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第20卷,第5期光　谱　实　验　室V o l.20,N o.5 2003年9月Ch inese J ou rnal of S p ectroscop y L aboratory Sep te m ber,2003
高频燃烧红外吸收光谱法测定铁矿石中的硫含量
魏暹英　梁静　陈佩玲　张震坤　钟志光①　区瑞明　郑建国
(广州出入境检验检疫局　广州市珠江新城花城大道66号　510623)
摘 要
研究了高频燃烧红外吸收光谱法测定铁矿石中不同硫含量,对助熔剂及用量、样品称量、样品与助熔剂放置顺序的选择、分析时间与比较水平的选择等实验参数进行了优化。

测定范围为0.001%—3.00%,精密度为1.2%—3.4%,符合铁矿石国家标准的测试要求。

该方法方便快捷,结果令人满意。

关键词　铁矿石,硫,红外吸收光谱法,高频燃烧。

中图分类号:O657.33 文献标识码:B 文章编号:100428138(2003)0520729204
1　前言
铁矿石是我国长期进口的大宗散装矿产品,是钢铁工业高炉冶炼生铁的主要原料,我国是世界铁矿石进口大国,而广州更是一个重要的进口口岸。

硫在钢铁中是有害元素,使钢铁具有热脆性,所以,铁矿石中硫一般要求应小于0.3%。

目前,铁矿石中硫的标准分析方法有硫酸钡重量法[1]:GB6730.16;燃烧碘量法[2]: GB6730.17。

在低硫情况下,硫酸钡不易完全沉淀,当硫含量高时,燃烧法分解产生大量SO2,滴定终点不易掌握。

利用高频燃烧炉红外吸收法测定样品中的硫含量,方便快捷,精密度高,准确度好,但目前我国尚未有此类分析方法的国家标准。

为适应外贸快出快进的需要,建立了高频燃烧红外吸收光谱法测定铁矿石中硫含量的检验方法。

2　仪器和试剂材料
CS2444红外碳硫分析仪(美国L ECO公司)。

碱石棉、无水过氯酸镁、玻璃棉、脱脂棉、镀铂硅胶、稀土氧化铜;
助熔剂:纯钨(S<0.0007%)、纯铁(S<0.0008%)、纯锡(S<0.0002%);
钨锡助熔剂(8+2)1.1g。

陶瓷坩埚( 25mm×25mm),使用前在马弗炉中灼烧3h(温度1100℃),取出置于干燥器内冷却备用。

气体:工业氮气、氧气(纯度≥99.995%)。

视样品硫含量选择相应铁矿石标准样品。

①联系人,电话:(020)38290371;(020)38290362;E2m ail:zhongzg@.cu
作者简介:魏暹英(1948—),女,广东省五华县人,工程师,从事光谱分析。

梁　静(1953—),女,广东省广州市人,工程师,从事化学分析。

钟志光(1963—),男,广东省东莞市人,高级工程师,从事光谱分析和研究工作。

收稿日期:2003204215
3　结果与讨论
3.1　助熔剂的选择
将W、Sn、Fe3种试剂单独做助熔剂,或W+Sn、W+Fe、Sn+Fe、W+Sn+Fe4种组合为助熔剂,进行条件试验。

结果表明,W、Sn、Fe单独做助熔剂效果差,最大板电流变化大,信号低,样品熔融状态差、易飞溅、板结、释放曲线呈锯齿状。

采用W+Sn、W+Fe或Sn+Fe的组合为助熔剂时,样品或易飞溅、板结;或熔融后坩埚边缘黑麻点多,个别有小洞;或峰值信号低,释放曲线差,Sn+Fe的释放曲线呈锯齿状。

采用W+Sn+Fe的组合,则信号高、数据均匀,样品熔融状态好,较平滑,坩埚边缘较干净,释放曲线流畅,峰型好。

当铁含量一定时,W+Sn比例由1+9向9+1变化时,粉尘随Sn含量减少而减少。

因此,本试验选W+Sn比例为8+2。

3.2　W+Sn助熔剂加入量的选择
在Fe助熔剂为一定量时,样品的硫含量分别为0.035%、1.18%和2.54%3个浓度,W+Sn由0.5—2.0g逐渐变化。

实验结果表明,S含量为0.035%时,随W+Sn助熔剂含量的增大,数据变化不大,样品熔融状态好,释放曲线状态也好,其中加入量在0.9—1.3g时,测试结果的读数与样品含量接近,数据稳定;S含量为1.18%时,加入的助熔剂在1.1—1.5g之间,测试结果的读数与样品含量接近,样品熔融状态好,释放曲线状态好;S含量为2.54%时,加入的助熔剂在1.1—1.3g之间,数据较平行,样品熔融状态好,释放曲线状态好。

本试验选W+Sn混合助熔剂(8+2)1.1g。

3.3　纯Fe助熔剂加入量的选择
在W+Sn助熔剂固定为1.1g克的条件下,测试样品S含量为0.0064%、0.035%、0.554%、
2.54%4种浓度,Fe助熔剂由0.2—1.0g变化。

实验表明,本试验选用纯铁助熔剂0.6g比较合适。

3.4　样品称样量的选择
按照上述所选实验条件,取4种不同硫含量的样品,称样量由0.05—0.5g间变化进行测定。

实验结果表明,样品称量选择硫的含量范围在0.05—0.35g范围为好。

3.5　助熔剂与样品放置顺序的选择
实验条件:比较水平(指吸收峰的出峰时间相配比的一个仪器分析参数)3、分析时间40s、样品硫含量0.035%、样品称量0.15g、W+Sn助熔剂(8+2)1.1g,纯铁助熔剂0.6g。

由表1的实验数据表明:助熔剂与样品放置顺序 表1　助熔剂与样品顺序的选择 (S含量:0.035%)顺 序
123
最大板流
(mA)
读　数
样品
熔融状态
释放
曲线状态样品钨锡纯铁4300.047好好
钨锡样品纯铁4000.038好好
纯铁样品钨锡4200.047好好
样品纯铁钨锡4300.037好好
钨锡纯铁样品4100.033好差
纯铁钨锡样品4100.045好差
助熔剂与样品混合　4100.021好时好时差
的选择是先放纯铁,然后放样品,最后放钨和锡混合助熔剂。

3.6　比较水平与时间的选择
选择4种不同浓度范围硫含量的样品按上述实验所选的条件进行测试,而分析参数中的比较水平由1—5,与分析时间由30—40s匹配变化。

实验数据表明,本试验分析时间选择35s,比较水平037光谱实验室第20卷
为3时比较合适。

3.7　精密度试验和实际测试结果
表2　精密度试验
(n =11,%)
标准样品YS BC 13709295
GS B H 30002297
GBW 07221GBW 07222
0.00640.0350.3341.18
测定值
0.006320.006300.03630.03650.33920.33961.1971.1580.006620.006360.03490.03330.33950.33321.1671.1900.006400.006370.03460.03380.33000.33731.2071.1860.006410.006240.03380.03560.33400.33361.1841.1680.006510.006410.03500.0334
0.32840.3290
1.1981.187
0.
00647
0.
0370
0.
3304
1.161
平均值
0.006400.03490.33401.182RS D
1.6
3.4
1.2
1.4
表3　实际测试结果
名称标样号
标定值　
测量次数
1
2
3
平均值
允差①偏差
球团矿W 88307A 0.00440.004900.005190.004800.0050±0.001+0.0006球团矿GBW 072200.0390.03890.03750.03870.0384±0.002-0.0006磁铁精矿GBW 07221A 0.3970.40480.39700.39840.4001±0.009+0.003菱铁矿GBW 072221.181.1891.1811.1701.180±0.
03
0.000铁矿石
GS BD 31004
2.54
2.
5362.5212.564
2.540
0.03
0.
000
①GB 6730.17286规定的允差。

由表2、表3的实验数据表明,本方法铁矿石中不同硫含量的精密度和实际测试结果均符合铁矿石国家标准《GB T 6730.16286、GB T 6730.17286》
的要求。

4　试样的分析
4.1　分析参数
分析前吹刷时间10s ,分析前延迟时间15s ,分析时间35s ,比较水平为3。

4.2　实验方法
在坩埚内先加入纯铁助熔剂0.6g ,然后按表4加入试样,最后加入钨和锡(8+2)混合助熔剂1.1g 。

将坩埚放在高频感应炉支座上,升到燃烧位置,仪器自动分析和校正程序操作,仪器自动显示和打印出硫的百分含量。

每个试样做2—3个,标准铁矿石的硫含量要大于样品的硫含量。

表4　样品的称量范围
样品含S 量(%)
样品称量(g )
0.001—0.0100.15—0.300.010—0.1000.15—0.250.100—1.0000.05—0.201.000—3.
000
0.05—0.
10
5　结论
由以上多组实验数据表明,本方法铁矿石中不同硫含量的分析结果的精密度和实际测试结果均符合国家标准《GB 6730.16-86、GB 6730.17-86》要求,可用作本实验室日常进口铁矿石中硫含量的内部检验标准方法。

参考文献
[1]中华人民共和国国家标准汇编.铁矿石化学分析方法　硫酸钡重量法测定硫量[S ].GB T 6730.1621986.北京:中国标准出版
社,1987.
[2]中华人民共和国国家标准汇编.铁矿石化学分析方法　燃烧碘量法测定硫量[S ].GB T 6730.1721986.北京:中国标准出版
1
37第5期魏暹英等:高频燃烧红外吸收光谱法测定铁矿石中的硫含量
237光谱实验室第20卷社,1987.
D eter m i n a ti on of Sulfur i n I ron Ore by I nfrared Absorpti on Spectro m etry
w ith H i gh Frequency I nducti on Furnace Co m busti on
W E I X ian2Y ing　L I AN G J ing　C H EN Pei2L ing　Z HAN G Zhen2Kun
Z HON G Zh i2Guang　O U R ui2M ing　Z H EN G J ian2Guo
(Guangzhou E ntry2E x it Inspection and Q uarantine B ureau,Guangzhou510623,P.R.China)
Abstract
T he con ten s of sulfur in iron o re w ere deter m ined by infrared abs o rp ti on s pectrom etry after h igh frequency inducti on furnace com busti on.T he experi m en tal para m eters w ere op ti m ized.T he m ethod is si m p le and rap id w ith satisfacto ry results.T he linear range and the relative standard deviati on are 0.001%—3.00%and1.2%—3.4%,res pectively.T he m ethod is acco rd w ell w ith the test require m en t of GB T6730.16286and GB T6730.17286.
Key words　Iron O re,Sulfur,Infrared A bs o rp ti on Spectrom etry,H igh F requency Inducti on Furnace Com busti on.
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