 检查安全防护措施;核实完成的工程量;签发工程付款凭证, 整理合同文件和技术档案资料;处理违约事件;协助项目法人进行工程各阶段验收, 提出竣工验收报告。

建设单位应委托具有水土保持监测资格证书的单位按方案规定的监测内容、方法和时段对工程建设实施水土保持监测。监测单位应编制《水土保持监测设计与计划》, 监测成果应向建设单位及当地水行政主管单位报告。监测单位在监测结束后应编制最终监测报告, 按水利部16号令必须参加水土保持设施的验收。

㈢水土保持竣工验收验收前, 首先由建设单位自行或另委托其他单位编报《水土保持设施竣工验收技术报告》、《水土保持方案实施工作总结报告》及相关的一系列附件 (含水土保持监理报告、水土保持监测报告、水土保持设施资金到位及使用情况说明、水土保持工程施工合同及其图件等) , 然后委托具有评估资质的单位进行技术评估, 符合要求后由审批水土保持方案的部门组织验收。

验收时, 建设单位应提交验收申请及总结报告, 对实施的水土保持项目的数量、质量进行评价, 总结水土保持工程实施过程中的成功经验和不足部分, 对没有足额完成的部分或有缺陷的工程, 责令建设单位重新设计, 补充完善, 直到水土保持措施能够按照水土保持一级防治标准达到验收的指标。

摘要：阿拉善盟金圳冶炼有限责任公司4×12500KVA热炉4×104t/a硅铁项目建设区自然条件差, 生态环境脆弱, 自然水土流失强烈。在该区进行开发建设项目, 必将会加剧自然水土流失, 同时会造成新的水土流失。作者分析了其水土流失原因, 确定了其防治的责任范围及防治方法。

关键词：硅铁项目,水土流失,防治对策

硅铁中铁含量的测定 篇2

1 实验部分

1.1 主要试剂与仪器

主要试剂盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸、硫酸、磷酸均为分析纯, 外购;自配试剂与仪器见表1。

1.2 实验步骤

1.2.1 试料的分解

称取约0.3g试样, 精矿至0.0001g。置于铂坩埚或聚四氟乙烯坩埚中, 随同试料进行空白试验。加15 m L硝酸 (1+1) , 缓慢滴加5 m L氢氟酸, 待剧烈反应作用停止后, 置于电热板上加热溶解试样, 加入5 m L高氯酸, 继续加热蒸发至于。取下冷却。

1.2.2 还原

加入20 m L盐酸 (1+1) , 加热溶解, 待溶解完全后, 用少量水将试液转移至250 m L锥形瓶中, 滴加氯化亚锡溶液至溶液呈浅黄色, 用少量热水吹洗杯壁, 流水冷却至室温, 滴加15滴钨酸钠溶液, 在不断摇动下滴加三氯化钛溶液至稳定蓝色出现, 并过量1-2滴, 滴加重铬酸钾溶液 (0.25 g/m L) , 至蓝色恰好消失。

1.2.3 滴定

加入20 m L硫磷混酸, 100 m L水, 加5滴二笨胺磺酸钠指示剂, 用重铬酸钾标准溶液滴定至呈紫红色。

2 计算方法

按下式计算铁的质量分数 (%) :

式中c——重铬酸钾标准溶液的浓度, mol/L。

V——滴定试样所消耗的重铬酸钾标准溶液体积, m L。

V0——空白试验所消耗的重铬酸钾标准溶液体积, m L。

m——试样质量。

0.055847——1 m L重铬酸钾标准溶液相当于铁量, 单位为克 (g) 。

3 结果与讨论

3.1 铁含量实验测定结果

铁含量测定结果见表1。

3.2 影响实验结果的因素分析

(1) 铂坩埚是贵重的器皿, 对铂坩埚的领取、使用、消耗和回收都要进行严格的制度。铂质地软, 所以拿取铂器皿时不能太用力, 以免其变形。

(2) 氢氟酸有毒, 有腐蚀性, 操作时应戴手套, 防止与皮肤接触, 高氯酸是易爆品, 小心操作。

(3) 试样分解后需充分冒高氯酸烟, 驱尽氟离子, 使氟化物、氟络离子转化成可溶性盐类。

(4) 过量的三氯化钛要用稀重铬酸铬使钨蓝褪色除去, 否则结果偏高。

(5) 用氯化亚锡还原Fe3+时, 必须在一定酸度加热条件下, 因为还原反应较慢, 不加热氯化亚锡容易过量。但也不能让溶液沸腾, 因为Fe Cl3容易挥发, 使结果偏低。

(6) 由于滴定过程中生成黄色的Fe3+离子, 影响终点的正确判断, 所以加入磷酸, 使之与Fe3+离子结合成无色的Fe (PO4) 2配离子, 消除了Fe3+离子的黄色干扰。磷酸的加入还可以降低溶液中Fe3+离子的浓度, 从而降低Fe3+/Fe2+电对的电极电位, 使滴定突跃范畴增大, 用二笨胺磺酸钠指示剂可以清楚正确的指示终点。

3.3 准确度与精密度试验结果

对同一样品 (标准物YSB C15601-2006) 进行12次平行测定, 测定结果见表1。12次平行测定的平均值、标准值、标准偏差S、相对标准偏差RSD分别为23.70%、23.65%、0.04%、0.17%, 由此可知铁含量的测定结果与标准值基本一致。

3.4 测量不确定度评估

3.4.1 A类不确定度的评定。

对同一样品 (标准物YSB C15601-2006) 进行12次平行测定, 其中:

3.4.2 B类不确定度的评定。

(1) 重铬酸钾标准溶液浓度的标准不确定度。

式中P——重铬酸钾基准试剂纯度, 99.95%-100.05%。

V——定容体积, 1000m L。

m——重铬酸钾称取量, mg。

M——重铬酸钾摩尔质量, 294.18g/mol。

(1) uP表示重铬酸钾基准试剂纯度的不确定度, 已知重铬酸钾纯度变动性为0.05%, 按均匀分布, 其不确定度为:

(2) um表示重铬酸钾称样量的不确定度。天平分辨率为0.0001g, 属于均匀分布。重铬酸钾称样量为2.4515g, 则有

(3) uv表示容量瓶的不确定度。1000m L容量瓶, A级, 允许误差为±0.40m L, 按三角分布估计, 其容量瓶的不确定度为

重铬酸钾标准溶液浓度的相对标准不确定度

(2) 天平称量的标准不确定度 (um) , 天平分辨率为0.0001g, 属于均匀分布。试样测定平均称样量为0.3002g, 则有

(3) 滴定管示值的标准不确定度。50 m L滴定管, A级。允差为±0.05m L, 滴定消耗重铬酸钾体积平均值为25.48m L, 按三角分布估计,

B类合成不确定度

3.4.3 A类不确定度与B类不确定度合成:

3.4.4 扩展不确定评定

在95%置信概率下, 0k.95=2, 扩展不确定度为:

3.4.5 硅铁中铁含量的分析结果为:

4 结束语

重铬酸钾滴定法是氧化还原反应法中常见的分析方法。本文先将硅铁中的铁溶出, 再用重铬酸钾滴定, 其结果稳定可靠。且强调了分析过程需要注意的事项, 并对分析结果进行了不确定评定。证实分析结果的准确性。

参考文献

[1]GB/T6730.5-2007, 铁矿石全铁含量的测定三氯化钛还原法[S].北京:国家质检总局, 2008.

[2]GB/T4333.4-2007, 硅铁铝含量的测定铬天青S分光度法、EDTA滴定法和火焰原子吸收光谱法[S].北京:国家质检总局, 2008.

[3]CNAS-CL07:2011测量不确定度的要求[S].北京:国家合格评定国家认可委员会, 2011.

[4]JJF1059-1999, 测量不确定度的评定和表示[S].北京:国家质监局, 1999.

利用工业废料制备硅铁红色料 篇3

硅铁红原本产自法国,是一种坯用包裹色料,在坯体中的用量一般为4～9%,而且在1250℃以下烧成时能够呈现稳定鲜艳的桃红色[1]。研究表明,硅铁红色料是利用SiO2微晶相和SiO2玻璃相对着色剂Fe2O3进行包裹从而起到高温稳定作用[2,3]。本文以氯氧锆制备过程中产生的废料为原料制备硅铁红色料,同时研究了工艺过程对硅铁红色料的影响。

1 实验过程

1.1 实验用原料

将氯氧锆制备中产生的废料作为氧化硅原料(沉淀去掉其中的细砂,然后脱水并洗涤至滤液呈中性);氯化铁(FeCl3·6H2O),分析纯;氨水(NH3·H2O),分析纯。

1.2 实验方法与测试

将硅、铁原料分散在水溶液中,浓度控制在10%。采用正交实验(L9(34))方法,Si/Fe之比控制在7、9、11;用氨水进行滴定,控制溶液的pH值分别为8、9、10;煅烧温度分别为1000℃、1100℃、1200℃,保温30分钟。正交表设计如表1所示。

制备工艺:

用SZ-80型色度色差仪、德国BrukerD8-Advance型X射线衍射仪对合成的硅铁红色料进行分析表征。合成色料包裹率的测定采用36%(质量分数)的浓盐酸浸泡12小时,包裹率计算公式如公式1所示[4]。

式中:P为包裹率,%;W0为盐酸浸泡前颜料的质量,kg;W1为盐酸浸泡后颜料的质量,kg。

2 结果分析

实验样品的测试结果如表2所示。根据表2的测试结果对影响因素进行极差分析可知[5],对红度值(a)的影响因素由大到小顺序依次为B→C→A,即对红度值(a)影响最大的因素是pH值,其次是合成温度,Si/Fe比值的影响较小;对应的最佳组合为B3C2A2,即pH值为10、合成温度为1100℃、Si/Fe比为9。

影响明度值(L)的因素由大到小顺序依次为B→C→A,明度值(L)影响因素的顺序与红度值(a)的影响因素顺序一致,但最佳组合略有不同,其最佳组合为B3C3A2,即pH值为10、合成温度为1200℃、Si/Fe比为9;与影响红度值(a)的因素相比较可知,提高合成温度有利于明度值(L)的提高。

影响包裹率(p)的因素由大到小顺序依次为A→B→C,即影响包裹率(p)的主要因素是Si/Fe比值,其次是pH值,合成温度影响较小,对应的最佳组合为A1B2C3,即Si/Fe比值为7,pH值为9,合成温度为1200℃。

综上所述,本实验中利用氯氧锆制备过程中的废料作为硅源来制备硅铁红色料,根据极差分析得知最佳工艺组合为A1B3C2,即Si/Fe比值为7,pH值为10,合成温度为1100℃;而从实验结果来看,最好结果应为实验2制备的样品,最佳工艺组合为A1B2C2,即Si/Fe比值为7,p H值为9,合成温度为1100℃。图1为实验2制备样品的衍射图谱,从图1可知,主晶相是Fe2O3,SiO2表只有一个很弱的衍射峰,这说明SiO2主要以玻璃态存在包裹在着色剂表面,从而形成硅铁红包裹色料。

3 结论

利用氯氧锆制备过程中的废料作为硅源制备了硅铁红包裹色料。影响硅铁红色料的主要因素是Si/Fe比值,其次是溶液的pH值和合成温度,最好的实验条件是Si/Fe比值为7,溶液的pH值为9和合成温度在1100℃。制备的包裹色料其包裹相是SiO2玻璃。

参考文献

[1]黄剑锋,曹丽云等.活性氧化硅烧结法制备硅铁红陶瓷颜料.装饰装修材料,2004(3):43

[2]俞康泰.现代陶瓷釉料与装饰技术手册.武汉:武汉工业大学出版社,1999

[3]俞康泰,彭长琪等.硅铁红色料包裹机理的研究.陶瓷,2000(3):23

[4]黄剑锋,曹丽云等.Sol-gel法制备硅铁红陶瓷颜料。电瓷避雷器,2003(5):12

硅铁项目 篇4

SiC材料具有高硬度、高弹性模量、高热导率、高临界击穿电场、高饱和电子漂移速度、高力学强度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、耐辐照、抗氧化、抗化学腐蚀、抗热震性能好、高温强度好、导热性能好、吸波性能好、介电常数小和热膨胀系数低等诸多优良性能, 已在很多领域尤其是在航空航天、机械、冶金、能源、环保、化工、医学、电子、军工等高尖端技术领域得到广泛应用[1,2,3]。工业SiC的合成存在能耗高、原料价格昂贵等问题, 为克服这些缺点, 需要人们寻找新的SiC合成途径。随着资源短缺形势的日益严重, 非传统资源以及工业废弃物的利用也逐渐成为研究的热点问题[4,5]。

我国铁矿石大多数为贫矿, 尾矿排出量巨大, 不仅占用大量土地, 也给生态环境和人们的人身和财产安全带来严重威胁, 发生在山西襄汾县的“9.8”尾矿垮坝事故令人触目惊心。高硅鞍山型铁尾矿是铁尾矿中占有比例最大的一种类型, 该类铁尾矿中含硅量高, 有的含SiO2量高达83%, 这种类型的尾矿一般不含有价伴生元素, 平均粒度为0.04～0.2mm。属于这类尾矿的选矿厂有本钢南芬、歪头山, 鞍钢东鞍山、齐大山、弓长岭、大孤山, 首钢大石河、密云、水厂, 太钢峨口, 唐钢石人沟等[6]。本研究以鞍钢尾矿为主要原料, 利用碳热还原法合成以SiC为主的复合粉体, 为尾矿的高效利用探索一条新的途径, 从而为节约土地资源, 保护生态环境作出贡献。

1 实验

实验以鞍钢高硅铁尾矿为主要原料, 通过计算配入不同量石墨作为还原剂。尾矿组成见表1。

混合料以无水乙醇为介质在聚氨酯球磨罐中湿混24h, 料浆于60℃烘箱中烘干, 充分干燥后再干混4h, 以确保原料充分混匀, 再经140MPa机压成型。素坯采用BN埋粉, 置于管式炉中进行常压烧结, 炉管中连续通入Ar, 并采用以下控温制度:室温60min至200℃, 200℃经200min至800℃, 保温30min, 然后以2～8℃/min的升温速率升温至1400～1500℃, 保温4～8h, 自然冷却至室温;产物在马弗炉中800℃保温4h, 烧去残存游离碳。

采用正交实验设计来研究合成 SiC 粉体的各影响因素。分别选取反应温度、配碳量、恒温时间、氩气流量等因素的3个水平作为考察对象。采用X射线衍射分析物相组成, 并以式 (1) 估计生成相含量, 用电子扫描显微镜 (SEM) 观察产物形貌。

式中: I′i、I″i为物相i的2个反射面对应衍射峰的绝对强度。

2 结果与讨论

2.1 Si-C-O系SiO2还原机理

普遍观点认为, 在高温、有过剩碳存在的条件下, 碳热还原法合成SiC的过程应当为:SiO2可被CO还原为SiO (反应式 (4) ) , 由于反应体系中存在大量过剩C, 使快速平衡反应式 (5) 持续进行, 提供间接还原剂CO。

反应式 (2) 的吉布斯自由能变化为:

Δrundefined

反应式 (3) 、 (4) 、 (5) 相应的ΔrG为:

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4个反应的ΔrGθ值见表2。

分析式 (7) - (9) 可得, 在实际体系中反应式 (2) - (5) 可同时满足热力学条件。令ΔrG3=0、ΔrG4=0, 可得CO2的平衡分压与SiO的平衡分压关系为:

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已知SiO平衡蒸气压与温度的关系式为:

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将式 (11) 代入式 (10) 可得图1中的实线, 实线上方为满足热力学条件区域, 下方为不满足热力学条件区域。

反应式 (5) 的速度远大于反应式 (3) , 即反应式 (5) 易处于平衡状态, 反应式 (3) 处于非平衡状态。当pCO/pθ=0.05及pCO/pθ=p/pθ<0.05时, 求解ΔrG3=0、ΔrG4=0, 可得图1中2个满足热力学条件区域 (阴影部分) 。合成机理的研究可作为选择原料组分及其它工艺参数的依据。

2.2 合成工艺参数

实验采用正交设计方法, 主要考察了4个因素的3个水平对生成产物的影响, 考虑到1400℃以下SiC产率较低, 而超过1500℃产率提高不明显, 因此选择了1400～1500℃进行研究, 所得实验结果如表3所示。

结果显示, 对合成SiC产物含量影响最大的因素是配碳量, 其次是反应温度, 保温时间和氩气流量的影响较小。实验9的SiC含量最高, 但从单个因素来考虑, 当保温时间为8h、氩气流量为0.6L/min时更有利于增加产物中SiC含量。因此, 参照实验9, 4个因素组合的最佳工艺参数修定为:配碳量5、反应温度1500℃、恒温时间8h、氩气流量0.6L/min。以下重点讨论配碳量和合成温度对最终产物的影响。

2.2.1 配碳量对产物的影响

正交实验结果表明, 配碳量对产物产率的影响最大。随配碳量的增加, 碳热还原反应越完全, 产物中SiC含量越多, 在配料过程中由于混合不均匀和C在反应过程中有一部分会因燃烧而随气流跑掉, 因此配碳时n (C) ∶n (SiO2) 的比值应大于理论值3, 但配碳量存在一个最佳值。本研究中, 当n (C) ∶n (SiO2) >5时, 如果继续增加配碳量, SiC产率反而会降低, 原因是过剩的C会作为一种稀释剂恶化反应条件。Chen等[8]的研究表明, 使用不同粒度的纯Si粉与碳黑合成的亚微米级β-SiC, 其平均产率高达94%, 当n (C) ∶n (Si) 从1.0增加到1.1时, 生成的β-SiC产率从93.16%增大到96.18%, 如果继续增加配碳量, 产率反而降低, 原因是过剩的C作为稀释剂恶化了反应条件。产物中SiO2的相对含量总体来说是随配碳量的增加而减少, 而产物中FexSiy相的含量是随配碳量的增加呈现出不同程度的增减。

图2为1500℃、恒温8h、氩气流量0.6L/min时不同配碳量条件下SiC、SiO2和FexSiy的相对含量变化图。由图2可知, 当n (C) ∶n (SiO2) <5时, 随配碳量的增加, SiC产率的提高较明显, FexSiy的含量则没有明显的变化规律, 但总体波动不大。碳热还原法合成SiC的产率和相结构在很大程度上依赖于参加反应的C的形态和性能。Narciso等[9]分别利用4种不同类型的石油焦炭和3种冶金焦炭碳热还原SiO2, 通过分析这些焦炭的物理特征如粒径、孔隙度、比表面积以及灰分发现, SiC 产率受焦炭的粒度和内部晶体结构的影响很大, 这是因为对于气相扩散反应而言, 结晶良好和孔隙率低的焦炭能更好地与中间产物SiO气体接触, 从而有利于反应的进行。另外, 原料中的碳还会影响SiO2结构的稳定性, 从而影响产率。

2.2.2 合成温度

合成温度对SiC产率有较大影响, 升高合成温度可促使碳热还原反应的进行, 有利于SiC相的生成。在标准状态下SiC只有在较高的温度下才能生成, 但此合成体系的主要原料为铁矿尾矿, 杂质含量较高, 杂质相通过改变体系的热力学活度而改变了相平衡关系, 促进了体系中液相的生成, 使SiC可以在较低的温度下生成。Lin等[10]分别利用硅胶和石英、碳黑和酚醛树脂为原料合成了β-SiC, 结果发现, 不论哪种原料, β-SiC都是在1300℃时开始生成, 当温度达到1500℃时, SiC含量最高。正交实验结果显示, 当温度从1400升高到1500℃时, SiC含量有明显提高, SiO2与C反应生成SiC属于气相扩散反应, 反应温度升高, 加快了气相扩散速率, 从而使反应较易进行。

图3为不同烧结温度保温8h后产物的X射线衍射图。图3显示, 1300℃时仅有少量SiC生成, 产物中主要晶相为SiO2;1400℃时SiC相迅速增加, 但产物中尚含有大量SiO2相;1500℃时产物中的主晶相为β-SiC, 杂质相对含量降低, 整个还原过程进行得比较充分, 故1500℃是比较理想的合成温度。

从正交实验结果来看, 保温时间和氩气流量对产物的影响不是特别明显。此外, 坯体成型压力也对产物的生成有一定影响, 压力过小颗粒间接触不紧密, 不容易发生反应;压力过大, 反应过程中不利于气体的排出, 也会阻碍反应的发生。

2.3 产物分析

图4为相同配方、不同合成温度合成的产物的XRD图谱。图4显示, 无论合成温度高低, 产物中均含有一定量的FexSiy, 这主要是由于原料中较多的Fe2O3与SiO2反应形成了Fe和Si固溶体。1250℃时, 产物中的主要晶相为SiO2、FeSi、FeSi2;1500℃时, 产物以SiC为主要晶相, 杂质固溶体中的FeSi2转变为FeSi且相对含量降低, 说明更高温度下原料中的Si更多地生成了SiC, 而且Fe、Si固溶体的形成温度低于SiC的生成温度, 合成过程中Fe、Si固溶体先于SiC产生。按照Guterl等[6]的两步合成理论, 先是固态SiO2与固态C反应生成气态SiO和CO, 此时大量SiO2会与Fe2O3发生固溶反应形成不同组成的Fe和Si固溶体;然后气态SiO再与固态C反应生成固态SiC和气态CO, 气态SiO的不断减少影响了液相平衡状态, 从而导致固溶杂质产生变化。

FexSiy的存在会降低SiC的抗磨损性能和蠕变性能[10], 但同时也可以改善材料的热导性能。文献[11]报道, Fe2O3是碳热原法合成SiC的良好催化剂。在SiC合成过程中, Fe2O3有两方面的作用:一方面Fe2O3可以为SiO2与C的反应提供更多的表面积, 加速反应的进行, 提高SiC的产率;另一方面Fe2O3、SiO2和C可以形成FeSi和FeSi2合金, 从而消耗原料中的SiO2降低SiC的产率。当原料中Fe2O3含量较少时, 生成的FeSi和FeSi2合金也较少, 前者起主导作用;但当Fe2O3的含量增加时就会因消耗过多的SiO2而对合成反应产生负作用。因此, 原料中Fe2O3的含量应存在一个最佳值。Narciso-Romero等[10]利用天然稻壳合成SiC研究发现, Fe2O3作催化剂可以缩短合成反应时间, 但生成的FeSi固溶体会使SiC粉末的性能降低。文献[10]曾研究了相关杂质对碳热还原SiO2合成SiC的影响, 结果表明, 原料中的碱和碱土金属对SiC的转化率没有明显影响, 而Al2O3对合成反应不产生影响。在反应过程中碱土金属可与SiO2形成液态玻璃质使样品中SiO2与C的接触更加紧密, 从而有利于合成反应的进行。由此看来, 原料中存在Fe2O3是有利有弊的, 它对合成过程的具体影响有待于进一步研究, 原料中其它杂质对合成过程的影响不大。

图5为产物的电子显微扫描照片。从图5中可以看出, 合成粉体晶粒存在多种几何形状, 形状相似的晶粒形成各自的聚集体, 其中SiC晶粒多以片状、柱状、球状形式存在, 并且晶粒表面比较光滑, 晶粒的尺寸分布并不均匀, 从几微米至十几微米均有分布。产物中也存有少量细小的针状晶粒, 这可能是SiO (g) 与CO (g) 发生气-气反应的结果[12]。

3 结论

(1) 以高硅铁尾矿为主要原料, 利用碳热还原法合成了以SiC为主的复合粉体, 分析了Si-C-O体系中SiO2的还原机理。 (2) 产物中β-SiC为主晶相, 其次为FexSiy和SiO2。合成SiC粉体过程中, 最主要的影响因素是配碳量, 其次是反应温度;在保证配碳过量的情况下, 保温时间和氩气流量对合成产物的影响不是很明显。合成SiC的最佳工艺参数为:n (C) ∶n (SiO2) =5, 反应温度1500℃, 恒温时间8h, 氩气流量0.6L/min。 (3) 产物晶粒存在多种几何形状, 其中SiC晶粒多以片状、柱状、球状形式存在, 并且晶粒表面比较光滑, 晶粒的尺寸分布不均匀。

摘要：以高硅铁尾矿为主要原料, 利用碳热还原法合成了SiC粉体。分析了合成过程的反应机理, 探讨了配碳量和合成温度对合成过程的影响。结果表明, 最终产物中β-SiC为主晶相, FexSiy为次晶相;影响合成SiC粉体最主要的因素是配碳量, 其次是反应温度;在保证配碳过量的情况下, 保温时间和氩气流量对合成产物的影响不是很明显;产物晶粒存在多种几何形状, 其中SiC晶粒多以片状、柱状、球状形式存在, 并且晶粒表面比较光滑, 晶粒的尺寸分布不均匀。合成SiC的最佳工艺参数为:n (C) :n (SiO2) =5, 合成温度1500℃, 恒温时间8h, 氩气流量0.6L/min。

关键词：高硅铁尾矿,SiC粉体,碳热还原

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低硅铁尾矿制微晶玻璃的试验研究 篇5

关键词：低硅铁尾矿,微晶玻璃,制备,烧结法

引 言

据2008年黑色冶金矿山统计年报,全国铁矿选矿厂入选原矿量为9亿t,排出的尾矿量达6亿t,占入选矿石量的66.67%。目前,我国的尾矿综合利用率只有7%,堆存的铁尾矿量高达50亿t,铁尾矿的产量大而利用率低。用铁尾矿成功制备微晶玻璃,目前基本上停留在高硅区(SiO2>70%),对于低硅区的铁尾矿制备微晶玻璃基本上仍属空白。

微晶玻璃(Glass-Ceramics)又称为玻璃陶瓷或微晶陶瓷,是通过加入晶核剂等方法,经过一定的热处理条件使玻璃受控晶化而制得的一种含有大量微晶体的多晶固体材料。微晶玻璃的结构和性能与陶瓷和玻璃均不相同,其性质取决于微晶陶瓷相的矿物组成和微观结构以及玻璃的化学组成,因而它集中了陶瓷和玻璃的特点,具有较低的热膨胀系数,较高的机械强度,显著的耐腐蚀、抗风化能力及良好的抗热震性能。与传统玻璃相比,其软化温度、热稳定性、化学稳定性、机械强度、硬度比较高,并具有一些特殊的性能;与陶瓷相比,它的显微结构均匀致密、无气孔、表面光洁、制品尺寸准确并能生产特大尺寸的制品。它不仅可以替代工业及建筑业的传统材料,而且将开辟全新的应用领域,因此微晶玻璃是一种特殊材料。

铁尾矿因含有制备微晶玻璃所需的CaO,MgO,Al2O3,SiO2等化学成分,根据铁尾矿中的化学成分及含量,可以充分利用铁尾矿制备各种性能的微晶玻璃。既可以使废弃资源获得了再利用,保护环境,又提高了材料的技术含量和附加值。

本试验研究以安徽低硅铁尾矿为主要原料,在分析原料成分的基础上,设计基础玻璃的基本组成,确定低硅铁尾矿微晶玻璃的最佳工艺参数。通过加入不同种类和数量的晶核剂和引入不同数量的尾矿,采用烧结法成功研制出低硅铁尾矿微晶玻璃,并对试样的理化性进行了测试,测试结果表明,采用低硅铁尾矿为主要原料制备微晶玻璃是可行的。

1 试验研究

1.1 试验原料

以安徽低硅铁尾矿为试验原料,其化学组分分析见表1。

1.2 试验试剂与仪器

试验试剂:氧化铝,氧化镁,氢氧化钠,均为分析纯。

试验仪器:电阻炉YFX2/160-YC,模具,压力机和牛力牌制样机。

1.3 试验方法

采用熔制、水淬、热处理等工艺制取微晶玻璃,试验工艺流程见图1。

2 结果及讨论

2.1 低硅铁尾矿微晶玻璃的组成设计

2.1.1 主晶相的确定

铁尾矿的化学组成分析结果表明,其主要组分为CaO、Al2O3、SiO2和Fe2O3、MgO,因此确定基础玻璃属于CaO-MgO-Al2O3-SiO2四元系统。在这个四元系统中,可能形成的晶相主要有硅灰石、透辉石和黄长石。各种矿相有不同的物化性能,透辉石因具有较高的机械强度、良好的耐磨性、化学稳定性和热稳定性,故选择透辉石(CaMg(SiO3)2)为本研制的微晶玻璃的主晶相。

2.1.2 基础玻璃成分组成设计

根据所查文献资料和以往实际工作经验,本试验以MgO质量分数固定为10%的CaO-Al2O3-SiO2系统相图为依据来确定基础玻璃成分的组成范围。在CaO-MgO-Al2O3-SiO2的四元系统中对于以析出透辉石为主晶相的玻璃,亚稳分相是促进玻璃微晶化的重要因素,宜把三元组成选择在亚稳分相区及其附近。但此类玻璃具有料性短,易析晶的特点。为了使设计的玻璃在成型时不析晶,综合考虑玻璃主体成分应在相图的最大共熔点附近,这样的熔融玻璃冷却时析晶温度最低。参照相图中无变量点所对应的组成及低共熔点平衡温度,结合预定的性能要求,调整各氧化物的含量,确定低硅铁尾矿微晶玻璃组成范围,其组成范围见表2,设计基础玻璃配方见表3。为了降低成本,本试验设计的基础玻璃配方中所需要引入的物质CaO、MgO、Na2O、K2O分别用生石灰、轻质氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾替代。

2.2 基础玻璃熔制工艺参数的确定

玻璃熔制是微晶玻璃生产最重要的环节之一。它是将配合料经高温加热熔融成符合要求的玻璃液的过程。常可根据熔制过程的不同实质分为五个阶段:硅酸盐形成阶段、玻璃形成阶段、澄清阶段、均化阶段和玻璃液冷却阶段。微晶玻璃同其他玻璃一样,要求熔制出来的玻璃液要很均匀。如果熔制出来的玻璃液均匀度差,就会在后续阶段出现晶化不均匀现象而产生内应力,造成微晶玻璃炸裂。所以基础玻璃的熔制过程对微晶玻璃的性能非常重要。

2.2.1 原料配制

按照配方表,各配方称取100克。在配料时,必须保证难熔原料尾矿、石英粉、生石灰与氢氧化钠密切接触,充分混合使其均匀,以改善熔制过程。

2.2.2 配料熔制

将混均匀的配料装入100mL的刚玉坩埚中,随后放入高温电阻炉熔制,熔制曲线示意图见图2。

玻璃液带有大量的气泡、条纹,玻璃的化学成分不均匀的阶段结束于1000℃。随后加热就是玻璃液的澄清和均化阶段。通过多次试验,最后确定在1100℃下玻璃熔制效果很好。

2.2.3 加料温度对基础玻璃熔制的影响

熔制过程中,玻璃形成的各阶段都是吸热反应,温度愈高反应速度愈快,另外原料愈细反应速度也愈快。因此,除了要选择高度均匀的玻璃液温度外,还应严格控制加料温度不宜过高,这是由于本试验所采用的铁尾矿熔点较低,若加料温度偏高,尾矿会迅速熔化,在没有充分与石英砂等难熔原料进行固相反应就会分层,从而使配料成分不均匀,导致熔制困难。不仅使玻璃偏离设计组成,而且会腐蚀电炉内的耐火材料。耐火材料若融入玻璃液,可能改变基础玻璃的成分,从而影响微晶玻璃的组成和制品的物化性能。通过多次试验,最后确定加料温度为1000℃最佳。

2.2.4 熔制结果

试验结果表明,基础玻璃的最佳熔制温度为1100℃。在此条件下进行了基础玻璃不同配方的熔制试验,试验结果见表4。

从表4中可以看出,在相同的熔制温度和熔制时间下,不同基础玻璃配方的熔制结果差别很大。配方6与配方7熔制效果较差,难溶且有颗粒出现。1、2、3号配方熔融效果较好,其中2号配方最理想,也是本试验研究以低硅铁尾矿为主要原料制取微晶玻璃的最佳结果。

2.3 熔体的水淬、研磨与成型

升温至设定的温度,保温1h后,用特制的夹钳夹出刚玉坩埚,把熔融的熔体迅速倒入装满水的铁桶中,熔体急局冷却越过析晶区转变成碎玻璃。1、2、3号配方熔融效果都较好,无气泡,粘度低,流动性好。再把碎玻璃装入XPM-120X3三头研磨机中研磨,到一定的粒度后把玻璃浆倒入托盘中,放入烘箱中烘干,最后分别取玻璃粉装入模具中,压制成坯体备用。

2.4 样品测试

以2号配方所制得的微晶玻璃为测试对象,进行了密度,耐酸、耐碱性失重率等物化性能的测试,测试结果分别见图3～5。

由图3～5可知:铁尾矿含量越少越易熔融,熔融效果较好,随着温度的增高,结晶致密性越好,反应越彻底,耐酸性耐碱性越好。本试验成功研制出铁尾矿含量为20%的微晶玻璃,而且颜色黑亮,光泽度好,表面光滑。

3 结 论

1.本试验成功利用低硅铁尾矿制备以透辉石为主晶相性能优良的微晶玻璃,为低硅铁尾矿的利用开辟了一个新的途径。

2.基础玻璃熔制工艺最佳参数为:加料温度为1000℃一次加料,1100℃下熔制1h。

3.通过对低硅铁尾矿成分的研究,选择微晶玻璃的主晶相为透辉石,在低硅铁尾矿中添加适量的氧化镁,将尾矿玻璃熔体变成Ca0-MgO-Al2O3-SiO2系统,有助于产生透辉石主晶相。在相图的基础上,确定基础玻璃的组成设计,并且尾矿的利用率达到20%。

4.利用低硅铁尾矿成功制备高性能、低成本的微晶玻璃,变废为宝,不仅具有巨大的社会效益和经济效益,更具有重要的环境意义。

参考文献

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硅铁项目 篇6

新疆某电石厂采用的干式发生器生产乙炔技术，水泥企业采用100%干排电石渣替代石灰石，进厂电石渣水分在3%～8%。在设计时考虑到硅铁不易粉磨，且据甲方反馈的信息，硅铁的价格在6 000～7 000元/t之间，如果能把电石渣中的硅铁收集下来，不仅能降低生料磨的损耗，而且能给企业带来显著的经济效益。按日产熟料3 000t，料耗为1.23，电石渣配比为80%，收集0.5%的硅铁计算，每天能收集14.76t硅铁。按6 000元/t计算，每天能增加约8.86万元的效益，每月就是265.8万元。经过与甲方沟通，设计时考虑到把硅铁分离出来，经过讨论，利用C1出口气体对电石渣进行烘干且分离硅铁。

工艺流程见图1。电石渣由带式输送机输送至三通分料阀, 一路经锁风阀进入干燥管, 另一路从提升机直接进入电石渣干粉库 (备用) 。由C1出口气体对干排电石渣进行烘干，在干燥管中电石渣呈悬浮状态且随着上升气体进入旋风分离器，进行气料分离后，再进入窑尾除尘器进行二次收尘。由于硅铁呈颗粒状且密度较大，在干燥管中直接沉落至底部，经锁风阀进入螺旋输送机，送至提升机，将硅铁提升至硅铁仓，后由汽车运送出厂。

硅铁项目 篇7

上世纪七十年代以前, 硅铁中硅的测定主要运用重量法, 1862年Stolba、1926年Trevere曾提出过氟硅酸钾容量法测定硅含量, 但都因为不稳定未能推广开来。现今, 国内外提出了许多实用的测定硅含量的方法, 如重量法、比色法、容量法、仪器分析法等测定方法, 但测定硅铁中硅含量的化学分析方法主要有重量法和氟硅酸钾容量法。采用重量法测定硅含量, 结果比较准确, 但费时, 对于大批量样品的测定, 无论是器皿还是测定速度, 都难以满足生产要求。现代仪器分析中, 用以准确测定硅铁中硅含量的仪器有X-荧光光度仪和能谱仪。电感耦合等离子光度分析仪也可用以间接测得硅的含量, 但都因为价格昂贵, 国内只有少数大型铁合金企业购有先进的分析仪器, 大多数中小型铁合金企业仍采用化学分析方法, 有的企业还停留在用比重分析测定硅含量的水平, 其测定结果难免会偏离硅的实际含量, 导致铁合金生产厂家和用户企业之间的质量异议不断发生。自中华人民共和国出入境检验检疫局行业标准SN/T1014.1-2001《出口硅铁中硅含量的测定氟硅酸钾容量法》发布以来, 企业更是找到了航标, 简便、快捷、准确, 而且同时能进行大批量样品测定, 达到了重量法难以达到的目的。所以目前, 全国各大工厂都在运用此法对硅铁中硅进行常规分析, 而且一直都在研究克服其中的许多缺点, 使这种测定方法延续下来, 笔者通过多年的积累, 现将一些实践经验整理出来, 与同行业人士交流。

2 方法原理

硅铁试样以硝酸和氢氟酸分解, 使硅转化为硅氟酸, 硅氟酸在有大量钾离子的存在下, 氟硅络离子形成氟硅酸钾沉淀, 沉淀以沸水水解, 产生等量的氢氟酸, 此氢氟酸用标准碱溶液滴定, 间接测定硅含量, 化学反应如下:

Fe Si+HNO3+HF褼H2Si F6

Si F62-+2K+褼K2Si F6↓

K2Si F6+3H2O褼2KF+H2Si O3+4HF

HF+Na OH褼Na F+H2O

3 操作步骤中的影响因素及注意事项

3.1 样品的溶解

称取0.1000g的试样, 置于塑料 (聚乙烯、聚四氟乙烯) 烧杯中。在称量前, 塑料杯一定要干燥, 否则试样遇水后析出胶体硅酸, 将使结果偏低。用硝酸和氢氟酸共同分解样品, 溶解样品时, 应注意氢氟酸应逐滴加入, 边摇边加, 使产生的反应热迅速扩散, 同时严禁将氢氟酸滴在试样集中的地方, 否则将产生浓的黄烟, 局部温升超过600℃, 使硅形成Si F4挥发损失。对于硅系列的铁合金, 由于硅及其它主要成分呈单质状态存在, 氢氟酸硝酸溶解试样时反应剧烈往往需要冷却, 对于硅呈化合物状态存在的样品, 还需要在加氢氟酸和加硝酸后加热, 如果不加热样品分解不完全。

3.2 生成氟硅酸钾的沉淀

杂质干扰最少是氟硅酸钾沉淀的最佳条件, 欲使Si F62-+2K+褼K2Si F6↓该反应进行到底, 得到完全的氟硅酸钾沉淀, K+、F-必须要有足够的浓度, 并在一定的环境与介质中生成。

(1) 氟离子和钾离子必须要有足够的浓度

氟离子和钾离子是氟硅酸钾沉淀的必要因素。氟离子和钾离子适当的过量有助于降低氟硅酸钾沉淀的溶解度, 可抑制氟硅酸钾沉淀的离解, 保证氟硅酸钾沉淀完全。一般F-的浓度要适当控制, 保证已生成的K2Si F6沉淀不复溶。所以本企业实验室为了达到使样品溶解完全又要控制F-的浓度之目的, 将氢氟酸的加入量控制为5ml。沉淀反应最好在饱和硝酸钾或饱和氯化钾溶液中进行, 加硝酸钾饱和液使氟硅酸钾沉淀时, 一定要控制氟硅酸钾沉淀的酸度为15%-25% (体积分数) , 硝酸钾加入量不够时, 氟硅酸钾沉淀不完全, 加入量过多, 致使溶液呈过饱和状态, 则又会使氟铝酸钾、氟钛酸钾生成沉淀而干扰测定, 同时大量固体硝酸钾存在也给沉淀的洗涤增加困难, 一般在25℃以下固体硝酸钾加4g或饱和溶液加20ml为宜, 使K+有足够高的浓度, 使氟硅酸钾沉淀完全, 如果反应生成氟硅酸钾沉淀不完全, 会造成结果偏低。

(2) 温度和时间也是不可忽视的因素

温度或氟硅酸钾沉淀放置时间也是不可忽视的, 氟硅酸钾溶解度随着温度的升高而增高, 在饱和硝酸钾或饱和氯化钾溶液中, 只有在室温小于35℃的条件下才可生成完全的氟硅酸钾沉淀, 温度高于35℃氟硅酸钾沉淀会不完全或复溶。本企业将实验室设在阴面, 加上北方天气气温较低, 室温一般控制在20℃左右, 在天气炎热的夏天, 气温和室温较高时, 在放入氟硅酸钾沉淀的水中放入冰块。还需注意一个问题, 就是在生成氟硅酸钾沉淀时, 需要搅拌30s-2min, 氟硅酸钾沉淀一经生成放置15-20min就可过滤, 放置时间过长, 铝离子产生干扰, 使测定结果偏高, 放置的时间不要超过1~2h, 否则沉淀会吸附杂质和共沉淀给测定结果带来误差。

(3) 沉淀的介质和酸度

介质可以是盐酸、硝酸或盐硝混合酸。在盐酸的介质中沉淀时, 铝、钛允许量较小, 沉淀速度较慢。但可允许大量铁、钙、镁共存;在硝酸介质中沉淀, 铝钛生成的氟铝酸钾和氟钛酸钾的溶解度比在盐酸中大, 因此减少铝钛的干扰, 但如果同时有大量钙存在时有影响。一般情况下使用纯硝酸效果较好, 氟硅酸钾沉淀可以完全, 一般酸度在3~4mol/L介质中进行 (这里的酸度是指硝酸) 。本企业硅铁产品中铝、钙、钛含量均不是太高, 所以使用浓硝酸, 而且要求硝酸用量需准确加入, 酸度过高, 会增加氟硅酸钾溶解度和分解作用;酸度过低, 会形成其它盐类氟化物沉淀, 干扰测定或使沉淀不完全。

(4) 其它影响因素

由于氟离子与玻璃生成氟硅化合物, 使用的烧杯、漏斗、搅棒等器皿, 均应是不被氢氟酸腐蚀的聚乙烯、聚四氟乙烯或其它塑料制品。

3.3 氟硅酸钾沉淀的过滤与洗涤

(1) 氟硅酸钾沉淀过滤分三个阶段:一是倾泻法, 尽可能把多的清液倒入漏斗中, 将烧杯中的沉淀作初步洗涤;二是把沉淀转移到漏斗中;三是洗涤漏斗上的沉淀, 漏斗中的液面不要超过滤纸高度的三分之二处或使液面离滤纸上边缘5mm, 洗涤烧杯、漏斗三次, 总体积不超过30ml (见表1) 。

从以上数据可以看出, 洗涤次数越多, 使测定结果偏低。

(2) 沉淀洗涤时为防止氟硅酸钾沉淀的溶解, 并保证氟硅酸钾沉淀既纯净又没有损失, 用氯化钾饱和的无水乙醇溶液或饱和硝酸钾溶液。因用无水乙醇量太大, 本企业实验用氯化钾与无水乙醇与水 (1:1) 配制的溶液做洗液也是可行的, 在洗涤时, 要少量多次全部转移沉淀, 洗净游离酸为止。氟硅酸钾沉淀在过滤、洗涤时, 操作要迅速, 同时要严格控制洗涤次数及洗液用量, 以防氟硅酸钾沉淀水解, 造成结果偏低。

3.4 氟硅酸钾的中和、水解及滴定

(1) 中和游离酸时, 加入氯化钾的乙醇溶液作保护液, 防止局部沉淀遇氢氧化钠时产生水解, 沉淀连同滤纸置于原烧杯中, 要小心搅碎为止, 才能用氢氧化钠滴定。

(2) 氟硅酸钾沉淀在热水中溶解后, Si F62-先离解为Si F4, 而Si F4迅速水解生成HF, Si F4的水解是吸热反应, 所以必须在热水中进行, 一般加入沸水使它水解, 并在热水浴中滴定。因为氟硅酸钾在水中的溶解度是随着温度的升高而增大 (见表2) 。

应按硅含量高低适当加入沸水, 硅含量在70%以下加150ml, 在70%以上加200ml, 保温80℃以上结果满意, 若室温较低应加大沸水量, 滴定时应快速加入中性沸水约150ml或200ml, 滴定过程中温度应保持在85℃左右, 以使水解反应进行完全, 并使滴定终点明显, 若温度太低会直接影响滴定终点的观察。

(3) 在滴定接近终点时, 应补加10g/l酚酞指示剂1.0ml左右, 这样指示剂量足, 便于观察到终点, 使结果准确, 减少系统误差。

3.5 分析试样

氟硅酸钾容量法虽然表面看起来就是样品溶解—生成K2Si F6—使K2Si F6溶解析出HF—以标准氢氧化钠溶液滴定—计算硅含量这样一个过程, 并不复杂, 实际应用时却必须注意一些关键的环节, 才能得到准确的测定结果。本企业实验室严格按照以上操作步骤及注意事项进行硅铁中硅的测定, 分析结果一直比较稳定、准确, 经多次与外商、顾客、商检机构对照检验结果, 检验结果都在分析误差允许范围之内。该方法在快速指导生产的同时, 也为销售部门提供了准确可靠的数据。

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