高頻燃燒-紅外吸收法測(cè)定石墨及其制品中的硫含量

馬延賓

［國家石墨產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（黑龍江），雞西市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心，黑龍江雞西 158100］

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高頻燃燒-紅外吸收法測(cè)定石墨及其制品中的硫含量

馬延賓

［國家石墨產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（黑龍江），雞西市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心，黑龍江雞西 158100］

摘要建立高頻燃燒-紅外吸收法測(cè)定石墨及其制品中的硫含量。結(jié)合高頻紅外碳硫分析儀器特點(diǎn)，試驗(yàn)確定了方法的實(shí)驗(yàn)條件：試樣粉碎至2.5 mm以下顆粒狀，所有試樣均為干燥狀態(tài)，稱樣量控制在0.200 0～0.300 0 g之間，助熔劑為純鐵和鎢粒，助熔劑添加順序?yàn)榧冭F+樣品+鎢粒。采用該方法對(duì)石墨標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符合，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.86%～1.96% （n=10）。該法可用于石墨及其制品中硫含量的測(cè)定。

關(guān)鍵詞高頻紅外碳硫分析儀；石墨及其石墨制品；硫含量

黑龍江省雞西市被授予“中國石墨之都”稱號(hào)，已探明的石墨資源儲(chǔ)量（礦石）約5.44億t，礦物量4 381萬t，居亞洲之首，雞西石墨產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷20多個(gè)國家和地區(qū)。硫含量是評(píng)價(jià)石墨及其石墨制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，硫含量高低直接影響石墨產(chǎn)品價(jià)格，甚至影響其產(chǎn)品性能。因此快速準(zhǔn)確地測(cè)定石墨及其石墨制品中硫含量非常重要。

目前我國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系中，石墨及其制品中硫含量的測(cè)定方法主要有燃燒碘量法、艾氏卡重量法和高溫燃燒中和滴定法［3-5］。燃燒碘量法和艾氏卡重量法雖然被廣泛應(yīng)用，但檢測(cè)步驟多，分析過程繁瑣，易導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生較大偏差；高溫燃燒中和法操作簡(jiǎn)便，但測(cè)定結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度較差。筆者采用高頻燃燒-紅外吸收法測(cè)定石墨及其制品中的硫含量，方法操作簡(jiǎn)便，分析速度快，精密度與準(zhǔn)確度高。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

試樣在氧氣氛圍中經(jīng)高頻加熱，充分熔解燃燒，其中各種形態(tài)的硫生成SO2。SO2等氣體分子在紅外光波段具有選擇性吸收，當(dāng)特定波長的紅外光通過SO2氣體后，能產(chǎn)生強(qiáng)烈的光吸收，其吸收規(guī)律符合朗伯-比耳定律。當(dāng)選定某一特定波長并且確定了分析池（吸收池）長度時(shí)，由測(cè)量光強(qiáng)換算出混合氣體中被測(cè)氣體的濃度。

1.2 主要儀器與試劑

高頻紅外碳硫分析儀：HIR944（B）型，配有電子分析天平、專用坩堝，無錫市高速分析儀器有限公司；

箱式高溫爐：SGM08/12型，洛陽市西格馬爐業(yè)有限公司；

干燥箱：WGL-125B型，天津市泰斯特儀器有限公司；

氧氣：純度大于99.5%；

石墨礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：編號(hào)分別為GBW 03118，GBW 03119，GBW 03120，國家建筑材料工業(yè)局地質(zhì)研究院。

1.3 樣品處理方法

為使試樣充分熔解燃燒，除石墨產(chǎn)品可直接作為試樣外，石墨原礦及石墨制品需要粉碎至2.5 mm以下的顆粒，進(jìn)行試驗(yàn)。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

嚴(yán)格按照儀器操作規(guī)程對(duì)儀器進(jìn)行檢查及預(yù)熱。選取硫含量分別為0.14%，1.18%，2.59%的3個(gè)有證石墨礦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按儀器操作步驟對(duì)其進(jìn)行分析檢測(cè)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，輸入認(rèn)定值，建立檢測(cè)通道。然后選擇合適的檢測(cè)通道，分析試樣中的硫含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 稱樣量

稱樣量對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果影響較大。稱樣量過少，則實(shí)驗(yàn)誤差大；稱樣量過多，則分析過程中樣品可能熔解不完全，影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。經(jīng)多次重復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，稱樣量在0.200 0～0.300 0 g時(shí)，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定。因此實(shí)驗(yàn)選擇稱樣量在0.200 0～0.300 0 g之間。

2.2 助熔劑

據(jù)產(chǎn)品負(fù)責(zé)人介紹，該平臺(tái)包含設(shè)備管理、項(xiàng)目管理、分析統(tǒng)計(jì)、健康管理、配件銷售、服務(wù)管理、還款管理等多個(gè)功能模塊，適用于各類工程機(jī)械設(shè)備。該平臺(tái)突破性地解決了多個(gè)工程機(jī)械行業(yè)管理痛點(diǎn)的同時(shí)幫助中聯(lián)重科解決了“最后一公里”管理難題，并憑借其技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新跑在了行業(yè)前列，成為我國裝備制造業(yè)有效集合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)進(jìn)行智能管理的第一梯隊(duì)成員。

為保證試樣熔解完全、防止試樣飛濺、避免對(duì)SO2的吸附及盡可能降低粉塵量等因素，采用鎢粒和純鐵作為助熔劑。試驗(yàn)結(jié)果表明，純鐵加入量控制在0.3～0.5 g之間，鎢粒加入量控制在1.0～1.5 g之間較為適宜。樣品置于助熔劑上方，通氧熔解時(shí)易飛濺，從而影響分析結(jié)果，因此助熔劑加入順序?yàn)榧冭F+樣品+鎢粒。

2.3 精密度與準(zhǔn)確度試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法分別對(duì)5個(gè)已知含量的石墨標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品進(jìn)行10次檢測(cè)，結(jié)果見表1。

表1 精密度與準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果 %

隨機(jī)選取10個(gè)石墨樣品，用本方法進(jìn)行檢測(cè)，與國家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB/T 3521-2008）測(cè)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果列于表2。

表2 本方法與國標(biāo)法對(duì)石墨樣品的測(cè)定結(jié)果 %

由表1、表2可知，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.86%～1.96%；本方法對(duì)實(shí)際樣品的測(cè)定結(jié)果與GB/T 3521-2008方法測(cè)定結(jié)果的偏差為-0.005%～0.004%，滿足相同實(shí)驗(yàn)室允許差小于0.05%的檢測(cè)要求，因此所建方法的精密度和準(zhǔn)確度滿足實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)要求。

3 結(jié)語

采用高頻燃燒-紅外吸收法測(cè)定石墨及其制品中硫含量，與燃燒碘量法相比具有分析速度快，操作簡(jiǎn)便，精密度高與準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。該方法可應(yīng)用于石墨及其制品中硫含量的測(cè)定。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ 張東升.高頻燃燒-紅外吸收法測(cè)定鐵礦石中的硫［J］.冶金分析，2005，25（6）： 91-92.

［2］ 劉文玖，謝金璣.高頻燃燒-紅外吸收法測(cè)定鐵礦石中硫［J］.冶金分析，2002，22（6）： 91-92.

［3］ GB/T3521-2008 石墨化學(xué)分析方法［S］.

［4］ JB/T 8133.16-2013 電炭制品物理化學(xué)性能試驗(yàn)方法 硫含量［S］.

［5］ JC/T 1021.5-2007 非金屬礦物和巖石化學(xué)分析方法 石墨礦化學(xué)分析方法［S］.

［6］ JB/T 7758.3-2005 柔性石墨板硫含量測(cè)定方法［S］.

［7］ GB/T 24526-2009 炭素材料全硫含量測(cè)定方法［S］.

［8］ GB/T214-2007 煤中全硫的測(cè)定方法［S］.

［9］ 劉珍.化驗(yàn)員讀本（上冊(cè)）：化學(xué)分析［M］. 4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［10］ 劉珍.化驗(yàn)員讀本（下冊(cè)）：儀器分析［M］. 4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

聯(lián)系人：馬延賓；E-mail： myb9999@163.com

中圖分類號(hào)：O657.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-6145（2016）01-0064-03

doi：10.3969/j.issn.1008-6145.2016.01.018

收稿日期：2015-09-28

Determination of Sulfur Content in Graphite and Graphite Products by High Frequency Combustion Infrared Absorption Method

Ma Yanbin
［National Quality Supervision and Inspection Center of Graphite Products （Heilongjiang）， Jixi Quality and Technical Supervision and Inspection Center， Jixi 158100， China］

Abstrcat The method for determination of sulfur content in graphite and graphite products by high frequency combustion infrared absorption method was established. Combined with high frequency infrared carbon sulfur analyzer instrument characteristics，on the basis of experiments，the testing conditions were determined： sample was crushed to granular which diameter below 2.5 mm， all specimens were dry，sample weight was controlled between 0.200 0 g and 0.300 0 g，cosolvent was pure iron and tungsten particles， whose adding order was iron+sample+tungsten particle. The graphite standard samples were tested by the method， the detection results were consistent with standard values. The relative standard deviation of detection results was 0.86%-1.96% （n=10）. The method can be applied to determine sulfur content in graphite and graphite products.

Keywordshigh frequency infrared carbon sulfur analyzer； graphite and graphite products； sulfur content