工 业 分 析
Industrial Analysis
第六章 冶金工业分析
1 金属矿石分析
2 钢铁分析
3 有色金属及合金分析
1 金属矿石分析
锰矿石分析
锰在自然界的存在
锰在自然界中分布很广，在地壳中丰度排第十三
位自然界中已知的含锰矿物约有150多种，分别属氧
化物类、碳酸盐类、硅酸盐类、硫化物类、硼酸盐类、
钨酸盐类、磷酸盐类等。常见的锰矿物有软锰矿、硬
锰矿、水锰矿、黑锰矿、褐锰矿、菱锰矿、硫锰矿等。
锰及其化合物大量用于钢铁工业，用锰量占90％
～95％，主要作为钢铁冶炼过程中的脱氧剂和脱硫剂；
此外锰还用于制造合金、干电池、火柴、印漆、制皂
等，还用途玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂。
锰的分析化学性质
锰是多价元素，有0、+2、+3、+4、+6、+7
价，因而具有氧化还原性质。
Mn2+在酸性溶液中比较稳定，只能在高酸
度下加热时与强氧化剂反应，如与(NH4)2S2O8、
KIO4等反应生成+7价的MnO4-：
2Mn2+ +5IO4
- +3H2O→2MnO4
- +5IO3
-+6H＋
该反应常用于锰的测定。
MnO4-在强酸介质中呈强氧化性；MnO2和
MnO(OH)2也具有一定的氧化性。
锰的测定方法
锰的测定方法有很多，前已介绍了光度法、
AAS法和亚砷酸钠-亚硝酸钠滴定法。锰矿中的分析
一般用滴定法，主要用电位滴定法(Mn%≥%)
和硫酸亚铁铵滴定法(Mn%=%～%)
电位滴定法
试样用酸分解后，加焦磷酸盐，调节pH~7，以
铂电极为指示电极，银电极为参比电极，用KMnO4
标准溶液滴定，将试液中的Mn2+氧化为Mn3+：
4Mn2++MnO4- +15H2P2O72-＝5Mn(H2P2O7)33-+4H2O
硫酸亚铁铵滴定法
试样分解后，在磷酸介质中，用硝酸铵或高氯
酸将试液中的Mn2+氧化为Mn3+，以N-苯代邻氨基
苯甲酸为指示剂(在滴定后期入)，用(NH4)2Fe(SO4)2
标准溶液滴定至溶液呈亮黄色为终点：
Mn3+ + Fe2+ ＝ Mn2+ + Fe3+
硝酸铵氧化法：试样加酸加热分解至冒白烟
3~5min，取下稍冷(微冒白烟)，加一定量NH4NO3
并摇动锥瓶，使Mn2+氧化完全，驱尽黄色的氧化氮。
高氯酸氧化法：试样加酸加热分解至微冒白烟
取下稍冷后加一定量HClO4，继续加热至液面平静。
锰矿石分析
试样分解
一般用混酸分解，可以用HCl-HNO3-HClO4-
HF，分解应在聚四氟乙烯器皿中进行，如分解不
够完全，过滤后将不溶物及滤纸置于铂坩埚中，
炭化、灰化后于600~700℃灼烧片刻，再加Na2CO3
进行高温熔融分解，HCl溶液提取后与原滤液合并。
也可用H2SO4-H3PO4-HNO3分解，分解前应将
试样于700℃灼烧10min以除去碳及有机物。
全分析项目
锰矿全分析项目有：Mn、CO2、H2O+、H2O-、
S、SiO2、BaO、V2O5、Cu、Pb、Zn、K2O、Na2O、
TFe、Al2O3、CaO、MgO、P2O5，有时还需测定
TCr、Co、Ni、和As。
锰
矿
试
样
试
液
酸分解
重量法 CO2、H2O+、H2O-
硫酸钡重量法 S、BaO
高氯酸脱水重量法 SiO2
磷钨钒酸光度法 V2O5
原子吸收光谱法 Cu、Pb、Zn、Ni、
K2O、Na2O
试
液
重铬酸钾滴定法或邻菲啰啉分光光度法
As
TFe
EDTA滴定法 Al2O3、CaO、MgO
磷钼蓝光度法 P2O5
二苯碳酰二肼光度法 TCr
二乙氨基二硫代甲酸银光度法
铅锌矿石分析
概述
铅锌在自然界的存在
铅在地壳中的含量约为%，主要以硫化
物、碳酸盐等形态存在，其中硫化物占90%以上。
主要的铅矿物有：方铅石(PbS )、白铅矿(PbCO3)、
铅矾(PbSO4)等。
铅在铅矿中含量通常为1%~xx%；在多金属矿
中的含量＜1%，在中＜%。在绝大多数情况下，
铅与锌共生，还伴生Cu、Ag、Au、Ge、Cd，有时
还有Sb、Bi、Sn、Ga、In、Hg以及黄铁矿、萤石
等。
锌在地壳中平均含量约为%。主要矿物有：
闪锌矿 ZnS
红锌矿 ZnO
菱锌矿 ZnCO3
异极矿 ZnSiO3•H2O
闪锌矿常与铅的硫化物共生，伴生少量Cu、
Ag、Au、Ge、Cd、Tl、Sb、Bi、Sn、Ga、In、及
黄铁矿、萤石等。
试样的分解
铅矿一般用HCl或HCl-HNO3分解；对于某些
硅酸盐岩石中的铅，试样用酸分解后过滤，残渣再
用碱熔融分解；硫化矿石应先用HCl分解，逸去大
部分H2S，再用HNO3分解。
如需用铂坩埚熔融分解含铅试样，必须先用酸
分解，滤出残渣再用碱熔融。
锌矿比较容易分解，一般先用HCl再用HNO3
即可。
分离方法
为使铅与其它元素分离，可在稀H2SO4中利用
生成PbSO4↓进行分离，Cu、Zn、Fe、Al等均不形
成沉淀，与PbSO4一起沉淀的有W、Ta、Nb、Ba
及部分Sr和Ca。PbSO4在水中的溶解度较大，但在
稀H2SO4中溶解度大大降低。
也可利用生成PbCrO4↓进行分离，沉淀作用在
HAc介质中进行， Cu、Zn、Cd、Ca、Mg等均不
形成沉淀，而Ba则有相同的反应；如有Fe3+干扰，
可加柠檬酸掩蔽。
Pb2+可在%HCl介质中与H2S反应形成
PbS↓，此时Al、Fe、Mn及碱土金属等不沉淀，
而Cu、Bi、Hg、Cd、As等同时被沉淀。如在含
有酒石酸或柠檬酸盐的碱性介质中，以Na2S为沉
淀剂，Hg、As等不沉淀。
锌的定量分离比较困难。在实际工作中，常
用NH3-NH4Cl进行分离，Fe、Al、Ti等沉淀，Cu
与Zn一直留在溶液中。
铅的测定方法
EDTA滴定法
适用于含铅量＞1%的铅精矿和原矿石中铅的
测定。
试样用HCl-HNO3分解，加H2SO4加热至冒白
烟，析出沉淀使之与其它元素分离；用NH4Ac溶解
沉淀，在pH＝~的HAc-NaAc缓冲溶液中，
以二甲酚橙为指示剂，用EDTA标准溶液滴定。
Sb、Bi含量高时易水解，夹在PbSO4↓，可在
酒石酸存在下进行沉淀；少量Al和Fe可加氟化物
掩蔽。
PbSO4沉淀不够完全，所有样品和标样要同时
沉淀处理，洗涤液用量及洗涤次数要一致。硝酸和
盐酸的存在会影响PbSO4沉淀完全，在加热时应使
之除去，但冒白烟时间不宜太长，否则Fe、Al、Bi
等会混入沉淀中； PbSO4的溶解度与H2SO4的浓度
有关，在10% H2SO4中， PbSO4的溶解度最小。
原子吸收分光光度法
样品用王水分解，在2%HCl或5%HNO3介质中，
用空气-乙炔贫燃火焰，一般不用最灵敏线
，(近紫外，受火焰吸收干扰明显)，常用次灵敏线
，测定结果稳定，线性好，干扰少，测定
范围宽，是测铅的首选方法。
H2SO4的存在会使测定结果偏低，应注意不要
引入。
测定铅的方法还有示波极谱法、光度法等。
锌的测定方法
EDTA滴定法
该法同样是适用于含锌量＞1%以上的锌精矿
和原矿石的测定。
在pH＝5~6的缓冲溶液中以二甲酚橙为指示剂，
用EDTA标准溶液滴定。
Mn、Fe、Al、Pb、Cu等干扰测定。可加
(NH4)2SO4-(NH4)2S2O8消除Mn的干扰，同时分离
Pb；用NH3-NH4Cl沉淀分离Fe；KF掩蔽Al；滴定
前加Na2S2O3可消除其它干扰。
原子吸收分光光度法
样品用王水分解，在2%HCl介质中，用空气-
乙炔贫燃火焰进行测定。共存元素大都不干扰，
大量SO42-、PO43-会使测定结果偏高。
分析线波长。灵敏度高，不适宜含锌
量＞1%样品的测定；谱线较短，火焰有强烈吸收，
因此气流要稳定。
在2%HCl介质中可同时测定Pb()、
Cu()、Cd()、Co()、
Ni()。
铅、锌的连续测定
EDTA络合滴定法：
试样用王水分解，用NaAc-NH3-(NH4)2S2O8将
Zn与Pb及其它元素分离，过滤，滤液加硫脲掩蔽
可能存在的Cu2+，在pH＝5~6的缓冲溶液中，以二
甲酚橙为指示剂，用EDTA标准溶液滴定。
沉淀用HAc-NaAc溶解，加抗坏血酸掩蔽Fe3+
，在pH＝的缓冲溶液中，以二甲酚橙为指示剂，
用EDTA标准溶液滴定。
AAS法和示波极谱法均可进行连续测定，方
法简便易行。
铅锌矿物相分析
物相分析概述
物相分析：矿石的物相分析就是确定矿石中各
种矿物的组成，或确定由同一元素组成的不同(矿物
)的含量。
物相分析与一般的岩矿全分析不同，后者是确
定各元素的总含量，不涉及这些元素的存在状态和
它们在试样中的分布，以及试样的物理化学性质。
而物相分析正是要解决这些问题。
物相分析是分析化学的一个分支学科，现已得
到迅速发展，可分成两大门类：物理物相法(定性)
和化学物相法(定量)。
铅矿物相分析
铅矿石主要是硫化矿和氧化矿两大类。硫化矿
代表性矿物为方铅矿，属原生矿物，分布很广；氧
化矿组成复杂，主要矿物为铅矾、白铅矿，均为次
生矿物，此外还有砷氯铅矿、脆硫锑铅矿、铅铁矾。
铅矿石物相分析需分别测定方铅矿、砷氟铅矿、
脆硫锑铅矿和铅铁矾的含量。
后页为铅矿石物相分析流程。
铅矿试样~
60mL25%NaCl
，室温1h浸取
残渣 滤液
测定铅矾100mL 3含%HAc和1~3g
抗坏血酸的15%NH4Ac浸
取，室温1h
残渣 滤液
测定白铅矿100mL含5%HAc和
15%NH4Ac的10%
H2O2浸取，室温2h
残渣
滤液，测定方铅矿
残渣
60mL含%HCl的25%
NaCl浸取，室温
残渣
测定铅铁矾
滤液
测定砷氯铅矿
锌矿物相分析
锌的主要矿物是原生硫化矿，其中以闪锌矿
为主，闪锌矿又分为普通闪锌矿、纤维锌矿、铁
闪锌矿及硫锌铁矿。锌的氧化矿主要有菱锌矿
(ZnCO3)和水锌矿[Zn5(CO3)2(OH)6]，此外还有异
极矿[Zn4(Si2O7)(OH)•H2O]和硅锌矿(Zn2SiO4)。
一般锌矿石物相分析只测定四相：硫酸锌、
总氧化锌、硫化锌和锌铁尖晶石。
后页为锌矿石物相分析流程。
锌矿试样~
100mL蒸馏水，
室温1h浸取
残渣 滤液
测定硫酸锌100mL 20%HAc
浸取，水浴1h
残渣 滤液
测定锌的总氧化物60mL饱和溴水
浸取，室温
残渣
测定锌铁尖晶石
滤液，测定硫化锌
第二份试样~
600~650℃焙烧2h，100mL
15%NH4Ac浸取，室温2h
残渣 滤液
弃去
100mL 20%HAc
浸取，水浴1h
残渣
弃去
滤液，测定异
极矿和硅锌矿
铁矿石分析
铁在自然界的存在
铁在地壳中的丰度大约为5%，在丰度表中居
氧、硅、铝之后，排位第四位。
铁在各类岩浆岩中的平均含量为：超基性岩
%；基性岩 %；中性岩 %(正长岩)，
%(闪长岩)；酸性岩 %(富钙岩)，%(贫
钙岩)。
铁是广泛存在的最普通元素之一，它和所有元
素都可以共生，含铁矿物也可伴生众多元素，其中
较为密切的是与铁同周期的过渡元素和铂族元素，
此外还有镁、铝及一些常见非金属元素。
铁矿石类型
主要矿石类型：赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等。
磁铁矿：FeO•Fe2O3，具强磁性。其中的
Fe(Ⅱ)可被Mg(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、
Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)等取代，Fe(Ⅲ)可被Al(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)、
Mn(Ⅲ)、V(Ⅲ)、In(Ⅲ)、Ga(Ⅲ)等取代 ，还可能
含有Ti(Ⅳ)、Sn(Ⅳ)、Ge(Ⅳ)、Mn(Ⅳ)等。
磁铁矿：γ-Fe2O3，有磁性。
赤铁矿：α-Fe2O3，无磁性。
褐铁矿：Fe2O3•nH2O。
菱铁矿：FeCO3。
此外还有钒钛铁矿、黄铁矿、铬铁矿等。
铁的分析化学性质
铁化合物酸碱性质
铁的氧化物均可溶于酸；铁盐、亚铁盐与碱
作用生成相应的氢氧化物沉淀：Fe(OH)3沉淀完全
的pH~，Fe(OH)2沉淀完全的pH~(有铵盐存
在时可能沉淀不完全)。
新沉淀的Fe(OH)3 与强碱作用形成可溶性铁酸
盐：
Fe(OH)3 + OH-＝FeO2- + 2H2O pH~14
而 Fe(OH)2 + 2OH-＝[Fe(OH)4]2- pH~13
铁盐在水溶解中容易发生水解，强酸铁盐在水
溶液中水解能释放出质子：
Fe3+ + H2O → Fe(OH)2+ + H+
Fe(OH)+ + H2O → Fe(OH)2+ + H+
2Fe3+ + 2H2O → Fe2(OH)24+ + 2H+
另，Fe3+与碱金属碳酸盐作用不形成碳酸盐而
生成氢氧化物，就是因为碳酸铁在水溶液中水解。
铁的氧化还原性质
铁的价态有0、+2、+3和+6，Fe3+比Fe2+稳定。
在研磨试样时试样中的Fe(Ⅱ)和溶液中的Fe2+
可能被氧化。提高酸度或使Fe2+形成稳定络合物有
利于其稳定性增加。
Fe3+是弱氧化剂，只有较强的还原剂如SnCl2、
TiCl3、盐酸羟胺等才能将它还原。
铁的氧化还原性质是建立铁的测定方法的依据。
铁的测定方法
滴定法
重铬酸钾法是主要测定方法。
预处理：
有汞法：试样用酸分解后，加稍过量的SnCl2
将Fe3+全部还原为Fe2+，过量的SnCl2用HgCl2除去：
SnCl42- + HgCl2 ＝ SnCl62- + Hg2Cl2↓
无汞法：试样分解后用SnCl2将大部分Fe3+还原
为Fe2+，再用TiCl3将剩余的Fe3+还原，用Na2WO4
为指示剂[W(Ⅵ)无色 →W(Ⅴ)蓝色]，再用K2Cr2O7
将过量的TiCl3还原至钨蓝消失。
氧化过量的TiCl3，也可在
Cu2+的催化下，利用空气中的O2
进行，使钨蓝褪色。
滴定：
向预处理完的试液加硫磷混
酸，以二苯胺磺酸钠为指示剂，
用K2Cr2O7标准溶液滴定。
高锰酸钾法、间接碘量法和
EDTA络合滴定法也能用于铁的
测定。
光度法和AAS法
低品位原矿石及选矿尾矿中的铁含量较低，可
选用光度法和AAS法等仪器分析方法，以AAS法为
佳。
光度法主要有磺基水杨酸法和邻菲啰啉法。原
子吸收分光光度法的灵敏度不高，不如邻菲啰啉光
度法。
光源 单色器 吸收池 检测器 显示器
Fe(Ⅱ)的测定
如组成复杂，含有机物
等杂质，通常采用CO2气体
保护滴定法：
矿样研磨至过100目筛，
不烘，风干；预先在试样中
加入NaHCO3或大理石，加
HCl使产生CO2 ，并在锥瓶
上加NaHCO3保护装置，加
热使试样分解，冷却后再用
K2Cr2O7法测定。
NaHCO3
饱和溶液
金属铁的测定
主要来源于试样的制备过程。如试样中不含强
磁性矿物时，可用磁铁分离出金属铁。
在试样中加入CuSO4溶液，发生置换反应：
CuSO4 + Fe ＝ Cu + FeSO4
金属铁变成Fe2+而进入溶液，过滤，用K2Cr2O7法
或磺基水杨酸光度法测定。
为消除CuSO4颜色对终点的干扰，在滴定前加
入Al片使Cu2+沉淀。如不加Al片，可加HNO3使
Fe2+氧化为Fe3+，再加氨水使形成Fe(OH)3↓，过滤
后用HCl重新溶液后测定。
试样中如含FeO，通常会使测定结果偏高。
在计算含有金属铁的试样中各组分含量时，均
应考虑金属铁的影响，予以校正。
对铁以外项目的校正：
a%×100
A%＝-------------------
100-Fe%×100
A%：某组分实际含量；
a%：该组分的测定值；
Fe%：金属铁的含量。
铁矿石分析
试样分解
选择依据：矿石特点；分析项目；测定要求；
干扰元素；…
单独测定全铁：多采用酸溶，以HCl为佳。如
不能全分解，可用硫磷混酸分解，但须注意加热
时间不能过长，冒白烟1~3min即可，否则会生成
焦磷酸盐，使结果偏低。
测定铁矿石中的Al2O3：用NaOH熔融分解。
测定S和P：Na2CO3-ZnO半熔法。
铁矿石全分析：Na2O2或NaOH熔融分解。
全分析项目
TFe、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、 P2O5、
SO3、As；有时加FeO和金属Fe。
SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Mn、P、S的测定
方法可参照硅酸盐分析中的方法，As一般用原子吸
收分光光度法测定。
铜矿石分析
铜在自然界的存在
铜在地壳中的丰度大约为100g/t，在自然界中
主要以矿物形式存在，主要以硫化物、氧化物、
碳酸盐、自然铜等形式赋存，其主要工业矿物有：
黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、孔雀石、黑铜矿、自
然铜等。
铜属于亲硫物质，常与Ag、Au、Zn、Cd、
Ga、In、Pb、Sd、Fe、Co、Ni、As、Ge等元素
伴生。
铜的分析化学性质
铜的氧化还原性质
铜是不活泼金属，也是变价元素，主要价态
有0、+1和+2，因而具有氧化还原性质，铜的主要
测定方法也是利用铜的这一性质；为使铜与其它
元素分离，也常常利用：
2S2O32- + 2Cu2+ → Cu2S↓
析出的沉淀经灼烧后转化为氧化铜，再用硝
酸溶解，处理后用碘量法测定。
铜的络合性质
铜有较强的络合能力，能与许多配位体络合，
这一性质对铜的分离及掩蔽、光度法与络合滴定法
测定有重要意义。
铜最常用的掩蔽剂是CN-，lgK稳＝；经典
的光度法是利用Cu2+与铜试剂(二乙氨基二硫代甲酸
钠)形成有色络合物的反应； Cu2+与NH3的络合也常
用于分离掩蔽及光度测定。
铜的测定方法
滴定法
碘量法是主要测定方法，该法测定范围宽，能
适用于组成复杂的试样。
试样用酸分解后，在铵盐存在下，用过量氨水
沉淀铁、锰等元素，除去过量的氨水，用HAc和
H2SO4调节溶液呈弱酸性，加过量KI，再以淀粉为
指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定。
由于铁与铜的共存量较高，且Fe3+同样能与KI
作用，故必须除去，可利用加氨水使生成Fe(OH)3↓
的方法来分离；也可加F-进行络合掩蔽。
NH4+的存在能减少沉淀对Cu2+的吸附，但大量
存在会使Cu2+的活度降低，使反应速度变慢。为消
除其影响，氨分离后应加热煮沸溶液，驱除过量的
氨。
滴定可在HCl、HAc和H2SO4介质中进行，适
宜酸度为pH＝~。
需注意的问题：KI的用量；SCN-的作用；I-
的氧化；I2的挥发等。
原子吸收分光度法和光度法
方法简便、快速、准确，灵敏度高，选择性
好，测定范围宽( ~ x%)，是测定铜的首选方
法。
测定条件：
1%HCl介质；灵敏线波长，次灵敏
线波长；空气-乙炔贫燃火焰。
许多显色剂能与Cu2+形成有色络合物，但大多
选择性不够高，在铜矿分析中较少应用。
铜矿石分析
试样分解
一般采用王水分解。
对含硫较高的试样，应先加HCl，加热使S、
As等元素逸去，再加HNO3继续溶解；也可先在
500~550℃下灼烧试样，驱除S等，再加王水分解
试样。
对王水难分解的样品，可选择HF分解法或碱
熔分解法。
全分析项目
SiO2、 Fe2O3、 Al2O3、CaO、MgO、MnO、
TiO2、BaO、K2O、Na2O、P2O5、SO3、CO2、
H2O-、H2O+等。
铜矿石中可能共生的有色金属要求测定项目：
Pb、Zn、As、Co、Ni、Sn、Mo、W、Cd、Hg等，
分散元素 Ga、Tl、In、Se、Te、Ge等。
铜矿石的物相分析
主要的铜矿物：铜矿石按其矿物组成不同，可
分为硫化铜矿、氧化铜矿和混合铜矿。
硫化铜矿中，黄铜矿是最重要的原生矿物，其
次是方黄铜矿等；次生矿物中最重要的是辉铜矿，
其次是斑铜矿、铜蓝等。
原生矿物：指在内生条件下的造岩作用和成矿
过程中，同所形成的岩石或矿石同时期形成的矿物。
如岩浆结晶过程形成的橄榄石、石英、长石等。
次生矿物：在岩石或矿石形成之后，其中的矿
物遭受化学变化而改造成的新矿物。
铜的氧化矿物有：孔雀石、赤铜矿、胆矾、黑铜
矿、硅孔雀石等。
常见的铜矿物分组如下：
原生硫化铜：黄铜矿、方黄铜矿
次生硫化铜：辉铜矿、铜蓝、斑铜矿
自由氧化铜：孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿、黑铜矿
结合氧化铜：硅孔雀石、与脉石结合的铜
硫酸铜：胆矾、水胆矾
无论用机械方法把矿石粉碎到技术上最大磨细度，
或是用化学方法(不使脉石有部分破坏)，都不能使这
部分铜分离出来，这种铜称为结合氧化铜。以其它形
式存在于铁、锰的氧化物或氢氧化物中的铜，也属于
结合氧化铜。
铜矿物相分析：
对组成简单的铜矿石，通常只测定氧化铜、次
生硫化铜、原生硫化铜的含量；对组成复杂的矿石，
还须测定自由氧化铜和结合氧化铜的含量；硫酸铜
矿物存在量极少，但对浮选过程影响大，也需测定。
后页是铜矿的物相分析流程图。
铜矿试样~
100mL含NH4Cl和Na2SO3的3%
乙二胺溶液浸取，室温1~2h
残渣 滤液
测定硫酸铜、
自由氧化铜
100mL含NH4HF2和
Na2SO3的5%H2SO4
浸取，室温1h
残渣 滤液
测定结合氧化铜50mL含10g硫脲的
1mol/L HCl(预热至
沸后)浸取，室温2h
残渣
测定原生硫化铜
滤液，测定次生硫化铜
铜矿试样2~5g
100mL蒸馏水
浸取，室温1h
残渣
弃去
滤液
测定硫酸铜
伟晶状铜矿石
葡
萄
状
铜
矿
石
2 钢铁分析
概述
钢铁是铁和碳的合金，其化学成分中主要元素
是铁，还含有碳、硅、锰、磷、硫等元素。
钢的生产过程
铁矿石和焦炭、石灰石按一定比例配合，经过
高温煅烧、冶炼，则铁矿石被焦炭还原，生成粗制
的铁，称生铁。
生铁
C - 4%
Mn - 6%
Si - 3%
S,P(少量)
按含碳量分
低碳钢 < % 称纯铁或熟铁
中碳钢 - % (称钢)
高碳钢 >%（ - 4%）生铁
铁矿石
石灰石
焦炭
配比
高温燃烧
生铁
辅助材料
熔炼
碳素钢
铁矿石主要含有以硅酸盐状态存在的其他金属
或非金属杂质，经冶炼后大部分杂质转化成炉渣而
分离除去，有少量杂质C、Mn、Si、S、P等残存在
生铁中。
如果将生铁与其他辅助材料配合进一步冶炼，
则杂质被进一步氧化除去，同时控制含碳量降至一
定限度，硅、锰等元素含量很低，硫磷等杂质降至
%以下，则成为铁及碳的合金－－碳素钢。
若适当提高钢中Si或Mn的含量，或加入一定量
的Ni、Cr、W、Mo、V、Ti等金属，则成为特种钢
－－铁合金或合金钢。
加Ni可增强钢的强度及韧性，多用于承受冲
击或强大压力的制件，含Ni 36%铸钢受热时几乎
不膨胀，可用于制造精密仪器。
加Cr使耐热耐腐蚀性较强，多用于制造滚珠
轴承或工具，含Cr – 18%的铬钢或含铬 –
%、Ni %的镍铬钢，又称不锈钢。
加W有极强的耐热性，受热至白热化仍不软
化常制运转的机件或刀具。
含Mo、V、Ti等合金钢和钨钢性能相似。
各元素在钢中的形态和作用
碳
碳是钢铁的主要成分之一，它直接影响着钢铁
的性能。碳是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要
标志。
碳是对钢性能起决定作用的元素。碳在钢中可
作为硬化剂和加强剂，正是由于碳的存在，才能用
热处理的方法来调节和改善其机械性能。
对存在状态的影响：
灰口生铁 石墨C多，软而韧
白口生铁 化合物C多，硬而脆
硅
硅由原料矿石引入或在脱氧及有特殊需要时加
入。主要以硅化物形式存在：FeSi、MnSi、
FeMnSi。
在高硅钢中，一部分以SiC存在，也有时形成
固熔体或硅酸盐。
作用：
(1)增强钢的硬度、弹性及强度，提高抗氧化能
力及耐酸性。
(2) 促使C以游离态石墨状态存在，使钢有较高
的流动性，易于铸造。
一般生铁或碳素钢Si含量<1%；
电器用硅钢的Si含量可达4%；
特殊用途的硅铁、硅钢等合金， Si含量 高
达12 – 95% ，如：
含Si 12 – 14%的铁合金称硅铁；
含Si 12%、Mn 20%的铁合金称硅镜铁，主要
用于炼钢作脱氧剂。
锰
锰少量来源于原料矿石中，主要是在冶炼钢
铁过程中作为脱硫脱氧剂有意加入。在钢铁中主
要以MnS状态存在，如S含量较低，过量的锰可
能组成MnC、MnSi、FeMnSi等，成固熔体状态
存在。
锰能增强钢的硬度，减弱延展性。
生铁 Mn % - 6%
锰钢 Mn>%
碳素钢 Mn – %
高锰钢 % - 14%
含锰% - 14%为各种型号的高锰钢，具有良
好的弹性及耐腐蚀性。用于制造弹簧、齿轮、转轴、
铁路道岔等。
含Mn 12% - 20%的铁合金为镜铁，含Mn
60% - 80%的铁合金为锰铁，均主要用于炼钢做脱
硫剂。
硫
主要由焦炭或原料矿石引入，以MnS或FeS状
态存在。
S Mn
生成 MnS
反之 过量S和Fe FeS
硫的存在，使钢产生“热脆性”，属有害成
分，产生热脆性的原因是FeS的熔点较低，最后凝
固，夹杂于钢铁的晶格之间。当加热压制钢铁时，
FeS熔融，钢铁的晶粒失去连接作用而脆裂。
磷
磷由原料中引入，有时也为特殊需要而有意加
入，以Fe2P或Fe3P状态存在。
磷化铁硬度较强，以至钢铁难于加工，并使钢
铁产生“冷脆性”，但P↑→ 流动性↑→易铸造，并可
避免在轧钢时轧辊与压件粘合，在特殊情况下常有
意加入一定量P达此目的。
生铁 P<%，一般碳素钢<%，优质钢
<%
特殊用途：轧辊钢高达 – %
炼钢或铸钢用的磷铁 15 – 20%之间。
C Si Mn S P
形
态
固溶体
碳化物Fe3C、
Mn3C、 Cr3C
、
WC、MoC
游离石墨碳
主要硅化物：
FeSi、MnSi
高碳钢部分
SiC
有时固熔体
或硅酸盐
MnC、
MnS、
FeMnSi
、
固熔体
MnS
、
FeS
Fe2P、
Fe3P
来
源
焦炭
原料矿石；
脱氧或特殊
需
要加入
原料矿
石；作
脱硫脱
氧剂
焦炭或
原料矿
石引入
原料引
入；特
殊需要
加入
各元素在钢中的形态和作用表
硬度 高 低 ↑ ↑ 产生热脆
性
产生冷脆性
↑ ↓
延展性韧性
熔点
↓ ↑ 钢中
S<%
生铁
<
%
生铁P<%
一般碳素
钢<%
优质钢
<%轧
辊钢高达
–
%磷铁
15 – 20%
之间
↓ ↑
↓ ↑
弹性强度抗
氧化性
↑ ↑
↑
↑
流动性 ↑易于铸造
（促使C
以游离态）
↑易于铸造防
止轧辊轧
件间粘合
抗酸碱性 ↑
检测意义 决定钢铁型号及
用途主要指标
直接影响钢铁性
能控制一定量
有害成分严格降至一定量
检测意义
综上所述，C量确定钢铁型号及用途→主要
指标；
Si、Mn直接影响钢铁性能(有益的)→控制一
定量；
S、P是有害成分 →必须严格降至一定量。
因此，对于生铁和碳素钢，C、Si、Mn、S
、P等五种元素的含量是冶金或机械工业化验室
日常生产控制的重要指标。
钢铁试样的制备
钢铁是熔炼产品，其组成并不均匀，这主要
是在铸锭冷却时，由于其中各组分的凝固点不同
而产生偏析现象，使S、P、C等在锭中各部分的
分布不匀。故钢或生铁的铸锭、铁水、钢水在取
样时，均须按一定手续采取，才能得到平均试样。
一般规定：
(1) 制样者遵守试样制备规程，设备维护及安全规程等，以确
得试样制备质量。
(2) 测样时，防止油污、灰尘及其它杂质带入试样中。制样所
用的工具、设备、场所等都应保持清洁。
(3) 制备金属试样时，应除去表面锈垢、涂层及其它金属镀层；
试样内应无气孔夹渣。
(4) 制前，应将钢钵、捣杵，破碎和研磨机械清洗干净，并用
此试样“洗”1～3次。
(5) 制中，可用四分法缩分。什么品种，多大粒度，缩分到什
么程度，均有规定。
(6)试样收发要建帐登记。制备好的试样，装袋或装瓶后，应
注明名称、分析项目、编号、委托日期、单位等。
(7)为备复查，加工剩余试样，应按月、日顺序保存一段时间。
• 一、生铁试样的采取和制备
铁样一般在出铁时从铁水中采取，进行成
品检验时要在铁锭中取。
• 1. 铁锭
从一批铸铁锭中取样，每10 t 取一锭。把
取得的锭块分成均匀的数组，每组中锭块
不超过10个，然后在各组中取样。
白口铁：
硬度大不能钻取，可用重锤敲打一块，用
砂轮打光表面，再用大锤打碎，在铁块不同部
位取相等的量混合成50g以上，放入硬质钢制
的冲击钵中捣碎，直至完全通过100筛目。用
垫纸的磁铁吸引铁样，轻轻敲击磁块，弃去不
被磁铁吸引的杂质，将试样放入纸袋中，送化
验室。
灰口铁
采样：将锭块表面用砂轮打净，在现出发
亮金属色泽处，用直径13~18mm的麻花钻或平头
钻直接钻取若干点。
小块样：中心钻一孔。
大块样：一点垂直于铁块，其余两点在以
此为中心的对称两边。最初5mm深处的钻屑弃去，
一般钻至离另一面剩有5mm距离的地方（试样过
厚可钻至中心）
注意：
① 在钻孔位置或钻孔内部如发现气孔，夹渣或其它杂质时，
在 原孔邻近的位置，平行原孔重新钻取。
② 转速一般控制在200转/分以下，避免钻屑太厚或氧化变
质，保持钻头锋利，不使试样成粉引起飞散损失。
制样：将试样混合后，收于洁净的容器内。
同一批分的样屑各称相等重量，总量约50g，
混匀后缩分出10~15g用于测定碳；余下的40～35g，
在淬火的钢钵或其它制样设备中击碎。
2. 铁水
在高炉铁水流入沟中时，用长柄铁勺
在铁水流出量达1/4、1/2、3/4时从铁水流
中取样三次，分别倒入铸样模中，凝固后
制样取样。
二、钢样的采取与制备
炼钢生产中炉前分析是从钢水中取样，成品检验和钢材分析
需要从钢锭、钢材上取样。
1. 钢材
采取钢样： 刨取法和钻取法
先用钢丝刷或砂轮将表面磨净，自钢材整个横截面普遍刨取；
在横截面上沿轧制方向钻取。
钻眼应沿截面均匀分布，深度大致相同。若垂直于纵轴中线取
样，其深度应达钢材轴心处。
凝固后，从模中倒出，用冷水冷却至尚有余热，用砂轮清理表
面，由试样块侧面中部垂直方向钻取。钻取时用12mm钻头，
以免钻屑太厚，不易为酸所溶解。
2. 钢水
钢水出炉流入盛钢桶内，趁盛钢桶倒出钢水时，用取样模接
取试样。
模：铸铁制带柄圆锥形，模底直径50mm.
钢铁试样的分解
（P196）
• 溶于酸，单酸或者混合酸
• 不同类型钢铁试样溶解方法略有不同
• 难以用酸溶解的样品，如高碳铬铁，可
采用Na2O2熔融分解后酸提取的方法
主要元素分析
碳的测定
测定各种形态的碳属于相分析；碳在钢铁中主
要以两种形式存在：游离碳和化合碳。
游离碳一般不与酸作用，而化合碳能溶解于酸。
在成分分析中，一般钢样只测定总碳量。生铁试样
除测定总碳量外，常分别测定游离碳和化合碳的含
量。
总碳量的测定方法方法有很多，但通常都是将
试样置于高温氧气流中燃烧，使之转化为二氧化碳
再用适当方法测定。具体的测定该当有气体容量法、
吸收重量法、非水滴定法、光度法、色谱法和多种
电分析化学法。
燃烧-气体容积法(气体容量法)
燃烧-气体容积法是目前国内外广泛采用的标准
方法。本法成本低，有较高的准确度，测得结果是总
碳量的绝对值。其缺点是要求有较熟练的操作技巧，
分析时间较长，对低碳试样测定误差较大。
试样在1200～1300℃的高温O2气流中燃烧，钢铁
中的碳被氧化生成CO2:
C + O2 = CO2
4Fe3C + 13O2 = 4CO2 + 6Fe2O3
Mn3C +3O2 = CO2 + Mn3O
3FeS +5O2 = Fe3O4 +3SO2
3MnS + 5O2 = Mn3O4 + 3SO2
生成的CO2与过剩的O2经导管引入量气管，测
定容积，然后通过装有KOH溶液的吸收器，吸收
其中的CO2
CO2十2KOH = K2CO3十H2O
剩余的O2再返回量气管中，根据吸收前后容
积之差，得到CO2的容积，据此计算出试样中碳的
质量分数。
气体容量法定碳装置
测定：
将炉温升至1200～1350℃，检查管路及活塞是
否漏气，装置是否正常，燃烧标准样品，检查仪器
及操作。
称取适量试样置于瓷舟中，将适量助熔剂覆盖
于试样上面，打开玻璃磨口塞，将瓷舟放入瓷管内，
用长钩推至高温处，立即塞紧磨口塞。预热lmin，
按照定碳仪操作规程操作，测定其读数(体积或含
量)。打开磨口塞，用长钩将瓷舟拉出，即可进行
下一试样分析。
燃烧-非水滴定法
试样在1150~1300℃的高温氧气流中燃烧，生成
的气体经除硫管后，进行乙醇乙醇胺介质中被吸收，
以百里酚酞-甲基红为指示剂，用乙醇钾标准溶液滴
定至溶液呈稳定的深蓝色。
燃烧-库仑法
将试样通氧燃烧，产生的气体导入已调好pH值
的高氯酸钡吸收液时，会使溶液pH值降低，利用电
解生成的H+使溶液的pH值回复到原值。根据法拉第
定律，可求出所生成的H+的量，从而计算出碳的量。
碳硫分析仪
又分为容量法碳硫分析仪、库仑碳硫分析仪、
和红外碳硫分析仪。
燃烧系统：管式炉、电弧炉、高频炉。
测量范围：~%（可扩展）
测定时间：~
RCS8800型
高频红外碳硫
分析仪
硫的测定
硫的测定方法很多。经典的硫酸钡重量法用于
测定高硫试样。燃烧—滴定法具有简单、快速、准
确及适应面广的特点，被广泛采用，它也是国内外
的标准方法；而红外碳硫分析仪是测量微量硫的良
好方法。
燃烧—碘酸钾滴定法
将钢铁试样于1250～1350℃的高温下通氧燃烧，
使硫全部转化为二氧化硫，将生成的混合气体经除
尘管后进入淀粉溶液，二氧化硫被吸收后生成亚硫
酸，可用碘酸钾标准溶液滴定：
燃烧： 4FeS + O2 = 2Fe2O3 + 4SO2
3MnS + 5O2 = Mn3O4 + 3SO2
吸收： SO2 + H2O = H2SO3
滴定： KIO3 + 5KI + 6HCl = 3I2 + 6KCl + 3H2O
H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + 2HI
操作：将炉温升至1200～1350C，吸收杯中
加入淀粉吸收液，通氧；试样置于瓷舟，加助熔剂
后将瓷舟推至高温处，燃烧后的混合气体导入吸收
杯中，淀粉吸收液蓝色开始消褪，立即用碘酸钾标
准溶液滴定并使液面保持蓝色，直至吸收液的色泽
与原来的色泽相同，间歇通气后，色泽不变即为终
点，关闭氧气。同时做空白试验。
硫分析仪
主要分为燃烧-容量法碳硫分析仪和红外碳硫分
析仪。
燃烧系统：管式炉、电弧炉、高频炉。
测量范围：~%（可扩展）
测定时间：~
磷的测定
钢铁中磷的测定方法有重量法、滴定法、光度
法。一般是使磷转化为磷酸，在与钼酸铵反应生成
磷钼酸，在此基础上可用重量法、酸碱滴定法、磷
钼蓝光度法进行测定。
试样用硝酸分解后生成正磷酸和亚磷酸，再用
高锰酸钾处理，正磷酸与钼酸铵作用生成磷钼杂多
酸，用氟化物除去Fe3+的影响，酒石酸防止硅钼酸
铵的生成，再用还原剂还原为磷钼蓝，在波长
650nm处测定吸光度。
注意：酸度是反应的重要条件。
锰的测定
钢铁中锰含量的分析通常采用滴定法、光度法
和原子吸收分光光度法。
滴定法可用过硫酸铵将锰氧化成七价，以亚砷
酸钠-亚硝酸钠标准滴定溶液滴定。还可以用硝酸
银(酸性条件)定量将锰氧化成三价，用硫酸亚铁铵
标准滴定溶液滴定。
光度法常用高碘酸钾将锰氧化成七价后，进行
光度测定。
硅的测定
钢铁中硅的测定方法有很多，可根据含量的不
同来选择适当的方法。
常量测定有SiO2重量法和K2SiF6容量法。重量
法是最经典的测定方法，具有准确、适用范围广等
特点。
微量分析一般用光度法，具有简单、快速、准
确等特点，是目前实际应用最广泛的方法。而其中
应用最多的是硅钼蓝光度法，下面主要介绍还原型
硅钼酸盐光度法测定。
试样用稀酸溶解后，使硅转化为可溶性硅酸，
加高锰酸钾氧化碳化物，再加亚硝酸钠还原过量的
高锰酸钾，在弱酸性溶液中，加入钼酸与H4SiO4反
应生成氧化型的黄色硅钼杂多酸(硅钼黄)，在草酸
的作用下，用硫酸亚铁铵将其还原为硅钼蓝，于波
长810nm处测定硅钼蓝的吸光度：
试样
酸溶 H4SiO4
H3PO4
(正硅酸)
(正磷酸)
(NH4)2MoO4
强酸 温度
H8[Si(Mo2O7)6]
H3[P(Mo3O10)4]
还原剂Fe2+(H2SO4介质)
H2C2O4 存在
H8 Si
(Mo2O7)5
Mo2O5
钢铁中合金元素的测定
铬的测定
含量高用银盐-过硫酸铵氧化滴定法测定；含量
低用二苯碳酰二肼光度法测定。
银盐-过硫酸铵氧化滴定法：
在硫磷混酸介质中，以硝酸银为催化剂，用过
硫酸铵将Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ)，然后以N-苯代邻氨基
苯甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶
液刚好呈亮绿色为终点。
镍的测定
高含量 丁二酮肟重量法
低含量 丁二酮肟光度法或原子吸收法
重量法：
在pH=8～9的氨性溶液中，丁二酮肟与镍发生
络合反应，产生红色沉淀。氨性溶液pH值过小，沉
淀易溶解；pH值过高，易形成Ni(NH3)4
2+，同样增
加沉淀的溶解度。沉淀经过滤、洗涤，在120下烘干
恒重。 Fe3+、Cu2+、Cr2+等在氨水中也生成沉淀，
有干扰，可加入柠檬酸或酒石酸掩蔽。
光度法：
在强碱性介质中和氧化剂存在下，镍与丁二酮
肟生成可溶性的酒红色络合物，可在分光光度计上
波长530nm处测量吸光度。干扰离子同样可用酒石
酸掩蔽。
原子吸收法：
介质：三羟甲基胺基甲烷-HAc缓冲溶液(pH＝8)
波长： 空气-乙炔火焰
钼的测定
钼的测定通常用硫氰酸盐光度法。
在有还原剂存在的酸性溶液中，钼与硫氰酸盐
形成橙红色络合物，在470nm处测定其吸光度。钒
对测定有干扰，1%钡相当于%钼，可在计算时
减去。
硫氰酸盐显色剂：硫酸钛溶液［20mL15%硫酸
钛＋320mL(1+1)H2SO4］－10%硫氰酸钠溶液－
10%氯化亚锡溶液（10g氯化亚锡溶于5mL HCl，用
水稀释至100mL）－水等体积混合而成。混合显色
剂可加快分析速度，且显色溶液较稳定。
钒的测定
钒的测定有滴定法、光度法和原子吸收法。
氧化-Fe2+滴定法：
试样分解后在硫酸溶液中温度低于20℃条件下，
加入硫酸亚铁溶液将钒、铬及可能存在的氧化物质
还原为低价；再用高锰酸钾(或过硫酸铵)将钒氧化
到五价，此时铬不被氧化。过量的高锰酸钾可用尿
素分解，而过量的尿素不影响钒的测定。以N-苯代
邻氨基甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定
至溶液由紫红色变为浅绿色或浅黄绿色为终点。
氯仿萃取-钽试剂光度法：
该螯合物难溶于水而易溶于氯仿和乙醇，萃
取后在波长530nm处测定其吸光度。
钒还可以用石墨炉原子吸收和ICP测定。
钛的测定
钛的测定有变色酸光度法、H2O2光度法、二安
替比林甲烷光度法等。
试样用酸分解后，以抗坏血酸还原铁等，加入
变色酸与钛生成橙红色络合物，在分光光度计上于
470nm处测定吸光度。
铜的测定
铜的测定有滴定法、光度法等。
BCO光度法：
试样分解后，调节pH＝7~10，铜与BCO(双环
己酮草酰二腙)反应生成蓝色络合物形成；有乙醛
存在时，则紫红色络合物。
新亚铜灵(2,9-二甲基-1,10-二氮杂菲)萃取光度法：
利用新亚铜灵(NCP)与Cu(I)在pH=3~10的溶液
中形成橙黄色配合物的性质，采用三氯甲烷萃取
而与其它共存离子分离，有机相在波长460nm处测
定吸光度，铁的干扰可用过量的抗坏血酸消除。
3 有色金属及合金分析
有色金属：铜、铅、锌、铝、锡、锑、镍、钨、
钼、汞等。分类：轻金属、重金属、稀有金属等。
铜及铜合金分析
概述
纯铜（紫铜，电解铜）：Cu%=~%
铜合金： Cu%=50~99%，主要有黄铜(铜、锌
为主) 、白铜(铜、镍为主) 、青铜(锡青铜、铝青铜、
等)。微量元素主要有：铅、铋、氧、硫以及铝、
锌、银、镉、镍、铁、锡等。
铜的测定
以常量分析为主，测定方法有碘量法、络合滴
定法和电解法；微量法有多种光度法、AAS、AES、
催化极谱法、电位滴定法、离子选择性电极法、溶
出伏安法等等。
称取~试样，加上铂阴极再称重。
试样置于250mL高型烧杯中，盖上表面皿，沿杯壁
慢慢加入42mL(7+10+25)硝酸-硫酸-水使试样分解，
反应基本停止后将烧杯置于近沸的水浴(80~90℃)中，
使试样完全溶解后继续再加热~，以驱除氮
的氧化物，试液冷却后稀释至150mL。
将铂阴极和铂阳极在电解仪上安装好并置于
溶液中，用两块半块表面皿盖好高型烧杯，用搅
拌器搅拌均匀，控制一定条件开始进行电解，直
至溶液无色，用水冲洗表面皿、杯壁及电极杆。
重新搅拌，并继续电解至不再沉积出铜为止，在
不切断电源下迅速取下高型烧杯，并换以另一盛
有175mL水的同型烧杯，继续电解15min，取下铂
并依次浸入两杯无水乙醇中，取出后立即在105℃
干燥箱中干燥3~5min，取出后置于干燥器中冷却
至室温，称重。
有需要时应将电解完的试液用BCO光度法测
定剩余的铜量，对结果进行校正。
锌的测定
锌的测定方法有络合滴定法和原子吸收法。
络合滴定法
试样用HCl-H2O2加热分解，冷却后移入分液
漏斗，加氟化铵和硫脲作掩蔽剂，再加硫氰酸铵溶
液与锌反应生成络阴离子，用甲基异丁酮萃取，弃
去水相。在有机相中加入氟化铵和硫脲，以二甲酚
橙为指示剂，用EDTA标准溶液滴定。
原子吸收分光光度法
电解除铜后，在硝酸介质的试液中，以空气-
乙炔火焰，在原子吸收光谱仪波长处对锌
进行测定。
镍的测定
镍的测定方法有丁二酮肟重量法、EDTA滴定
法和丁二酮肟光度法以及原子吸收法等。
丁二酮肟重量法
试样加盐硝混酸加热煮沸溶解，以电解法除
铜。加Na2S2O3和酒石酸掩蔽铁、铝、铅等，用
NH3调节至碱性，如有沉淀应过滤除去；再用HCl
酸化，水浴加热，加丁二酮肟乙醇溶液沉淀镍，
重新用氨水溶液至刚呈碱性，保温30min。趁热用
玻璃坩埚过滤，在105~110℃的烘箱内烘干，冷却
后称重。
EDTA滴定法
将所得丁二酮肟镍沉淀用硝酸溶解，加热蒸
发破坏丁二酮肟。冷却后调节Ph=5~6，加过量
EDTA标准溶液，以二甲酚橙为指示剂，用锌、
或铅标准溶液滴定。
丁二酮肟光度法
移取适量试液于分液漏斗，用氨水和冰乙酸
调节pH~，用酒石酸、醋酸钠和盐酸羟胺消除
各种干扰，再加丁二酮肟乙醇溶液，混匀后5min
，用三氯甲烷萃取，再用稀盐酸反萃取。水相移
入容量瓶中，加I2溶液、碳酸钠和丁二酮肟，定
容。在波长470nm处测定吸光度。
原子吸收分光光度法
试样用盐硝混酸溶解后，用电解法除铜。然后
加硝酸锶消除干扰。
测定波长： 空气-乙炔火焰
如硅含量较高，在分解时应加数滴HF。
铜合金分析仪
锡的测定
滴定法
试样用盐酸和H2O2溶解，用Fe(OH)3共沉淀分
离锡。在盐酸溶液中，以HgCl2为催化剂，用次磷
酸钠将锡(Ⅳ)还原为锡(Ⅱ)。然后以淀粉为指示剂，
用碘酸钾标准溶液滴定。
光度法
试样用硝酸溶解，用Fe(OH)3共沉淀分离锡。
在H2SO4介质中，锡与苯基荧光酮在OP乳化剂存
在下，形成橙红色的三元络合物，在波长510nm处
测定其吸光度。
微量元素的测定
铅的测定
试样用硝酸溶解，用Fe(OH)3共沉淀分离和富集
铅。在稀盐酸介质中用AAS法测定，测定波长为
。基体铜的干扰在配制标准系列时加入相
应量的铜以消除，其它共存元素不干扰。
铋的测定
试样用硝酸溶解，用Fe(OH)3共沉淀分离和富集
铋。在稀硫酸介质中，铋与KI生成黄色络合物，于
波长460处测定其吸光度。
银的测定
试样用硝酸溶解，以巯基棉纤维吸附银而与
铜分离，再用NH4SCN溶液洗脱银。用空气-乙炔
火焰，于原子吸收分光光度计上测定，测定波长
为。
该法灵敏度高，测定用水应使用二次蒸馏水。
大多数微量元素均可在分离富集后用ICP、铜
合金分析仪、阴极铜直读光谱仪、X射线荧光光谱
仪上同时进行测定。
铝及铝合金分析
概述
铝合金是以铝为基的合金总称。主要合金元素
有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、
钛、铬、锂等。
铝的测定
试样以盐酸和过氧化氢或氢氧化钠溶液溶解，
用EDTA返滴定法或氟化物置换滴定法测定。
锌的测定
离子交换法分离富集，EDTA络合滴定法定量
测定；也可用AAS法测定。
稀土元素总量的测定
稀土元素性质相近，不易分离。常量分析用草
酸沉淀重量法和EDTA滴定法，微量分析用光度法。
在弱酸介质中，利用稀土元素与偶氮胂Ⅲ反应
生成蓝绿色络合物，于分光光度计上波长660nm处
测定其吸光度。
稀土元素也可以用ICP测定。
锌及锌合金分析
锌合金是以锌为基加入其他元素组成的合金，
常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅等。
锌的测定
锌的测定方法有络合滴定法和原子吸收法。络
合滴定法又可分这直接滴定法和间接滴定法。
间接滴定法是在氨性条件下，利用解蔽作用破
坏原已生成的锌络合物，释放出来的Zn2+再用
EDTA标准溶液滴定。该法适用于复杂试样，但不
适用含镉试样。
铜的测定
二乙基二硫代氨基甲酸铅光度法：
试样用硝酸分解后，调节pH＝1~2，用二乙基
二硫代氨基甲酸铅的三氯甲烷溶液萃取铜，于分光
光度计上波长440nm处测定吸光度。
镉的测定
原子吸收分光光度法：
试样用HCl和H2O2分解，在稀盐酸介质中测定。
测定波长：，空气-乙炔火焰
镉亦可用ICP-AES测定。
铅的测定
锌合金中的铅
一般用示波极谱法
测定。
试样用盐酸分
解，加入抗坏血酸
除氧，在3mol/L
HCl介质中，铅产
生良好的极谱波，
其半波电位为
。
钛及钛合金分析
钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。
合金元素可分为三类：
①提高相转变温度的元素：铝、碳、氧和氮等。
其中铝是钛合金主要合金元素；
②降低相变温度的元素：钼、铌、钒、铬、锰、
铜、铁、硅等；
③对相变温度影响不大的元素：锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。
钛的测定
常量钛的分析一般用硫酸铁铵滴定法，微量钛的
分析一般用光度法。
钛合金试样一般用硫酸溶解，在盐酸和硫酸介质
中，隔绝空气，用金属铝将钛(Ⅳ)还原至钛(Ⅲ)，以
硫氰酸盐为指示剂，用硫酸铁铵标准溶液滴定。
铜的测定
铜试剂分光光度法：
试样用硫酸溶解后，以柠檬酸络合钛，在氨性介
质中有保护胶(阿拉伯树胶)存在下，铜与铜试剂(二乙
基二硫代氨基甲酸钠，DDTC)反应生成黄色胶体悬
浮物，可在波长445nm处测定其吸光度。
氮的测定
奈斯勒试剂(K2HgI4的NaOH溶液)光度法：
试样用硫酸溶解后，移入蒸馏瓶中，加入
NaOH 溶液进行蒸馏，吸收液为稀H2S04溶液。分
取一定量吸收液置于比色管中，加奈斯勒试剂混匀，
显色15 min后，于波长420nm处测定其吸光度值。
有色物质的颜色与酸度有关，不同酸度下颜色
从橙黄色到橙红色，因此测定波长范围可从
420~470nm。
Pb2+、Cu2+能与显色剂反应生成PbI2和CuI沉淀
而产生干扰。
铅及铅合金分析
铅合金，以铅为基加入其他元素组成的合金。
铅合金表面在腐蚀过程中产生氧化物、硫化物或其
他复盐化合物覆膜，有阻止氧化、硫化、溶解或挥
发等作用。
铅合金如含有铋、锌等杂质，则耐蚀性会降低；
加入锑、碲、硒可消除杂质铋对耐蚀性的有害影响。
铅锡锑合金用于印刷工业上已有五百多年的历
史。
铅锑合金加入少量的铜、砷、银、碲等，可增
加强度，称为硬铅。
铅的测定
试样一般用硝硫混酸溶解，铅沉淀生成硫酸铅
沉淀，从而与其它元素分离。沉淀过滤后用pH＝
5~6的醋酸缓冲液溶解，以二甲酚橙为指示剂，用
EDTA标准溶液滴定。
铋的测定
试样用硝酸溶解，用加热并加KMnO4，过滤，
弃去滤液；沉淀再用加了数滴H2O2的硝酸溶解，煮
沸，再过滤。移取部分滤液，加六偏磷酸钠、硫脲
和KF分别掩蔽残余的铅、铜、银等，以KI为显色
剂，在波长450nm处测定吸光度。
锑的测定
锑的测定有滴定法和光度法。
硫酸铈滴定法
试样用硫酸-硫酸钾溶解，以硫酸肼将Sb(Ⅴ)还
原为(Ⅲ) ，在介质中以甲基橙为指示剂，用硫酸铈
标准溶液滴定。
结晶紫光度法
试样用硝酸-硫酸溶解，加热至冒浓烟并呈温盐
状，再加盐酸溶液，定容后干过滤。移取一定量滤
液于已盛有盐酸的分液漏斗，加结晶紫及甲苯萃取，
弃去水层，有机相在波长580nm处测定其吸光度。
孔雀绿光度法
试样用硝酸分解，用盐酸分享铅，再用Fe(OH)3
共沉淀共存的多种金属离子。加孔雀绿与锑反应生
成蓝绿色络合物，在盐酸介质中用苯萃取，于波长
640nm处测定有机相的吸光度。
5-Br-PADAP [2-(5-溴-吡啶偶氮)-5-二乙氨基
苯酚]光度法
试样用硝酸-酒石酸溶解，加硫酸使铅生成硫酸
铅沉淀而分离，以乳化剂OP为增溶剂，加KI及5-Br-
PADAP与锑反应生成蓝绿色络合物，于波长610nm
处测定吸光度。
锡的测定
锡的测定可碘酸钾滴定法和光度法、原子荧光
光谱法。
邻苯二酚紫-CTMAB光度法
试样用硝酸和柠檬，使铅生成硫酸铅沉淀分离，
加邻苯二酚紫-CTMAB与锡生成蓝绿色络合物，在
波长660nm处测定吸光度。
氢化物发生-原子荧光光谱法
试样用硫酸溶解，加热冒尽硫酸烟，加硫脲-抗
坏血酸溶液，采用氢化物发生-原子荧光光谱法进行
测定。
银的测定
银的测定一般用原子吸收分光度法。试样用硝
酸-酒石酸溶解除去氮的氧化物。测定波长
，使用空气-乙炔火焰。
砷的测定
二乙基二硫代甲酸银(DDTC-Ag)光度法
试样用硝酸溶解，沉淀分离铅，在硫酸介质中
加入KI和SnCl2消除锑的干扰。加无砷锌粒，使砷
生成AsH3，用二乙基二硫代甲酸银的三氯甲烷溶
液吸收，使生成酒红色的单质胶体银，于波长
520nm处测定其吸光度。
碲和硒的测定
碲的测定
碲的测定可以用原子吸收分光光度法和氢化物-
原子荧光光谱法。
原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法：
试样用硝酸-酒石酸溶解，在盐酸介质中，以As
作载体，用NaH2PO2将Te(Ⅳ)还原为单体，过滤与铅
分离。沉淀用硝酸溶解，测定波长，用空气
-乙炔火焰。
原子荧光光谱法：
硝酸溶样，沉淀分离铅，在盐酸介质中氢化并
测定。
碲和硒的同时测定
碲和硒可用示波极谱法进行同时测定。
试样用硝酸-酒石酸分解，在盐酸介质中，用甲
醛除去硝酸，以As作载体，用NaH2PO2将Te(Ⅳ)和
Se(Ⅳ)还原为单体，过滤与铅分离。沉淀用热的溴
饱和硝酸溶解，滴加数滴HClO4并加热至冒烟，冷
却后加EDTA和硫酸铵溶液，以阿拉伯胶拟制极大，
通氢或氮除氧，，于示波极谱仪~测定
碲，~测定硒。
锡及锡合金分析
锡合金的种类很多，主要有锡铅合金、锡锑
合金、锡铜合金、锡铋合金等，主要作为电镀液、
焊料、制造轴承等之用。
锡的测定一般用碘量法，铅的测定用络合滴
定法或示极谱法，锑的测定用硫酸铈滴定法，铜
的测定用络合滴定法、碘量法或光度法，铋的测
定用硫脲光度法。
铋的测定：
试样用硝酸-酒石酸-柠檬酸分解，加盐酸沉淀
铅，过滤除去；滤液加硫脲与Bi3+反应生成黄色络
合物，在波长425nm处测定其吸光度。
镁及镁合金分析
镁合金的主要各类有铝镁合金、钛镁合金等，
需要分析的主要元素有铝、锡、锰、银、锆、铁、
硅、铜、镍、氯和钛等。
镁的测定一般用络合滴定法或重量法，铝的测
定用络合滴定法或铬天青S光度法，锡的测定用邻苯
二酚紫光度法，锰的测定用高碘酸钾光度法，银的
测定用火焰原子吸收光谱法，铁的测定用邻二氮杂
菲光度法，硅的测定用钼蓝光度法，铜的测定用新
亚铜灵光度法，镍的测定用丁二酮肟光度法，钛的
测定用二安替吡啉甲烷光度法。
锆的测定
锆含量的测定一般用二甲苯酚橙光度法。
试样用HCl-HF分解，加HClO4再加热至冒烟以
除去F-。用HClO4调节酸度，加入二甲苯酚橙与锆生
成红色络合物，在波长540nm处测定光度。
氯的测定
氯含量的测定一般用氯化银浊度法。
试样用HNO3分解，分取一定量试液于比色管中，
加AgNO3溶液，摇匀。在分光光度计上波长420nm处
测定吸光度，与标准系列进行比较。
氯含量的测定还可用离子选择性电极法。
