高頻－紅外碳硫分析儀測(cè)定精銻中的硫

符永際

（湖南東港銻品有限公司，湖南東安 425900）

·分 析·

高頻－紅外碳硫分析儀測(cè)定精銻中的硫

符永際

（湖南東港銻品有限公司，湖南東安 425900）

介紹了采用HW2000型高頻紅外碳硫分析儀測(cè)定精銻中硫的含量，確定了對(duì)樣品稱樣量、助熔劑種類及用量等測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化的試驗(yàn)，用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證了方法準(zhǔn)確度和精密度，相對(duì)誤差（RE）小于0.10%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD小于3.0%（n＝6）。用該儀器測(cè)定精銻中硫的分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符合，且方法操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、分析周期短，已應(yīng)用于某公司實(shí)際生產(chǎn)工作。

高頻－紅外碳硫分析儀；精銻；硫

由于精銻中硫含量比較低，也是化驗(yàn)室常規(guī)分析的元素之一。一直以來(lái)測(cè)定精銻中硫含量有采用燃燒－碘量法、重量法等。燃燒－碘量法需要采用管式爐，由于分析溫度達(dá)到1 000℃以上，所以爐子升溫需較長(zhǎng)時(shí)間，且爐子容易損壞，需要經(jīng)常更換硅碳棒，分析過(guò)程中使用的試劑需要現(xiàn)配現(xiàn)用，也需要較長(zhǎng)時(shí)間；重量法準(zhǔn)確度較好，但精度低、操作繁瑣，流程長(zhǎng)，一批樣品需要7 h左右，勞動(dòng)強(qiáng)度大。這幾種方法都不適于生產(chǎn)過(guò)程分析。

為了簡(jiǎn)化分析步驟，降低分析成本，縮短分析時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，某公司2010年購(gòu)買HW2000型高頻紅外碳硫分析儀，由于該儀器具有快速、準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單及碳、硫同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，已日漸成為測(cè)定樣品中碳、硫含量的主要方法，并已制定了有關(guān)物料中碳、硫分析的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［1～4］。紅外吸收法的依據(jù)是物理原理，其最大優(yōu)點(diǎn)是操作流程短，操作中避免了使用各種對(duì)人體有毒有害的化學(xué)試劑，人為因素小，改善了操作人員的工作環(huán)境。已被廣泛應(yīng)用于實(shí)際樣品中碳、硫的分析測(cè)定［5，6］，與傳統(tǒng)方法相比，其準(zhǔn)確度和精密度具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本文建立了應(yīng)用HW2000型高頻紅外碳硫分析儀測(cè)定精銻中硫的測(cè)定方法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該方法精密度和準(zhǔn)確度比較好，能滿足測(cè)定的要求，且分析一個(gè)試樣只需2～3 min，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了檢測(cè)速度，現(xiàn)已在公司日常工作中應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器及工作條件

HW2000型高頻紅外碳硫分析儀（江蘇無(wú)錫英之誠(chéng)高速分析儀有限公司）：功率2.1 kV，氧氣壓力0.4 MPa，分析時(shí)間35 s，進(jìn)氧時(shí)間3 s，清洗時(shí)間50 s，預(yù)熱時(shí)間0 s，加熱時(shí)間20 s。

陶瓷坩堝（Φ23 mm×23 mm）：在馬弗爐中加熱溫度升至1 000～1 200℃，恒溫2 h后，冷卻至一定溫度后，取出放干燥器中冷至室溫備用。

鎢粒（C＜0.001 0%，S＜0.000 5%）。

純鐵助熔劑（C＜0.000 5%，S＜0.000 5%）。

錫粒（C＜0.001 0%，S＜0.000 9%）。

氧氣純化試劑（堿石棉，無(wú)水高氯酸鎂）。

氧氣：純度＞99.5%，壓力為0.15 MPa；壓縮空氣壓力為：0.4 MPa。

標(biāo)準(zhǔn)樣品（硫含量與待測(cè)試樣相近的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）。

試樣粒度不大于0.071 mm。

試樣經(jīng)公司取樣班人員加工后送到化驗(yàn)室后，應(yīng)將樣品在105～110℃的恒溫箱中干燥2 h后放在干燥器內(nèi)備用。

AL104型電子天平（梅特勒－托利多儀器有限公司）：精度±0.1 mg。

1.2 分析步驟

1.2.1 儀器的準(zhǔn)備

按儀器操作規(guī)程準(zhǔn)備好儀器，預(yù)熱待用。

1.2.2 校正儀器

稱取標(biāo)準(zhǔn)樣品置于陶瓷坩堝底部，依次加入0.3 g純鐵助熔劑，1.5 g鎢粒，按儀器操作規(guī)程步驟進(jìn)行操作，重復(fù)做3～5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品，得到一個(gè)重復(fù)較好的平均結(jié)果，通過(guò)校準(zhǔn)步驟直到硫的結(jié)果在誤差范圍以內(nèi)。

1.2.3 校正空白

依次稱取0.3 g純鐵助熔劑，1.5 g鎢粒，置于陶瓷坩堝中，以下同1.2.2測(cè)定空白，得到的空白值儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中。

1.2.4 測(cè)定

稱取0.045 g試樣于陶瓷坩堝中，依次加入0.3 g純鐵助熔劑，1.5 g鎢粒。按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，由儀器軟件計(jì)算出測(cè)定結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 條件試驗(yàn)

2.1.1 樣品的用量

因?yàn)榫R中硫含量比較低，樣品稱樣量的多少直接影響樣品是否充分燃燒、轉(zhuǎn)化、吸收、測(cè)試等［7］。稱取不同量的樣品，同一條件下測(cè)定，其結(jié)果見(jiàn)表1。因稱量工具限制，不能太少；稱樣量大，SO2又不能充分釋放，會(huì)堵塞過(guò)濾網(wǎng)。通過(guò)表1的數(shù)據(jù)可以看出稱樣量在0.04～0.06 g較合適，誤差能得到控制，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定，準(zhǔn)確度高。

表1 稱樣量與測(cè)定結(jié)果的關(guān)系

2.1.2 助熔劑的選擇

助熔劑不僅具有增加樣品中導(dǎo)磁物質(zhì)、提高燃燒溫度的作用，還具有增加樣品流動(dòng)性、稀釋樣品的作用，所以助熔劑的選擇應(yīng)保證樣品充分燃燒、防止樣品飛濺等；同時(shí)助熔劑也是影響分析測(cè)定結(jié)果的一項(xiàng)主要因素。

試驗(yàn)中分別以純鐵助熔劑、鎢粒、錫粒以及它們的組合助熔劑進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 助熔劑對(duì)樣品溶解影響

根據(jù)以上試驗(yàn)，可以看出采用“鎢粒＋純鐵”組合助熔劑時(shí)，檢測(cè)信號(hào)高，結(jié)果穩(wěn)定，樣品熔融好，曲線釋放流暢，峰形好，無(wú)拖尾，效果較好，而無(wú)需采用“鎢粒＋純鐵＋錫?！苯M合助熔劑，這樣又節(jié)約了成本。

2.1.3 助熔劑和試樣的加入順序選擇

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，樣品可以放在所有助熔劑的下面，也可以在助熔劑之中，對(duì)樣品熔融狀態(tài)和釋放曲線無(wú)影響，但是試樣放在最上面時(shí)，曲線釋放差，樣品熔解不好。試驗(yàn)表明采用將試樣放在坩堝底部，然后依次加入純鐵、鎢粒，效果好。由于純鐵導(dǎo)電導(dǎo)磁，鎢粒雖是高熔點(diǎn)金屬，但易氧化并生成WO3；WO3在溫度900℃有顯著的升華，有部分WO3逸出，增加了碳硫的擴(kuò)散速度，有利于SO2釋放。

2.1.4 助熔劑的用量

助熔劑均有利于樣品的燃燒。但試驗(yàn)表明，不適當(dāng)?shù)呐浔葧?huì)產(chǎn)生許多不利影響，如浪費(fèi)助熔劑，破壞石英管，增加維修成本。助熔劑量影響試樣硫的釋放率，量太少，燃燒不完全；量太多，易產(chǎn)生吸附，影響準(zhǔn)確度和精密度。經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)純鐵加入量0.25～0.30 g、鎢粒加入量1.50 g左右時(shí)，測(cè)定結(jié)果精密度高、準(zhǔn)確度好。

2.2 準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)

按照前面的分析程序，檢測(cè)3個(gè)樣品中硫含量，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果（n＝6） %

從表3數(shù)據(jù)可以看出，該方法所測(cè)得的結(jié)果與經(jīng)典重量法分析結(jié)果是一致的。試驗(yàn)表明該方法分析速度快，準(zhǔn)確度高，方法可靠，完全能滿足生產(chǎn)分析的要求。

2.3 方法檢出限

取經(jīng)灼燒的空白陶瓷坩堝按以上實(shí)驗(yàn)方法，分別手動(dòng)輸入0.06 g試樣，加0.25 g純鐵及1.5 g鎢粒，測(cè)定空白10次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出碳、硫的檢出限為0.001 0%。根據(jù)參考文獻(xiàn)［4］方法檢出限要求硫?yàn)?.000 5%，表明該方法可以滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

建立精銻中硫量的快速測(cè)定方法，可以快速地報(bào)出結(jié)果，大大提高檢測(cè)速度，給生產(chǎn)單位及時(shí)準(zhǔn)確地提供數(shù)據(jù)，很好地指導(dǎo)了生產(chǎn)，為生產(chǎn)單位精細(xì)化操作提供了條件。通過(guò)大量的試驗(yàn)，該方法精密度好、準(zhǔn)確度高，而且步驟簡(jiǎn)單、方便，避免了使用以前繁瑣的重量法、燃燒－碘量法?，F(xiàn)已成功運(yùn)用于日常檢測(cè)2年多，從檢測(cè)情況看，試樣隨到隨檢測(cè)，檢測(cè)速度快，適用范圍廣，且大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了操作人員的工作環(huán)境，為企業(yè)分析檢測(cè)工作提供了依據(jù)。

［1］ GB／T8647.9－1988，鎳化學(xué)分析方法：高頻感應(yīng)爐燃燒紅外吸收法測(cè)定硫量、碳量［S］.

［2］ GB／T6730.61－2005，鐵礦石碳和硫含量的測(cè)定：高頻燃燒紅外吸收法［S］.

［3］ GB／T8648.14～15－1988，鈷化學(xué)分析方法：高頻感應(yīng)爐燃燒紅外吸收法測(cè)定硫量、碳量［S］.

［4］ DZ／T0130.5－2006，地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范第5部分：多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查（1∶250000）樣品化學(xué)成分分析［S］.

［5］ 王穎娥.紅外法測(cè)定富鑭混合稀土中碳和硫［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2000，36（5）：228.

［6］ 張明杰.高頻燃燒－紅外碳硫儀用于農(nóng)用地土壤質(zhì)量調(diào)查樣品中碳硫的快速測(cè)定［J］.巖礦測(cè)試，2010，29（2）：139－142.

［7］ 張長(zhǎng)均.影響高頻紅外碳硫儀分析結(jié)果穩(wěn)定性因素的探討［J］.冶金分析，2006，26（6）：90－91.

Sulfur Determ ination in Fing Antimony by High Frequency－infrared Carbon Sulfur Analyzer

FU Yong-ji
（East Hunan Port Stibium Limited Company，Dong＇an 425900，China）

This article has introduced the determination of sulfur in fing antimony by the HW2000 high frequency infrared carbon sulfur analyzer，determined the optimized sample said determination conditions and so on type quantity，flux type and amount by the experiment，and has confirmed themethod accuracy and the accuracy with the national standardsmaterial.The relative error（RE）is smaller than 0.10%，the relatively standard deviation RSD is smaller than 3%（n＝6）.The analysis resultswith this instrument conform to the normal value，and themethod has simple operation and is accurate，the analysis cycle is short，which has been applied in the company actual productive work.

high frequency infrared carbon sulfur analyzer；fing antimony；sulfur

O657.33

：A

：1003－5540（2014）01－0063－03

2014－01－05

符永際（1982－），男，工程師，主要從事金屬產(chǎn)品分析及技術(shù)指導(dǎo)工作。