分析用红外线吸收法测定含铁矿中硫的影响因素

ＧＳＢ Ｈ ３０００２－
９７
０．０３６ ０．０３９ ０．０３５ ０．０３４ ０．０４０ ０．０３５ ０．０３７ ０．０３４ ０．０３１ ０．０３３ ０．００９ ０．０３５ ０．００３
Ｗ－ ８８３０６ａ
０．０４４ ０．０４５ ０．０４４ ０．０４０ ０．０４６ ０．０４０ ０．０４８ ０．０４９ ０．０４７ ０．０４６ ０．００９ ０．０４５ ０．００４
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检测与监理
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管路堵塞造成的人员仪器不安全事故的隐患，载气流量 稳定控制在 ３．０±０．２Ｌ／ｍｉｎ， 能够满足仪器要求，保证 结果的准确性。
载气有水会造成硫的吸收峰出峰置后，且峰形不规 则，拖尾严重。采取措施：采用除水装置或采用管道气。 经过一段时间的观察，发现采取措施后，能满足仪器分 析要求：出峰时间和峰的形状是检验载气质量的特征性 指标，正常情况下，分析开始后 １０ 秒左右出现硫的吸收 峰，形状基本呈正态分布。
表6
测量值％ 约定值％ ０．１２２ ０．１２６ ０．２７７ ０．２９６ ０．３３９ ０．３３４ ０．５６５ ０．５５６ １．５０２ １．４６０ ２．４８０ ２．５４０
误差％ －０．００４ －０．０１９ ０．００５ ０．００９ ０．０４２ －０．０６０
允差％ ０．００９ ０．０１６ ０．０１８ ０．０２７ ０．０５６ ０．０８５
表 ７ 中测量结果能够满足国标要求。
3 结论
提高含铁矿硫含量测定结果的准确性应着重从以 下几方面考虑：载气流量控制在 ３．０±０．２Ｌ／ｍｉｎ；载气 不能含水；工作板流保持在（４２０～５００）ｍＡ 之间；分析空 白值稳定在 ２×１０－３；建立合适的标样线性化区间；确定 合适的助熔剂配比。●
2.5 助熔剂配比不合适
用红外吸收法测定含铁矿中硫的原理：样品烘干在 高频炉下充分燃烧生成二氧化硫，在载气载到红外线检 测室， 二氧化硫吸收某特定的红外能，其吸收能与其浓 度成正比，根据检测器吸收能的变化来计算硫的含量。
1 实验部分
1.1 主要仪器和材料
ＣＳ－２０６ 型高频红外碳硫分析仪 （上海宝英科技有 限公司）
坩埚为红外分析仪专用坩埚，钨粒锡粒和高纯铁等 各种助剂空白值，ｗ（Ｃ）＜０．００１％，ｗ（Ｓ）＜０．００５％
０．５５６ ０．７５９
１．４６
误差％ －０．００７－０．００５－０．００３－０．００５－０．００３ ０．０１０ ＋０．０３２＋０．０４０
允差％ ０．００２ ０．００２ ０．００３ ０．００９ ０．０１４ ０．０２７ ０．０３４ ０．０５６
表 ４ 中结果显示硫含量小于 ０．０３０％的低硫样品测 定值严重偏低，高硫样品测定结果趋势偏高，说明标样 线性化区间选择不合适。
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分析用红外线吸收法 测定含铁矿中硫的影响因素
冯淑媛 郑盛开 张柱威
（广东省东莞市质量监督检测中心）
摘 要：本文叙述了用红外吸收法测定含铁矿中硫的原理和分析条件，对影响测定结果的载气流量
稳定性、载气有水、工作板流、检测器电压、实验室温湿度、助熔剂配比、空白影响、标样线性化区间、分 析时间、助熔剂叠放次序、等因素进行了分析。实验表明，载气流量不稳定、载气有水、工作板流太低、 助熔剂配比不合适、标样线性化区间不合适、分析空白不稳定等六大因素是影响结果准确性的关键因 素；经过多次的实验，分析总结出用红外吸收法测定含铁矿中硫的方法最佳分析条件，提高检测结果 的准确度和精密度。
允差％ ０．００２ ０．００２ ０．００３ ０．００３ ０．００５
表 ５ 中结果显示硫含量≤０．１％样品分析结果符合 国标要求，表明标准线性化曲线基本合适。
对于高硫含量样品建立 ０．１００％～２．６１％标准线性 化曲线， 利用高含量标准线性化曲线测量以下标样，结
果如表 ６：
样品名称 ＧＢＷＯ７２２３ ＧＳＢ Ｈ ３０００６－９７ ＧＢＷ ０７２２１ ＧＢＷ ０７２２６ａ ＧＢＷ ０７２２２ａ ＧＳＢＤ ３１００４－９３
为适应硫含量不同的样品的检测，建立了不同的区 间的标准线性化曲线。
对于低硫含量样品建立 ０．００７％～０．１００％标准线性 化曲线， 利用低含量标准线性化曲线测量以下标样，结
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果如表 ５：
用用 ＧＢＷ０７２２３ 赤铁矿标样作正交试验，结果表明： 最
４４６
４６０
结果表 １ 明纯铁加入量在 ０．８ｇ 时，工作板流稳定 在 ４５０～４６０ｍＡ 比较理想的工作状态，证明采取措施有 效。
2.3 分析空白不稳定
确认方法：２０１１ 年 ４ 月份测定分析空白，测量结 果如表 ２。
到分析空白稳定，摸索分析检测条件。钨粒、纯铁、 锡粒、坩埚等物料由固定生产厂家供应。在 １０００℃箱式 高温炉中采用不同时间条件灼烧坩埚，然后用其测定样 品 ＧＢＷＯ７２２３，结果表明，灼烧坩埚最佳条件为：有氧条
检漏等检查工作，然后按步骤进行校正和测定。
1.3 实验方案
利用因果图从方法、环境、材料、设备四个方面对红 外线吸收法测定矿中硫准确度差的原因进行分析。
方法
环境
矿 硫 分 析 准 确 度
准 确 度 差
材料
仪器
图1
2 结果与讨论
2.1 载气稳定性和载气水分影响分析
影响载气稳定性原因分析： 由于铁矿石燃烧后，粉 尘比较大，附着在管壁，吸附 ＳＯ２ 气体形成气阻，导致载 气流量渐渐变小。为解决粉尘问题，采取以下措施：①每 班清扫炉头及氧枪内粉尘，清扫时要求盖好底吹、排灰 口。②用吸尘器吸净底吹、排灰口的粉尘。③每周清洗一 次金属过滤器、粗孔过滤器、石英燃烧管。④每两周清扫 一次集尘箱。经过一个月的观察， 发现采取以上措施 后， 消除了粉尘堵塞管路、污染气路、硫吸收池以及因
纯铁加入量在 １．２ｇ 时，板流接近上限、不安全。另外，考 虑成本，确定纯铁最佳加入量为 ０．８ｇ。
用 ０．８ｇ 纯铁加入量的分析条件，进行样品分析，结 果如表 １：
表1
样品 名称
０７０７０１－２＃ＪＫ ０７０７０１－３＃ＪＫ ０７０７０２－３＃ＪＫ ０７０２－６＃ＪＫ
工作板流 （ｍＡ）
４５６
４５０
为解决助熔剂配比问题，根据不同的助熔剂配比钨
［２］刘文玖，谢金玑．高频红外吸收法测定铁矿石中总硫量［Ｊ］． 冶金分析，２００２，２２（４）：５９—６０ ［３］程德翔，徐建平．关于红外吸收法测定钢铁中硫的误差分析 ［Ｊ］．冶金分析，２００１，２１（５）：６９—７０
粒加入量 Ａ（ｇ）＋ 纯铁加入量 Ｂ（ｇ）＋ 锡粒加入量 Ｃ（ｇ），
标 准 样 品 ：ＢＨ０２２９ ＧＳＢ０３－１６９３－２００４ ＧＳＢ Ｈ ３０００２－９７ Ｗ－８８３０６ａＷ８８３０４ａ ＧＢＷ０７２２３ ＧＳＢＨ ３０００１－９７ ＧＢＷ ０７２２６ａ ＧＳＢＤ３１００２－９２ 等一系列的标准铁矿石样
1.2 实验方法
实验前严格按仪器操作规程要求预热 ３０ｍｉｎ，系统
２０１１－４－１０ ０．００１７５３ ０．０１８
极差％ ０．００１０８４ ０．００５
约定值％
０．０１５
允差％
０．００２
ＧＳＢ０３－ １６９３－ ２００４
０．０２４ ０．０２３ ０．０２４ ０．０２５ ０．０２８ ０．０２８ ０．０２９ ０．０２８ ０．０２７ ０．０２８ ０．００６ ０．０２３ ０．００２
２００４
ＧＳＢ Ｈ ３０００２ －９７
ＧＢＷ ０７２２３
ＧＳＢＨ ３０００１ －９７
０７Ｇ２Ｂ２Ｗ６ａＢＤ２Ｇ３－Ｓ１９－０２０Ｗ８８ａ３０４
测定 值％
０．００８ ０．０１８
０．０３２ ０．１２１ ０．２２６
０．５６６ ０．７８９
０．８６
约定 值％
０．０１５ ０．０２３
０．０３５ ０．１２６ ０．２２９
样品名称 ４７９
Ｗ－８８３０１ ＢＨ０１０３－５Ａ Ｗ－８８３０７ ＧＳＢ０３－１６９４－２００４
表5
测量值％ 约定值％ ０．０１５ ０．０１４ ０．０１７ ０．０１８ ０．０３１ ０．０３３ ０．０４２ ０．０３９ ０．０５３ ０．０５５
误差％ ０．００１ －０．００１ －０．００２ ０．００３ －０．００２
关键词：红外吸收法；硫含量；检测频率；检测时间
硫含量是钢材质量的重要技术指标，也是炼钢企业 在生产过程中需要严格控制的指标，硫含量的高低会直 接影响钢材的强度、延伸率、面缩率等重要机械性能，因 此在企业生产原材料中含铁矿的硫含量是生产中严格 控制的项目，检测的频率和检测的时间，结果的准确度 等指标要求都很高。用经典的燃烧碘量法测定含铁矿中 硫方法存在的缺陷，检测结果的重复性不好，复样频次 高，检测步骤繁琐，检测效率低，成本高，不能满足生产 中检测的需求。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 ／ 准确度有待进一步的提 高， 为炼钢企业适应生产的需要，本实验室依据标准 ＧＢ／Ｔ ６７３０．６１－２００５ 的检验方法， 经过长时间的实验， 摸索出一套最佳分析条件，供大家分享。
２０１１－４－３ ０．０００８９５ ０．０１５
２０１１－４－４ ０．０００５６８ ０．０１６
２０１１－４－５ ０．００１２３６ ０．０１８
２０１１－４－６ ０．００１４５２ ０．０１９
２０１１－４－７ ０．０００９８７ ０．０２０
２０１１－４－８ ０．００１５７２ ０．０１９
２０１１－４－９ ０．０００８９７ ０．０１９
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2.2 工作板流太低
工作板流太低是影响检测铁矿石硫含量的关键因 素，因为工作板流太低会影响样品燃烧不充分，导致检 测结果偏低。而工作板流太低的原因主要是助剂纯铁的 使用量。
表2
样品名称
测量值％ 空白值 ＢＨ０２２９ 日期
２０１１－４－１ ０．０００６６９ ０．０１５
２０１１－４－２ ０．０００６９８ பைடு நூலகம்．０１４
表 ６ 中结果显示硫大于 ０．１％以上的样品分析结果 符合国标要求，表明标准线性化曲线基本合适。
佳助熔剂配比为：钨粒加入量 Ａ３（２．０ｇ）、纯铁加入量 Ｂ１
（０．８ｇ）、锡粒加入量 Ｃ１（０．８ｇ） 用确定的最佳熔剂配比测量下列样品，结果如表
７。
样品名称 ９３～３５
ＹＳＢＣ ２８７４７－９５ ０７１０１８－３６＃ＪＫ ０７０９２９－７＃ＪＫ ０７１００２－７＃ＪＫ ０７１００３－２６＃ＪＫ ０７１００５－４０＃ＪＫ
【参考文献】
助熔剂的作用是降低样品熔点，使样品充分熔融。 ［１］ＧＢ／Ｔ ６７３０．６１－２００５ 铁矿石 碳和硫含量的测定 高频燃烧红
如果助熔剂选择不合适或质量不好，会导致样品熔融不 外吸收法
好，样品中的硫释放不出来，吸收峰没有高度。如果助熔 剂配比不合适会导致样品熔融后凹凸不平，打开熔融 物，基体不均匀，这样会引起检测结果偏低。
表 ３ 中结果表明：空白测量值稳定在 １０－３ 数量级，
采取措施有效。
2.4 标样线性化区间不合适
用 铁 矿 石 标 样 ３８ 个 ， 标 样 硫 含 量 在 ０．００７２ ～
２．６１％之间，采用多点校正，建立标样线性化区间，测定
铁矿石标样硫的含量，结果如表 ４：
表4
样品 名称
ＧＳＢ０３－ ＢＨ０２２９ １６９３－
表7
测量值％ 约定值％ ０．０７７ ０．０７４ ０．６５０ ０．６２４ ０．０３７ ０．０３４ ０．７７０ ０．７８５ ０．４９９ ０．４８４ ０．１３９ ０．１４２ ０．０１５ ０．０１４
误差％ ０．００３ ０．０２６ ０．００３ －０．０１５ ０．０１５ －０．００３ ０．００１
允差％ ０．００６ ０．０２９ ０．００３ ０．０３５ ０．０２４ ０．００９ ０．００２
件下，在 １０００℃箱式高温炉中灼烧 ４ 小时。连续测定 １０ 次空白值，结果如表 ３：
图2
表3
次数 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ 极差
空白 值 ５．６３ ６．６４ ４．５６ ７．８６ ８．９４ ６．６４ ５．３４ ６．８１ ６．８９ ６．６９ ４．３８ １０－３
从图 ２ 可以看到：当纯铁加入量在 ０．８ｇ、１．０ｇ、 １．２ｇ 时，仪器工作板流能达到要求并且比较稳定，但是