堿熔-ICPAES法測定鋁鈣合金球中鋁和鈣

陳 蓉， 駱 坤

（共享裝備股份有限公司（寧夏先進(jìn)鑄造重點實驗室），寧夏 銀川 750021）

在冶金工業(yè)中，鋁鈣合金球目前已廣泛用于鋼水的脫氧。鋁鈣合金球?qū)︿摵妥o渣進(jìn)行脫氧，提高鋼的機械性能和減小非金屬夾雜物如氧化鋁、硅酸鹽、尖晶石和鈣鋁酸鹽等，提高鋼水純凈度及降低廢品率。

鋁鈣合金球測定其合金元素的傳統(tǒng)化學(xué)方法是將試樣用硝酸、氫氟酸溶解，硅采用硅氟酸鉀滴定法，鈣采用EDTA滴定法，不僅分析步驟繁瑣、分析周期長，用酸溶法溶解鋁鈣合金球，鋁鈣合金球酸溶解不完全，準(zhǔn)確度不高，主要原因是和鋁鈣合金球的冶煉有關(guān)。

本文應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICPAES）法同時測定鋁鈣合金球中鋁、鈣的含量，用該方法檢測不用金屬鉑坩堝，檢測速度快，不用加入顯色劑，堿熔法溶解，酸化后，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鋁鈣合金球中鋁、鈣的含量，滿足了煉鋼的生產(chǎn)要求。

1 實驗

1.1 試劑

過氧化鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于92.5%），鹽酸（ρ約1.19 g/mL），硝酸（ρ約1.42 g/mL），稀鹽酸（1+1），硝酸（1+1），30%過氧化氫。

1 000 μg/mL鋁儲備液，100.0 μg/mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液。移取1 000 μg/mL鋁儲備液10 mL置于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。儲存于塑料瓶中。來源國家鋼鐵材料測試中心。

1 000 μg/mL鈣儲備液，100.0 μg/mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液。移取1 000 μg/mL鈣儲備液10.0 mL，置于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液1 mL含100 μg鈣。來源國家鋼鐵材料測試中心。

待測樣，來源鄭州明邁特實業(yè)有限公司。鋁鈣合金球標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，認(rèn)定值A(chǔ)l 14.46%、Ca 5.74%，來源武鋼鋼研所。

1.2 儀器及設(shè)定參數(shù)

PE 8000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國Perkin Elmer公司），觀測方式為軸向觀測，等離子體氣體流量15 L/min，泵速1.50 r/min，射頻功率1 300 W，輔助氣流量0.2 L/min，霧室壓力0.379 MPa。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制樣

按GB /T 4010鐵合金化學(xué)分析用試樣的采取和制備，研磨后粒度小于0.125 mm的試料。

1.3.2 空白試驗

隨同試樣做空白試驗。

1.3.3 試樣溶液制備

1）稱取0.100 0 g，精確至0.000 1 g。樣品置于鎳坩堝中，稱取1.5 g過氧化鈉（過氧化鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于92.5%）與試樣混合均勻，置于800℃的高溫爐中融10 min，取出搖勻，再置于800℃的高溫爐中融10 min，取出，冷卻至室溫。置于200 mL聚四氟乙烯燒杯中，熱水浸出，加入稀鹽酸（1+1）約15 mL調(diào)整酸度，過量濃鹽酸15 mL，加熱溶解后，滴加過氧化氫1滴還原，煮沸，取下。冷卻至室溫，定容至100 mL塑料容量瓶中，再移取2.00 mL試液至100 mL塑料容量瓶。

2）加入稀鹽酸（1+1）約10mL加水稀釋至刻度，搖勻，待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品溶解方法的選擇

鋁鈣合金球適用于轉(zhuǎn)爐、電爐、中頻爐冶煉，可以替代鋁線、硅鈣、硅鋁、鋁酸鈣，較好的滿足鋼水的精煉、脫氧等操作要求。

試樣的前處理可采用濕法酸溶、坩堝堿溶法等，比較不同溶解方法的優(yōu)缺點，見表1，方案5是最佳溶樣方案。

表1 鋁鈣合金球不同溶解方法對比

2.2 元素分析線的選擇

在沒基體干擾的情況下，選取最靈敏度的譜線作為分析線，鋁元素分析線為396.53 nm，鈣元素分析線為317.933 nm。

2.3 基體和共存元素的影響及校正

鋁鈣合金球中主要的基體元素硅，硅含量不高 5%，可以不考慮。由于該法用過氧化鈉熔劑堿熔法的鎳坩堝，因此，鈉、鎳是由于溶樣被帶入被測試液中主要的共存元素，通過試驗發(fā)現(xiàn)鈉、鎳在鋁、鈣所選譜線積分內(nèi)不產(chǎn)生波峰。鈉、鎳的背景較高，工作曲線也和樣品采用同樣量的過氧化鈉，和鎳坩堝熔融，來消除背景干擾。

2.4 工作曲線

按“1.3.3”操作制作6個樣品，移取鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，100 μg/mL）0、0.5、1.0、1、2、5.0、10.0 mL，移取鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液（鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，100 μg/mL）0、0.1、0.2、0.5、2.0、5.0 mL，加入稀鹽酸（1+1）約10 mL加水稀釋至刻度，搖勻，測定強度。以待測元素含量為橫坐標(biāo)，校正強度為縱坐標(biāo)，制作工作曲線見圖1和圖2。

圖1 鋁的工作曲線

圖2 鈣的工作曲線

根據(jù)推薦所選擇的儀器，得到最佳測定條件、方法線性范圍、方法的線性范圍曲線的線性相關(guān)系數(shù)和方法檢出限，具體見表2。

表2 方法線性范圍、線性相關(guān)系數(shù)及方法檢出限

2.5 精密度實驗

按照實驗方法測定鋁鈣合金球的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并進(jìn)行精密度（n＝3）實驗，結(jié)果見表3。從表3的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，說明該方法穩(wěn)定性較好，滿足檢測要求。

表3 精密度實驗（n＝5）

2.6 準(zhǔn)確度實驗

按照實驗方法測定鋁鈣合金球標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中鋁鈣的含量，并進(jìn)行準(zhǔn)確度實驗，結(jié)果見表4。從表4可以看出，絕對誤差較小，說明該方法準(zhǔn)確度較好，滿足檢測要求。

表4 準(zhǔn)確度實驗（n＝3）

2.7 加標(biāo)回收率實驗

取3批次樣品，按試樣溶液制備，分別移取2.00 mL試樣溶液至3個100 mL塑料容量瓶，分別移取鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，100 μg/mL）0.5、2.0、10.0 mL，分別移取鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液（鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，100 μg/mL）0.1、2.0、5.0 mL，加入稀鹽酸（1+1）約10 mL加水稀釋至刻度，搖勻。測定Al和Ca含量，計算加標(biāo)回收率。回收率試驗見表5，回收率判定按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23942-2009《化學(xué)試劑 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法通則》待測元素回收率應(yīng)控制范圍在80%～120%，實際回收率在98.370%～100.748%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，證明方法可靠、準(zhǔn)確。

表5 回收率實驗

3 結(jié)論

采用堿熔法電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時測定鋁鈣合金球中的Al、Ca。研究結(jié)果表明，該方法快速、簡便且具有精密度和準(zhǔn)確度較好，能夠滿足原材料鋁鈣合金球的質(zhì)量控制及驗收。