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純鐵分析方法

發布時間:2023-01-04 06:11:08

⑴ 誰知道鋼和鐵有什麼區別鐵怎麼煉成的鋼鋼和鐵分別有什麼性質主要的成分及分析方法是什麼詳細點

鐵是一種元素,純鐵很軟,日常生活中幾乎不使用純鐵。
鋼是一種合金,它主要由鐵和碳組成。
不同的含碳量會使鋼的性能有很大差異,可以分為高碳鋼中碳鋼和低碳鋼。
低碳鋼抗剪性能良好,屬於塑形材料。高碳鋼抗拉能力良好,屬於脆性材料。
把鐵煉成鋼是一件很復雜的事情,其中鐵元素經過了多個狀態的轉變這就不多說了。
簡單的說就是把鐵融化,然後在隔絕氧氣的環境下滲碳最後煉成鋼。

⑵ 任務鐵礦石分析方法的選擇

任務描述

在岩石礦物分析工作中,元素及其化合物的掩蔽、分離和測定都是以它們的分析化學性質為基礎的。所以,討論和研究它們的分析化學性質是極其必要的。本任務對鐵的化學性質、鐵礦石的分解方法、鐵的分析方法選用等進行了闡述。通過本任務的學習,知道鐵的化學性質,能根據礦石的特性、分析項目的要求及干擾元素的分離等情況選擇適當的分解方法,學會基於被測試樣中鐵含量的高低以及對分析結果准確度的要求不同而選用適當的分析方法,能正確填寫樣品流轉單。

任務分析

一、鐵在自然界的存在

鐵在自然界(地殼)分布很廣,也是最常用的金屬,約佔地殼質量的5.1%,居元素分布序列中的第四位,僅次於氧、硅和鋁。它的最大用途是用於煉鋼;也大量用來製造鑄鐵和煅鐵。鐵和其化合物還用作磁鐵、染料(墨水、藍曬圖紙、胭脂顏料)和磨料(紅鐵粉)。但由於鐵很容易與其他元素化合而成各種鐵礦物(化合物)存在,所以地殼中很少有天然純鐵存在。我們所說的鐵礦石是指在現代技術條件下能冶煉出鐵來而又經濟的鐵礦物。

鐵礦石從主要成分上劃分至少可以分為:赤鐵礦,主要有效成分Fe2O3;褐鐵礦,主要有效成分mFe2O3·nH2O;磁鐵礦,主要有效成分Fe3O4;菱(黃)鐵礦,主要有效成分FeCO3(Fe2S3);純鐵礦,主要有效成分單質鐵;以及上述礦藏的混生礦或與其他黑色金屬的伴生礦。鐵精礦中鐵的含量(品位)大小直接決定著鐵的產量,所以生產中特別注重鐵礦石的含量。鐵精礦中鐵含量的大小的主要測定方法有EDTA配位滴定法、重鉻酸鉀容量法。鐵礦石中全鐵含量的測定,目前國內外主要採用重鉻酸鉀容量法。

二、鐵的分析化學性質

(一)鐵的化學性質簡述

鐵(Fe),原子序數26,相對原子質量55.847,鐵的密度為7.9g/cm3,鐵有多種同素異形體,如α鐵、β鐵、γ鐵、σ鐵等。鐵是比較活潑的金屬,在金屬活動順序表裡排在氫的前面。常溫時,鐵在乾燥的空氣里不易與氧、硫、氯等非金屬單質起反應,在高溫時,則劇烈反應。鐵在氧氣中燃燒,生成Fe3O4,熾熱的鐵和水蒸氣起反應也生成Fe3O4。鐵易溶於稀的無機酸和濃鹽酸中,生成二價鐵鹽,並放出氫氣。在常溫下遇濃硫酸或濃硝酸時,表面生成一層氧化物保護膜,使鐵「鈍化」,故可用鐵製品盛裝濃硫酸或濃硝酸。鐵是一變價元素,常見價態為+2價和+3價。鐵與鹽酸、稀硫酸等反應時失去兩個電子,成為+2價。與Cl2、Br2、硝酸及熱濃硫酸反應,則被氧化成Fe3+。鐵與氧氣或水蒸氣反應生成的Fe3O4,可以看成是FeO·Fe2O3,其中有1/3的Fe為+2價,另2/3為+3價。鐵的+3價化合物較為穩定。鐵的化合物主要有兩大類:亞鐵Fe(Ⅱ)和正鐵Fe(Ⅲ)化合物,亞鐵化合物有氧化亞鐵(FeO)、氯化亞鐵(FeCl2)、硫酸亞鐵(FeSO4)、氫氧化亞鐵[Fe(OH)2]等;正鐵化合物有三氧化二鐵(Fe2O3)、三氯化鐵(FeCl3)、硫酸鐵[Fe2(SO43]、氫氧化鐵[Fe(OH)3]等。

Fe2+呈淡綠色,在鹼性溶液中易被氧化成Fe3+。Fe3+的顏色隨水解程度的增大而由黃色經橙色變到棕色。純凈的Fe3+為淡紫色。Fe2+和Fe3+均易與無機或有機配位體形成穩定的配位化合物。

(二)亞鐵的氧化還原性質

在鹼性溶液中亞鐵極易被氧化,空氣中的氧就可以將其氧化為Fe3+

4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3

與此同時,有少量的亞鐵還可發生歧化作用而形成Fe3+和Fe0。亞鐵鹽在中性溶液中被空氣中的氧氧化時,其速度遠較在酸性溶液中為快,在醇溶液中其氧化速度較在水溶液中為快;在反應過程中,pH、溫度及鹽類等條件對反應均有影響。反應結果往往有鹼式鹽生成:

4Fe2++O2+2Cl-→2FeOCl+2Fe3+

在酸性溶液中的亞鐵比在鹼性或中性溶液中穩定得多。氫離子濃度越大,其氧化反應越不容易進行。因此,要氧化酸性溶液中的亞鐵成為Fe3+,必須採用相當強的氧化劑。許多具有強氧化性的含氧酸鹽,如高錳酸鹽、重鉻酸鹽、釩酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽等,均可在酸性環境中氧化亞鐵為氧化鐵。其中高錳酸鹽、重鉻酸鹽等可配成標准溶液直接滴定亞鐵。

(三)三價鐵的氧化還原性質

三價鐵是鐵的最穩定狀態。在酸性溶液中,三價鐵是緩和的氧化劑,一般情況下只有較強的還原劑才能將它還原。這些還原劑有硫化氫、硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、氯化亞錫、碘化鉀、亞鈦鹽、亞汞鹽、金屬鋅或鋁以及一些有機還原劑如鹽酸羥胺、抗壞血酸、硫脲等。其中硫酸亞鈦、硝酸亞汞可用來直接滴定三價鐵,氯化亞錫在鐵的容量法中的應用亦為大家所熟知。

(四)鐵的配位性質

1.鐵的無機配合物

三價鐵和亞鐵的硫酸鹽都可與硫酸鹽或硫酸銨形成復鹽。其中最重要的是(NH42SO4·FeSO4·6H2O。此復鹽的亞鐵的穩定性較大,在分析中可用它來配製亞鐵的標准溶液。三價鐵的復鹽中,鐵銨釩(NH4Fe(SO42·12H2O)也常被用來配製三價鐵的標准溶液。

鐵離子和亞鐵離子可分別與氟離子、氯離子形成配位數不同的多種配合物。分析中常利用[FeF63-配離子的形成以掩蔽Fe3+,在鹽酸溶液中Fe3+與Cl-形成的配離子為黃色,可藉以粗略判定溶液中Fe3+的存在。

鐵離子與硫氰酸根離子形成深紅色配合物。此反應可用於Fe3+的定性分析和比色法測定。

在過量磷酸根離子存在下,鐵離子可形成穩定的無色配離子,在分析中可藉此掩蔽Fe3+。此外,在用磷酸分解鐵礦石的過程中,也利用了三價鐵與磷酸根離子形成穩定配合物的反應。

2.鐵的有機配合物

EDTA與三價鐵的配位反應應用十分廣泛。亞鐵的EDTA配合物不如三價鐵的EDTA配合物穩定,因此在分析中主要應用三價鐵與EDTA的配位反應以掩蔽Fe3+或進行容量法測定。

鄰啡羅啉與亞鐵離子形成較穩定的紅色配合物,反應的靈敏度很高,可用於亞鐵的分光光度法測定。

其他的許多配位劑,如銅試劑、三乙醇胺、檸檬酸鹽、酒石酸鹽等與三價鐵離子形成配合物的反應,在分離、掩蔽中都有應用。

三、鐵礦石的分解方法

鐵礦石的分解,通常採用酸分解和鹼性熔劑熔融的方法。酸分解時,常用以下幾種方法:

(1)鹽酸分解:鐵礦石一般能為鹽酸加熱分解,含鐵的硅酸鹽難溶於鹽酸,可加少許氫氟酸或氟化銨使試樣分解完全。磁鐵礦溶解的速度很慢,可加幾滴氯化亞錫溶液,使分解速度加快。

(2)硫酸-氫氟酸分解:試樣在鉑坩堝或塑料坩堝中,加1∶1 硫酸10 滴、氫氟酸4~5mL,低溫加熱,待冒出三氧化硫白煙後,用鹽酸提取。

(3)磷酸或硫-磷混合酸分解:溶礦時需加熱至水分完全蒸發並出現三氧化硫白煙後,再加熱數分鍾。但應注意加熱時間不能過長,以防止生成焦磷酸鹽。

目前採用鹼性熔劑熔融分解試樣較為普遍。常用的熔劑有碳酸鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉和氫氧化鉀等在銀坩堝、鎳坩堝或高鋁坩堝中熔融。用碳酸鈉直接在鉑坩堝中熔融,由於鐵礦中含大量鐵會損害坩堝,同時鉑的存在會影響鐵的測定,所以很少採用。

在實際應用中,應根據礦石的特性、分析項目的要求及干擾元素的分離等情況選擇適當的分解方法。對於含有硫化物和有機物的鐵礦石,應將試樣預先在550~600℃溫度下灼燒以除去硫及有機物,然後以鹽酸分解,並加入少量硝酸,使試樣分解完全。

四、鐵的分析方法

(一)重鉻酸鉀容量法

(1)無汞重鉻酸鉀容量法:試樣用硫酸-磷酸混酸溶解,加入鹽酸在熱沸狀態下用氯化亞錫還原大部分三價鐵。在冷溶液中以鎢酸鈉為指示劑,滴加三氯化鈦還原剩餘三價鐵,並稍過量,在二氧化碳氣體保護下,用重鉻酸鉀氧化過量三氯化鈦,以二苯胺磺酸鈉為指示劑,用重鉻酸鉀標准溶液滴定到終點。根據消耗的重鉻酸鉀標准溶液的體積計算試樣中全鐵百分含量。

(2)有汞重鉻酸鉀容量法:在酸性溶液中,用氯化亞錫將三價鐵還原為二價鐵,加入氯化汞以除去過量的氯化亞錫,以二苯胺磺酸鈉為指示劑,用重鉻酸鉀標准溶液滴定至紫色。反應方程式:

岩石礦物分析

岩石礦物分析

岩石礦物分析

經典的重鉻酸鉀法測定鐵時,採用氯化亞錫將溶液中的Fe3+還原為Fe2+。然後用氯化汞除去過量的氯化亞錫,汞鹽會造成污染,因此中國在20世紀60年代以來發展了「不用汞鹽的測鐵法」。

(二)EDTA配位滴定法

鐵礦石經濃鹽酸溶解,低溫加熱直至溶解完全後冷卻,加水將溶液稀釋至一定濃度,再加入硝酸和氨水調節溶液pH=1.8~2,以磺基水楊酸為指示劑,用EDTA標液滴定,終點由紫紅色變為亮黃色。

本法與經典法對鐵礦石中全鐵量測試結果准確度、精密度是一致的,本法可以避免因為加入HgCl2溶液而造成環境污染,有害於人的身體健康的弊病,且本法操作比經典法簡便,完全可以採用。

(三)鄰啡羅啉比色法

以鹽酸羥胺為還原劑,將三價鐵還原為二價鐵,在pH=2~9的范圍內,二價鐵與鄰啡羅啉反應生成橙紅色的配合物[Fe(Cl2H8N232+,藉此進行比色測定。其反應如下:

4FeCl3+2NH2OH·HCl→4FeCl2+N2O+6HCl+H2O

Fe2++3Cl2H8N2→[Fe(Cl2H8N232+(橙紅色)

這種反應對Fe2+很靈敏,形成的顏色至少可以保持15天不變。當溶液中有大量鈣和磷時,反應酸度應大些,以防CaHPO4·2 H2O沉澱的形成。在顯色溶液中鐵的含量在0.1~6mg/mL時符合Beer定律,波長530 nm。

(四)原子吸收光譜法

利用鐵空心陰極燈發出的鐵的特徵譜線的輻射,通過含鐵試樣所產生的原子蒸汽時,被蒸汽中鐵元素的基態原子所吸收,由輻射特徵譜線光被減弱的程度來測定試樣中鐵元素的含量。鐵的最靈敏吸收線波長為248.3nm,測定下限可達0.01mg/mL(Fe),最佳測定濃度范圍為2~20mg/mL(Fe)。

(五)X射線熒光分析法

X射線熒光光譜分析法具有分析速度快、試樣加工相對簡單、偶然誤差小及分析精度高的特點,已廣泛應用於各種原材料的分析中,並逐步應用於鐵礦石的分析中。但由於鐵礦石成分非常復雜,主成分含量較高,變化范圍大,使基體變化大,對X射線熒光分析造成不利影響,致使在用通常壓片法進行鐵礦石分析時,其准確度不如化學法高。採用玻璃熔片法對樣品進行熔融稀釋處理,可以有效地消除熒光分析中的基體效應,提高熒光分析的准確度。

X射線熒光分析法的優點之一是各元素的特徵譜線數量少。測定鐵通常選用的是Kα線,其波長為1.93Å(1Å=0.1nm)。

五、鐵礦石的分析任務及其分析方法的選擇

基於被測試樣中鐵含量的高低不同以及對分析結果准確度的要求不同,可採用的測定方法有很多。目前,岩石礦物試樣中高含量鐵的測定主要採用容量分析法。其中重鉻酸鉀容量法應用最廣泛。此外,以氧化還原反應為基礎的測定鐵的容量法還有高錳酸鉀法、鈰量法、碘量法、硝酸亞汞法以及鈦量法等。以配位反應為基礎的容量法中較常採用的是EDTA法。試樣中低含量鐵的測定,常用的有磺基水楊酸分光光度法和鄰菲羅啉分光光度法以及原子吸收分光光度法。X射線熒光分析法也已用於岩石礦物試樣中鐵的測定。

氯化亞錫還原-重鉻酸鉀容量法具有穩定、准確、簡易、快速等許多優點,但由於使用了劇毒的氯化汞,嚴重污染環境,危害人體健康。為了避免使用汞鹽,近年來常採用氯化亞錫、三氯化鈦聯合還原-重鉻酸鉀容量法。原子吸收法操作簡單、快速,結果的精密度、准確度高,但鐵的光譜線較復雜,例如,在鐵線248.3 nm附近還有248.8 nm線;為克服光譜干擾,應選擇最小的狹縫或光譜帶。

鄰菲羅啉能與某些金屬離子形成有色配合物而干擾測定。但在乙酸-乙酸銨的緩沖溶液中,不大於鐵濃度10倍的銅、鋅、鈷、鉻及小於2mg/L的鎳,不幹擾測定,當濃度再高時,可加入過量顯色劑予以消除。

技能訓練

實戰訓練

1.實訓時按每小組5~8人分成幾個小組。

2.每個小組進行角色扮演,利用所學知識並上網查詢相關資料,完成鐵礦石委託樣品從樣品驗收到派發樣品檢驗單工作。

3.填寫附錄一中表格1和表格2。

⑶ 求:純鐵中硅的化學分析方法

是分析硅的含量嗎?如果是,則:
1)取質量為M的混合物待測
2)加入過量稀鹽酸,待不再有氣體生成(或固體不再溶解)後過濾取出剩餘固體,隔絕空氣蒸干後,測得剩餘物質質量為m
3)即為質量為M的混合物中硅的質量,其質量分數為(m/M)*100%

⑷ 工業純鐵的工業純鐵特點

【工業純鐵特徵】
1、電磁性能好:矯頑力低、磁導率高、飽和磁感高、磁性穩定且無磁時效。
2、電磁純鐵系列冶煉過程全部採用鐵水預處理、RH精煉、電磁攪拌等工藝,內部組織緻密、均勻,氣體含量低,成品碳含量低。
3、冷熱加工性能好:冷加工可滿足車、墩、沖、彎、拉等工藝要求,熱加工,如再鍛、再軋制過程中,紅脆敏感性小,可保證在較大溫度范圍內進行加工。
4、表面質量好:具有良好的焊接和電鍍性能。
5、尺寸精度高:可提供超精度冷軋板,如厚板≤1.5mm,厚度公差可保證≤±0.01mm。
6、如需詳細了解純鐵產品可以聯絡:(o35l*3399*777)會提供更加完善的服務!
【工業純鐵用途】
1、在電器、電訊工作中製作各種類型繼電器的電芯、銜鐵軛鐵。
2、用於高能加速器的彎轉和聚焦磁鐵、電聲器、電磁閥、磁選設備的電磁鐵芯等。
3、用於分析儀器上的高分辨磁鐵極頭、地質儀器中的電磁分選儀和檢波器,電子顯微鏡的聚焦磁鐵和掃描點睛的電磁透鏡,飛機自控元件,充磁機的極頭等。
4、用於直流電機的鐵芯和殼體。
5、用於汽車和車床的電器或磁件。
6、用於各類磁屏蔽罩或屏蔽盒,要求高屏蔽設備的屏蔽材料。

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