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1 概述
在鑄造生產(chǎn)中廣泛使用的球化劑是稀土鎂硅鐵合金。其中的鎂元素主要是以硅化鎂（Mg2Si）和氧化鎂（MgO）兩種形態(tài)存在。硅化鎂作為球化劑中的一個(gè)單獨(dú)相而存在,氧化鎂則作為稀土鎂硅鐵合金中的非金屬夾雜物而存在[1]。一些鑄造企業(yè)只對(duì)球化劑中的Mg元素進(jìn)行檢測(cè)，并作為其中有效Mg的含量。由于MgO對(duì)于球化不起作用，而傳統(tǒng)的Mg元素測(cè)定方法不能區(qū)分有效Mg和無(wú)效Mg的實(shí)際含量，所以在Mg元素達(dá)標(biāo)的前提下，MgO的存在直接減少了球化劑中有效Mg的含量，對(duì)球化過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量造成不良影響[2]。所以球化劑的生產(chǎn)過(guò)程中，控制氧化鎂的含量是一項(xiàng)十分重要的工作，而且球化劑中氧化鎂的含量也是檢驗(yàn)球化劑質(zhì)量的重要指標(biāo)。球化劑中MgO的測(cè)定方法主要有以下幾種：酸堿滴定法、EDTA容量法、分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法等，以下對(duì)幾種測(cè)定方法簡(jiǎn)要說(shuō)明，并對(duì)各種測(cè)定方法的選擇和應(yīng)用進(jìn)行討論。
2 球化劑中MgO的測(cè)定方法
2.1 酸堿滴定法
趙戍華[2]等人對(duì)酸堿滴定法進(jìn)行了仔細(xì)的試驗(yàn)和分析，他們以氯酚紅作指示劑,采用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)滴定鈣鎂合量,之后運(yùn)用EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定試樣中CaO的含量，并從鈣鎂合量中扣除。經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋葘?duì)，該方法與原子吸收法測(cè)定平均值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)3%。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[13]進(jìn)一步介紹,酸堿滴定法中，使用硝酸鋇的效果比氯化鋇更好,主要原因是NO3-不會(huì)促進(jìn)鉻酸對(duì)鎂元素的發(fā)生作用。
2.2 EDTA容量法
李勝天[9]等人采用將試液加熱冒高氯酸煙再滴加鹽酸“飛鉻”后蒸干的方法 ,其中鈣元素的干擾采用加酒石酸鉀鈉的方法消除,其他元素的干擾則加入相應(yīng)掩蔽劑以消除影響,終用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，以鉻黑T作為指示劑。
楊建衛(wèi)[10]等人通過(guò)試驗(yàn)，提出了在重鉻酸鉀介質(zhì)中直接用EDTA滴定鎂元素含量的理論，并采用試驗(yàn)確定了球化劑中氧化鎂相的提取條件以及干擾元素的消除方法，改進(jìn)后的方法簡(jiǎn)單，快捷，重現(xiàn)性好。
李廣路[11]張秀明等[16]采用EDTA直接快速測(cè)定浸出液中的鎂，方法操作簡(jiǎn)單、分析速度較快，無(wú)需貴重儀器，且滴定終點(diǎn)也不難觀察，
夏岫云[12]用EDTA 絡(luò)合滴定法測(cè)定稀土鎂硅鐵中氧化鎂含量。試樣經(jīng)重鉻酸鉀溶解、浸取、分離,在PH10時(shí),以鉻黑T為指示劑, EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液定量對(duì)鈣、鎂合量鉻合滴定。在PH≥12 時(shí),以鈣試劑為指示劑,EDTA標(biāo)液定量滴定鈣量,同時(shí)做空白試劑試驗(yàn),用差減法計(jì)算氧化鎂量。方法特點(diǎn):不必?fù)]鉻,EDTA滴定,終點(diǎn)明確,結(jié)果的精密度好,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.52%以內(nèi),測(cè)定氧化鎂的范圍為0.30%～3.00%。方法簡(jiǎn)單快速,具有良好的應(yīng)用前景。
2.3電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[3]
該方法測(cè)定稀土鎂硅鐵合金中的氧化鎂只在GB/T16477.3-2010中見(jiàn)到，在其它文獻(xiàn)中尚未見(jiàn)介紹。GB/T16477.3-2010 《稀土硅鐵合金及鎂硅鐵合金化學(xué)分析方法 第3部分:氧化鎂含量的測(cè)定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》規(guī)定：試樣用重鉻酸鉀溶液浸取分離，在稀鹽酸介質(zhì)中，采用等離子發(fā)射光譜儀，在波長(zhǎng)280.270 nm處，測(cè)定氧化鎂的含量。方法的重復(fù)性限（r）為2.8×Sr，再現(xiàn)性限（R）為2.8×Sr，并規(guī)定了實(shí)驗(yàn)室間分析結(jié)果允許差標(biāo)準(zhǔn)。
2.4 原子吸收光譜法
GB/T16477.3-1996[4]、趙戍華等[2]和張峻等[5]分別采用原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定，鋁的干擾加氯化鍶溶液消除，鈣不干擾測(cè)定。原子吸收光譜法測(cè)定條件如下表1：
表1 原子吸收光譜法測(cè)定稀土鎂硅鐵合金中氧化鎂的條件
儀器 類型 |
燈高（mm） |
燈電流（mA） |
空氣流量（L/min） |
乙炔流量（L/min） |
狹縫（nm） |
波長(zhǎng)（nm） |
線性范圍（ug/ml） |
文獻(xiàn) |
PE-3030 |
8.5-9.0 |
6.0 |
14.0 |
2.0 |
0.7 |
285.2 |
0-0.60 |
[4] |
401 |
8.0 |
4.0 |
5.5 |
1.0 |
0.21 |
285.2 |
0.2-0.8 |
[5] |
WFX-110 |
6.5 |
1.2 |
10.0 |
1.5 |
0.20 |
285.2 |
0.16-0.8 |
[6] |
2.5 分光光度法
凌樹榮[6]選用偶氮氯磷I為顯色劑,用光度法直接測(cè)定氧化鎂中的鎂,在 0.02 %的重鉻酸鉀溶液中測(cè)定鎂無(wú)需分離，鉻的影響用空白試驗(yàn)及褪色后試液作參比扣除,鈣的干擾用EGTA-Pb溶液進(jìn)行掩蔽，分析的標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于0.026 %。
陸光、王景德[7]詳細(xì)介紹了“偶氮氯磷Ｉ分光度法”測(cè)定球化劑中MgO之方法,試驗(yàn)表明，該方法測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
薛孝民等[8]采用重鉻酸鉀分離氧化鎂體系,試驗(yàn)了大量重鉻酸鉀存在下,鎂(Ⅱ)與偶氮氯膦Ⅰ的顯色條件,研究了制樣條件對(duì)測(cè)定氧化鎂的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,測(cè)定誤差主要來(lái)源于取樣、制樣及氧化鎂的分離，建立了稀土鎂硅鐵合金中氧化鎂的偶氮氯膦Ⅰ光度測(cè)定法，方法的RSD為6.67%。
3 討論
3.1 關(guān)于試樣的采取和制備及氧化鎂的提取方法
要想獲得正確的分析結(jié)果，步是必須正確的制備試樣和完全提取出合金中的氧化鎂。因重鉻酸鉀溶液比鉻酸具有更多的優(yōu)點(diǎn),如酸度小、性質(zhì)穩(wěn)定等,因此在提取氧化鎂相時(shí)應(yīng)采用其作浸取劑[14]。提取氧化鎂的方法和步驟，GB/T16477.3-2010中已有詳細(xì)規(guī)定，并且是可行的，必須遵守。所有其它不同的分析方法不應(yīng)也無(wú)必要對(duì)提取氧化鎂的方法再做無(wú)謂的研究，提取氧化鎂的方法和步驟都必須統(tǒng)一到GB/T16477.3-2010中的規(guī)定。但由于該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣的采取和制備方法未作明確規(guī)定，薛孝民等[8]根據(jù)《鐵合金化學(xué)分析用試樣的采取和制備》中的規(guī)定稀土鎂硅鐵合金試樣的粒度不能超過(guò)0.16mm[15]，試驗(yàn)了手工研磨及盤式振動(dòng)磨的振動(dòng)時(shí)間對(duì)試驗(yàn)的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明,機(jī)械振動(dòng)研磨制樣鎂被氧化較嚴(yán)重,測(cè)定結(jié)果偏高，因此為避免鎂被氧化,試樣應(yīng)經(jīng)手工研磨,使粒度小于0.15mm,樣品存放于干燥器中備用，避免被空氣氧化。
3.2 各種分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)
電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[3]和原子吸收光譜法[4][5][6]干擾少且操作簡(jiǎn)單，但由于這兩種檢測(cè)設(shè)備價(jià)格較貴，特別是電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀價(jià)格昂貴，其使用受到很大限制。楊建衛(wèi)[10]、李廣路[11]、夏岫云[12]分別介紹的EDTA滴定法不用除鉻，在重鉻酸鉀介質(zhì)中直接用EDTA滴定鎂量，方法簡(jiǎn)單、快速，滴定終點(diǎn)也不難觀察，具有較高的實(shí)用性。李勝天[9]介紹的EDTA滴定法由于須進(jìn)行除鉻,以改善終點(diǎn)觀察,從而使分析手續(xù)繁雜且污染環(huán)境，目前已不使用。 酸堿滴定法[2]是采用鉻酸溶樣，因鉻酸的酸度（PH2）比重鉻酸鉀溶液的酸度（PH5）高，所以有可能將合金鎂相中的鎂溶下少許，影響分析結(jié)果，目前此法已被淘汰。分光光度法[6][7][8]也不用除鉻，操作比較簡(jiǎn)單、分析速度也較快，無(wú)需貴重儀器，實(shí)用性較強(qiáng)。
3.3 分析方法的具體選擇和應(yīng)用
楊建衛(wèi)[10]、李廣路[11]、夏岫云[12]分別介紹的不用除鉻的EDTA滴定法以及分光光度法[6][7][8]，均具有操作簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，完全能在日常分析中使用，具有較大的實(shí)用價(jià)值。但如果供需雙方對(duì)氧化鎂的測(cè)定結(jié)果有異議，需要進(jìn)行仲裁分析，則必須按GB/T16477.3-2010規(guī)定的方法進(jìn)行，當(dāng)然也可使用雙方都協(xié)商認(rèn)可的分析方法進(jìn)行檢驗(yàn)。
