Nghiên cứu xác định hàm lượng Mn trong gang thép bằng phương pháp trắc quang

Trong bài báo này, chúng tôi trình bày phương pháp trắc quang xác định hàm lượng Mn, dựa trên phản ứng tạo màu của ion Mn2 với thuốc thử formaldoxim. Phương pháp xây dựng được áp dụng để phân tích xác định hàm lượng Mn trong các mẫu gang, thép sản xuất trong nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xác định hàm lượng Mn trong gang thép bằng phương pháp trắc quang JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2014, Vol. 59, No. 4, pp. 36-44 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Mn TRONG GANG THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG Đào Văn Bảy1 , Nguyễn Lệ Thúy2 và Đào Đình Thuần3 1 Khoa Hoá học, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 Trường Cao đẳng Cơ khí Luyện kim, Thái Nguyên 3 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt. Công nghệ luyện gang, thép là quá trình quan trọng nhất của ngành luyện kim. Để kiểm tra, đánh giá chất lượng của gang và thép cần phải phân tích được thành phần hóa học của chúng. Việc phân tích nhanh, chính xác thành phần và hàm lượng của các nguyên tố trong hợp kim có ý nghĩa rất quan trọng trong sản xuất. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày phương pháp trắc quang xác định hàm lượng Mn, dựa trên phản ứng tạo màu của ion Mn2+ với thuốc thử formaldoxim. Phương pháp xây dựng được áp dụng để phân tích xác định hàm lượng Mn trong các mẫu gang, thép sản xuất trong nước. Phương pháp này cho phép phân tích nhanh, áp dụng cho hàng loạt mẫu, đảm bảo độ chính xác cao và tin cậy. Từ khóa: Phương pháp trắc quang, formaldoxim, gang thép, Mn. 1. Mở đầu Gang và thép có vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân: Cơ khí chế tạo, quốc phòng, giao thông vận tải, xây dựng công nghiệp và dân dụng. . . So với thép, gang là loại vật liệu rẻ, dễ chế tạo hơn và có một số tính chất đặc thù, do đó trong thực tế gang được sử dụng rất rộng rãi [1]. Thép được sản xuất từ gang, bởi vậy luyện gang thành thép là một trong những công việc quan trong nhất của ngành luyện kim. Để kiểm tra, đánh giá chất lượng của gang, thép cần phải phân tích được thành phần hóa học của chúng. Thành phần hóa học có ảnh hưởng quyết định đến các tính chất của kim loại và hợp kim. Việc xác định thành phần hóa học và hàm lượng của chúng liên quan mật thiết đến công việc nghiên cứu và công nghệ chế tạo hợp kim. Mặt khác, trong sản xuất, do bảo quản không tốt có thể gây nhầm Ngày nhận bài: 21/4/2014. Ngày nhận đăng: 20/5/2014. Tác giả liên lạc: Đào Văn Bảy, địa chỉ e-mail: daobaydhsphn@yahoo.com 36 Nghiên cứu xác định hàm lượng Mn trong gang thép bằng phương pháp trắc quang lẫn các số hiệu thép, khi đó việc xác định thành phần hoá học để khẳng định mác thép là rất cần thiết và quan trọng. Mn là nguyên tố thường có sẵn trong quặng sắt và có mặt trong gang thép với một hàm lượng nhất định. Trong công nghệ luyện gang và thép, người ta còn bổ sung thêm Mn dưới dạng feromangan FeMn, FeMnC, FeMnSi,. . . để khử oxi, loại bỏ lưu huỳnh, hoàn nguyên Fe [2, 3]. Trong gang, Mn thúc đẩy sự tạo thành gang trắng và ngăn cản sự tạo thành graphit. Trong thép, Mn có vai trò rất quan trọng, khi hòa tan vào ferit, Mn giúp nâng cao độ bền, độ cứng của pha này, do vậy làm tăng tính chất cơ lí của thép. Mn còn có vai trò rất quan trọng trong thành phần cấu trúc của gang và thép. Trong thép cũng như gang, Mn tạo với C thành cacbit Mn7 C3 , Mn3 C hay Mn3 C2 ,. . . Cũng tương tự, Mn tạo nhiều hợp chất với O và Si như: MnO. Mn2 O3 , Mn3 O4 , MnO2 , Mn2 Si, MnSi, Mn2 Si3 ,. . . Trong gang, Mn tác dụng với S tạo thành MnS, làm giảm bớt tác hại của lưu huỳnh. Khi hàm lượng Mn quá cao, dạng MnS không được khử triệt để sẽ làm giảm tính chất cơ lí của gang cầu [4]. Trong thép hàm lượng Mn thường vào khoảng 0,5 - 0,8% [1, 3]. Đối với Mn, đã có nhiều phương pháp phân tích như: phương pháp thể tích, phương pháp so màu ion MnO− 4 [5-8], những phương pháp này chỉ cho phép phân tích hàm lượng lớn (cỡ 10−4 ). Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử cho phép phân tích hàm lượng nhỏ, có nhiều ưu điểm, nhưng thiết bị phân tích phức tạp, đắt tiền. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử formaldoxim để xác định hàm lượng Mn. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Thực nghiệm 2.1.1. Dụng cụ, máy móc, hóa chất * Dụng cụ, máy móc - Các loại bình định mức 5; 10 ; 25; 50; 100; 1000 mL và pipet các loại. - Giấy lọc băng xanh 390 (Đức), màng lọc 0,45 µm. - Máy đo pH HM - 16S của hãng TOA Nhật Bản sản xuất. - Cân phân tích Model GP 150 - 3P, Sartorius Đức, độ chính xác ± 0,1 mg. - Máy quang phổ UV-VIS SPECTROPHOTOMETER Serial No. 23 RS-004216, Labomed inc.USA. - Máy cất nước 2 lần của hãng Bibby, Anh sản xuất. * Hoá chất Đều sử dụng các loại PA của hãng Merck - Đức, nước cất 2 lần. - Dung dịch H2 SO4 1 : 3 (Thêm cẩn thận 100 mL H2 SO4 đặc (1,84 g/mL) vào 300 mL nước cất). - Dung dịch formaldoxim: Cân 10 g NH2 OH.HCl hòa tan vào 50 mL nước cất. ...