宣鋼含鐵原料硫含量合理檢測及精準(zhǔn)分析研究

高亞楠，張嘉欣，鄒 佳，尹莎麗

（河鋼宣鋼技術(shù)中心，河北 張家口 075100）

眾所周知，硫在鋼鐵中為有害雜質(zhì)元素，它的存在對鋼鐵具有熱脆性，降低鋼的力學(xué)性能，特別是疲勞極限、塑性和耐磨性。宣鋼技術(shù)中心鐵前化驗(yàn)室從2005年起引進(jìn)多臺日本島津MXF-2400熒光光譜儀用于入爐、入燒鐵礦石各元素的含量分析，不但有效減少了徇私舞弊等違法行為，而且為單車單檢的生產(chǎn)模式做足硬件準(zhǔn)備。通過多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，鐵礦石中眾多元素分析較為精準(zhǔn)，但是作為煉鐵原料中有害元素的硫卻一直不能較為準(zhǔn)確的進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)室間以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)硫元素的分析偏差較大，分析數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確對后期入爐、入燒煉鐵工藝以及后期產(chǎn)成品都會造成一定的影響。

以河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司生產(chǎn)樣和日常標(biāo)樣為依托，研究含鐵原料硫元素在鐵礦石樣品前處理流程、制取樣片流程以及X-射線熒光光譜儀分析流程，以便最大限度優(yōu)化硫元素檢測方法，提高硫元素測定分析質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

MXF-2400 X射線熒光光譜儀（日本島津），SM-1型振動研磨機(jī)，V4D-高頻熔樣爐（北京靜遠(yuǎn)），四硼酸鋰（分析純），碳酸鋰（分析純），氧化鈷（分析純）KI（分析純）需配制成500g/L的溶液，手工分析藥品。

1.2 儀器工作條件

儀器工作條件設(shè)置見表1。

表1 儀器工作條件

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

我們使用SM-1型振動研磨機(jī)研磨兩個(gè)宣鋼日常生產(chǎn)樣（1#生產(chǎn)樣485532170306-2#生產(chǎn)樣607654170313），采用相同的實(shí)驗(yàn)條件，逐漸增加研磨時(shí)間，來觀察研磨時(shí)間與硫元素X射線熒光強(qiáng)度之間的關(guān)系，同時(shí)對比標(biāo)樣硫元素X射線熒光強(qiáng)度，選定適合的研磨時(shí)間，從而得到較為精準(zhǔn)的熒光分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

（1）將1#生產(chǎn)樣研磨1min～8min，對其進(jìn)行X射線熒光強(qiáng)度分析。

圖1 1#生產(chǎn)樣研磨1min～8min與硫元素X射線熒光強(qiáng)度關(guān)系

圖2 2#生產(chǎn)樣研磨時(shí)間與硫元素X射線熒光強(qiáng)度

（2）將2#生產(chǎn)樣研磨1min～8min，對其進(jìn)行X射線熒光強(qiáng)度分析。

圖3 2#生產(chǎn)樣研磨時(shí)間與硫元素X射線熒光強(qiáng)度

表2 1#、2#生產(chǎn)樣（研磨4min）與標(biāo)樣硫元素含量重復(fù)性測定

（3）研磨時(shí)間與硫元素X射線熒光強(qiáng)度關(guān)系分析。通過對兩個(gè)宣鋼日常生產(chǎn)樣的研磨實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，樣品研磨時(shí)間與硫元素X射線熒光強(qiáng)度存在對應(yīng)關(guān)系。隨著研磨時(shí)間的加長，前兩分鐘熒光強(qiáng)度值偏高，且不穩(wěn)定，從第三分鐘開始熒光強(qiáng)度值曲線逐漸趨于平緩，強(qiáng)度數(shù)值趨于穩(wěn)定，繼續(xù)增加研磨時(shí)間強(qiáng)度數(shù)值改變不大，對于生產(chǎn)來說選擇較為準(zhǔn)確的強(qiáng)度值和較為合適的時(shí)間是生產(chǎn)基本要求。同時(shí)，我們對比宣鋼公司作業(yè)文件中所述，可以得知樣品研磨60s只適應(yīng)石灰石、白云石、鈣灰、鎂灰的壓片熒光分析方法中對樣品的研磨要求。所以，我們在使用壓片XRF法測定含鐵原料硫元素時(shí)，選擇四分鐘作為標(biāo)準(zhǔn)研磨時(shí)間較為穩(wěn)妥。同時(shí)，我們通過對兩個(gè)生產(chǎn)樣品的10次平行測定實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，四分鐘的研磨時(shí)間也能夠有效確保研磨樣品結(jié)果的重復(fù)性。

3 結(jié)語

通過對XRF熒光光譜壓片法中最為重要的樣品研磨制樣步驟研究發(fā)現(xiàn)，樣品在研磨過程中，隨著研磨時(shí)間的逐漸延長，含鐵原料樣品所測得到的硫元素的熒光強(qiáng)度隨之減弱，但其強(qiáng)度值卻逐漸趨于穩(wěn)定，特別是通過4min研磨后，最終樣片經(jīng)過熒光儀照射后，所得到的熒光強(qiáng)度值變化不大，而1min～3min較短的研磨時(shí)間無法更好的降低樣品的顆粒度以及帶來的顆粒度效應(yīng)。所以研磨時(shí)間把控在4min，能夠確保熒光強(qiáng)度值穩(wěn)定，從而確保熒光測定精度。