来源：中国硼网

朱春霞

（莱芜钢铁集团有限公司品质保证部，山东 莱芜 271104）

摘要：试样以过氧化钠熔融分解后，用热水浸取，加热煮沸除尽H₂O₂，定容后过滤铁等干扰元素沉淀与硼分离，滤液中铝元素影响硼的分析，加碳酸钙沉淀分离，以对硝基酚为指示剂，用盐酸滴定至中性。加入甘油与生成酸性较强的甘油硼酸，以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定硼酸，取得了满意的结果。

关键词：硼铁；过氧化钠熔融；热水浸取；酸碱滴定法；硼

中图分类号：O655.2    文献标识码：A    文章编号：1004-4620（2008）03-0057-02

1 前 言

硼铁作为含硼的合金元素加入钢中，可生产。微量硼（0.001%～0.003%）加入钢中，可以提高钢的淬透性。当硼在钢中含量为0.002%～0.005%时，钢具有较好的淬透性。在含碳量为0.35%～.04%的钢中加入0.002%～0.003%的硼，可以代替一定数量的镍、铬、钼、钒等合金元素^[1]。因此，硼结构钢在我国及世界各国得到了广泛的应用。

硼作为合金元素加入钢液中，必须控制其含量，准确、快速测定其含量，对冶金企业的炼钢质量控制等都有重要意义。目前对中硼的测定，一般多采用国标碱量滴定法测定硼量^[2]，此法需用电极、酸度计和搅拌器等专用贵重设备，一般中小化验室由于能力有限，难以开展硼铁中硼的分析工作。用碱滴定法及HPTA光度法测定硼铁中硼已有报道^[3]，但灵敏度不高。为此，在前人工作的基础上参考有关文献^[2-5]，试验制定了酸碱滴定法快速测定硼铁中硼，样品经过氧化钠熔融分解，铁等干扰元素过滤除去，硼呈硼酸留在溶液中，将滤液以盐酸调节至中性后，加入甘油，使硼酸定量地转变为离解度较强的络合酸，选用酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定，根据氢氧化钠标准溶液消耗的毫升数，计算求得硼含量，取得了令人满意的结果。

2 实验部分

2.1 试剂

固体过氧化钠；固体碳酸钙；酚酞指示剂用1%乙醇溶液；盐酸（1+1）；甘油；对硝基酚指示剂为0.2%的水溶液；氢氧化钠标准溶液0.1000mol/L:称取4g氢氧化钠溶解于煮沸后冷却的冷水中，再用此冷却水稀释至1000ml混匀，瓶塞改用橡胶塞。

氢氧化钠标准溶液的标定：称取在105～110℃干燥2h后的邻苯二甲酸氢钾0.7000g于 250ml锥形瓶中，加60ml水，酚酞指示剂3滴，用氢氧化钠标准溶液滴定至微红色为终点。

按下式计算氢氧化钠的摩尔浓度：

式中C_NaOH——氢氧化钠的摩尔浓度,mol/L；

m——邻苯二甲酸氢钾的重量,g；

V₁——滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml；

204.2——邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量，g/mol。

盐酸标准溶液0.1000mol/L:量取8.4ml盐酸(ρ＝1.19g/ml)于1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。

氢氧化钠标准溶液与盐酸标准溶液比例系数K的求法：量取氢氧化钠标准溶液20ml于 250ml锥形瓶中，加50ml水，加酚酞指示剂3滴，用盐酸标准溶液滴定至红色变无色为终点。则K＝20/V₂(V₂为滴定氢氧化钠标准溶液所消耗盐酸标准溶液的体积，ml)。

2.2 实验方法

称取0.5000g试样于预置5g过氧化钠的镍坩埚中，搅拌混匀后再覆盖一层约1g过氧化钠，先在低温电炉上烘烤至焦黄色（以除尽水分，防止溅失）后，再移入650～700℃高温炉中熔融5min至试样分解xx。取出冷却，置于250ml聚四氟乙烯烧杯中，加100ml水，加热浸出洗净坩埚，加2ml乙醇，加热煮沸3min，除去H₂O₂和还原锰，取下移入250ml容量瓶中，用流水冷却至室温，以水稀释至刻度，摇匀。待沉淀下沉后，用双层中速滤纸干过滤，弃去最初部分。

移取100ml滤液于300ml烧杯中，滴加盐酸(1+1)至刚果红试纸变蓝色，再加碳酸钙过量至杯底有少量碳酸钙沉淀为止。加热煮沸驱除去CO₂静置5min，用快速滤纸过滤于500ml锥形瓶中，用水洗涤铝沉淀物3～5次，弃去沉淀。在滤液中加对硝基酚指示剂2滴，此时溶液变为黄色，用盐酸标准溶液滴定至黄色变为无色（变化敏锐不计量）。加入20ml甘油，酚酞指示剂3滴，用氢氧化钠标准溶液滴定至溶液呈红色（在滴定过程中，对于硝基酚指示剂的黄色先出现，不影响酚酞指示剂的终点，而且用盐酸滴定时还有助于终点的观察）并过量0.5ml，过量的氢氧化钠标准溶液用盐酸标准溶液回滴定至黄色为终点。按下式计算硼的百分含量：

式中V₁——滴定硼酸所消耗氢氧化钠标准溶液的体积，ml；

V₂——回滴所消耗盐酸标准溶液的体积，ml；

C——氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L；

108.2——硼的摩尔质量，g/mol。

3 实验结果与讨论

1）使用本法对硼铁标样和试样测定硼含量，结果如表1所示。

2）试样经碱溶剂过氧化钠熔融分解铁等干扰元素形成沉淀，煮沸除去H₂O₂时应不断搅拌，以免溅出。

3）浸取试样熔融物时，{zh0}用无硼烧杯或聚四氟乙烯烧杯，若无此条件时，则需多做空白试验，否则硼的结果偏高。

4）硼酸是一种很弱的酸，离解常数为6.4×10^-10，等当点的PH值为11，此时无适当终点的指示剂。若加入甘油可使硼酸定量地转化为具有环状结构的离解度较强的络合酸，加甘油后硼酸离解常数为3×10^-7，比硼酸离解常数大，且溶液的PH值下降到7～9左右，弱酸强化后，可采用酚酞做指示剂，以氢氧化钠标准溶液滴定甘油硼酸，借此滴定硼量^[5]。

其化学反应式如下：

H₃BO₃+C₃H₅(OH)₃=C₂H₅(OH)₃·HBO₃+H₂

C₃H₅(OH)₃·HBO₃+NaOH=C₂H₅(OH)₃·NaBO₃+H₂O

5）碳酸钙沉淀后的滤液，用盐酸中和时，{zh0}用滴定管滴加，可减少误差。

6）加甘油为转化剂，用氢氧化钠标准溶液滴定硼量，方法简便、快速、结果准确，分析误差xx在国标允许误差范围内，方法可行。

参考文献：

[1] 赵乃成，张启轩．铁合金生产实用技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2003。

[2] 冶金工业部信息标准研究院．钢铁及铁合金化学分析方法标准汇编（上）[M].北京：中国标准出版社，1997。

[3] 鞍钢钢铁研究所，沈阳钢铁研究所．实用冶金分析[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1990。

[4] 吴诚．金属材料化学分析300问[M].上海：上海交通大学出版社，2003。

[5] 洛阳耐火材料研究所．耐火材料化学分析[M].北京：冶金工业出版社，1984。