用單一鎢粒作助熔劑測定電解金屬錳中碳和硫

潘洪泳，趙顯法，潘秀香，何傳瓊

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司大新錳礦分公司，廣西 大新 532315)

電解金屬錳分為普通級(w%=99.7%)和高純級(w%=99.9%)兩類，在傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，主要用于以不銹鋼為主的特種鋼和以鋁錳合金為主的有色合金。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和新興產(chǎn)業(yè)的興起，電解金屬錳成為制造四氧化三錳的主體材料，由于純度高，雜質(zhì)少，在冶金、電子、功能材料和精細(xì)錳鹽制品領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，同時對錳的純度和雜質(zhì)含量(C、S、P、Fe、Si、Se)也有更高要求［1-3］。

高頻燃燒紅外吸收法具有快速、準(zhǔn)確、操作簡便、能實現(xiàn)碳硫同時測定等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于鋼鐵合金、礦物、土壤等樣品中碳硫含量的快速測定［4-9］。傳統(tǒng)紅外吸收測定金屬錳中碳和硫含量方法中，助熔劑一般采用(純鐵+鎢粒)、(錫粒 +鎢粒)、(純鐵 +鎢粒 +錫粒)［10］。選擇這 3種助熔劑，操作員在加入量方面不好控制，加入助熔劑量多，試樣在燃燒時易飛濺或產(chǎn)生灰塵，加入量少時試樣燃燒不充分，影響分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。

本文采用單一鎢粒作為助熔劑測定金屬錳中碳和硫進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果表明金屬錳試樣在高頻爐中燃燒充分，用本法測定金屬錳試樣中碳硫含量，分析結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，且靈敏度高，完全滿足科研和生產(chǎn)檢驗的需要。

1 試驗部分

1.1 主要試劑和儀器

助熔劑：0.371 mm(40目)鎢粒，株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司(C 0.000 6%、S 0.000 3%);

標(biāo)準(zhǔn)樣品：北京納克分析儀器有限公司生產(chǎn)，YSBC 11139 －2007(C 0.027%、S 0.012 6%);

標(biāo)準(zhǔn)樣品：重慶鋼鐵集團(tuán)公司鋼研所生產(chǎn)，YSBC 18101 －03(C 0.168%、S 0.019%);

紅外碳硫分析儀：四川旌科儀器制造有限公司生產(chǎn)的CS-878A型紅外碳硫分析儀;

L-CS瓷坩堝：φ=25 mm×25 mm，湖南省醴陵市茶山萬財坩堝瓷業(yè)有限公司生產(chǎn)，使用前在馬弗爐中1 000℃灼燒4 h以上，放到干燥器中備用;

電子天平(精確至0.000 1 g);干燥劑(燒堿石棉、高氯酸鎂);醫(yī)用氧(純度達(dá)99.9%以上)。

1.2 試驗方法

1.2.1 儀器工作條件

高頻燃燒功率2.5 kW，氧氣流量2.0 L/min，高頻爐陽極電流3 A，柵極電流130 mA，分析時間40 s，加熱時間15 s，清洗時間30 s，分析通道：低碳低硫通道。

1.2.2 試樣測定與校準(zhǔn)

稱取0.35 g左右金屬錳標(biāo)樣均勻置于坩堝中，均勻覆蓋1.5 g左右鎢粒，置于高頻爐升降臺上，啟動分析鍵，分析程序自動完成測量工作。選取金屬錳標(biāo)樣進(jìn)行3～5次測定，得到重復(fù)性較好的結(jié)果，通過方法校準(zhǔn)使標(biāo)樣的碳硫測定結(jié)果穩(wěn)定在誤差范圍之內(nèi)。

2 結(jié)果與討論

2.1 助熔劑用量

按1.2.2測定方法，在標(biāo)樣量不變的情況下，改變鎢助熔劑量，對電解金屬錳標(biāo)樣進(jìn)行試驗，其結(jié)果 如下表1。

表1 助熔劑用量對熔融效果的影響

從表1可知，當(dāng)鎢助熔劑量很少時，熔融不完全，熔融體表面不平滑，有空洞，坩堝底部有氣泡，誤差相對較大，而當(dāng)助熔劑量在1.5 g左右時測定熔融狀態(tài)良好，熔融體表面平滑、積分曲線光滑，試樣不飛濺，結(jié)果接近標(biāo)準(zhǔn)值。反之稱試樣量多時熔融狀態(tài)不佳，產(chǎn)生灰塵多，積分曲線不光滑，分析結(jié)果不穩(wěn)定，因此助熔劑的加入量大約是試樣量的4倍左右最佳。

2.2 不同試樣量對測定結(jié)果的影響

按1.2.2，用校準(zhǔn)過的紅外測定儀，對碳含量0.027%、硫含量0.0126%的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行稱樣量試驗，其結(jié)果如表2。

表2 不同稱樣量對測定結(jié)果的影響

從表2可知，試樣量少時熔融體表面不平滑，被測氣體濃度較低、紅外輻射信號較弱，靈敏度較差，影響結(jié)果的準(zhǔn)確度;若試樣量大，如不增加助熔劑量就會造成燃燒不充分，而增加助熔劑用量，分析成本加大，產(chǎn)生灰塵增多，影響分析結(jié)果。本試驗選擇樣品試樣量為0.35 g左右為最佳。

2.3 精密度試驗

選擇1個普通級和1個高純級電解金屬錳試樣，分別按1.2.2 測定10 次，結(jié)果見表3。

從表3看出RSD均小于5%，說明本方法精密度高。

2.4 準(zhǔn)確度試驗

按1.2.2方法分別對不同C、S含量的電解金屬錳標(biāo)樣進(jìn)行5次測定，結(jié)果見表4。

表3 精密度試驗結(jié)果 %

從表4表明本方法準(zhǔn)確度高，重復(fù)性好，測定結(jié)果具較高的可信度。

表4 標(biāo)樣樣品中碳硫分析結(jié)果 %

3 結(jié)論

1)采用單一鎢粒作為助熔劑測定金屬錳中碳和硫含量的最佳分析為試樣(0.35±0.05)g，鎢粒助熔劑加入1.5 g，試樣熔融狀態(tài)良好，試樣中碳、硫釋放完全。

2)本方法與傳統(tǒng)方法相比操作簡單快速，同時降低了試樣分析成本，方法的準(zhǔn)確度和精密度試驗結(jié)果相對偏差(RSD)＜5%，滿足生產(chǎn)和科研工作的需要，取得滿意的效果。

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