ICP-OES法測定包芯線喂料金屬鈣中銅、鎳、鋁、鉻、錳、硅、鐵、鎂

年季強,周 強,朱春要,陸娜萍

（江蘇省（沙鋼）鋼鐵研究院分析測試中心，江蘇 張家港 215625）

ICP-OES法測定包芯線喂料金屬鈣中銅、鎳、鋁、鉻、錳、硅、鐵、鎂

年季強,周 強,朱春要,陸娜萍

（江蘇省（沙鋼）鋼鐵研究院分析測試中心，江蘇 張家港 215625）

研究利用ICP-OES法測定鈣鐵包芯線喂料金屬鈣粒中銅、鎳、鋁、鉻、錳、硅、鐵和鎂等雜質(zhì)元素的含量，替代以化學(xué)法分別單獨測定上述元素。將金屬鈣粒從鈣鐵包芯線中剝離后篩分，立即用1+1硝酸溶解，采用基體匹配法制作校準曲線，在選定的分析譜線和儀器參數(shù)條件下測量，并考察試樣的制備條件及稱樣量對測試結(jié)果的影響。該方法相對標準偏差為0.21%～12.5%，回收率90.0%～110%，操作簡便、快速、準確度高,可滿足日常檢測要求。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；鈣鐵包芯線；喂料；金屬鈣粒；雜質(zhì)元素

0 引 言

鈣鐵包芯線作為煉鋼生產(chǎn)過程中進行鈣處理的一種高效的終端精煉技術(shù)手段，能很好地滿足鋼水脫氧、脫硫，改變夾雜形態(tài)，促進夾雜物的上浮，減少連鑄時水口結(jié)瘤的作用，從而凈化鋼液，改善鋼水的可澆性[1-2]。為保證鈣鐵包芯線的質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)操作，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，需要對鈣鐵包芯線中金屬鈣粒的純度進行準確地測定。

金屬鈣根據(jù)其生產(chǎn)工藝的不同主要分為兩大類：將CaCl2電解得到的鈣稱為電解鈣；用鋁熱法生產(chǎn)的鈣稱為還原鈣。因制備方法不同，引入的雜質(zhì)也有所不同[3-4]。根據(jù)金屬鈣及其制品[3]和金屬鈣分析方法[4]要求，金屬鈣中雜質(zhì)元素硅、鋁采用分光光度

法，鐵、鎳、銅、錳、鎂等采用原子吸收光譜法測定。光度法測定鋁元素含量時，需萃取分離雜質(zhì)元素，然后經(jīng)萃取富集后才能達到測試方法的測試范圍，試樣前處理非常繁瑣，且容易帶來污染或損失，鐵、鎳、銅、錳、鎂雖能在同一溶液中配制校準溶液，但原子吸收法測試時，不能同時測定，每次都需要更換陰極燈，多次建立校準曲線，造成測試時間較長。ICP-OES法則可以做到多元素同時測定，具有操作簡單、分析速度快、檢出限低、線性范圍寬、結(jié)果準確可靠等特點，已經(jīng)成為一種廣泛采用的常規(guī)分析方法。本文建立了鈣鐵包芯線的取樣、制樣及ICP-OES法測定金屬鈣粒中8種常見雜質(zhì)元素的方法[5-8]。

1 試驗與方法

1.1 試劑與儀器

于是，李公甫又多了一個兒子……替別人養(yǎng)孩子，難的并非是一粥一飯，而是輕重拿捏。既不能把他當作自己的親生骨血來教訓(xùn)打磨，又不能當成外人任由他隨意發(fā)展。這個度，還真不是每個人都能把握好的。

2.3 稱樣量

儀器：美國熱電全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀（ICAP6300-ICP-OES），儀器的最佳工作條件見表1；超純水發(fā)生器（Milli-Q Synthesis MILLIPORE，USA）。

1.2 樣品制備

1.2.1 取樣

2.5 加標回收率

1.2.2 樣品溶解

鈣是金屬鈣粒中主要元素，因此鈣的譜線干擾是影響其他元素測定結(jié)果的主要原因。分別配制鐵、鎳、銅、錳、鎂、硅、鋁，鉻標準溶液，并測量，根據(jù)譜線強度及峰型，選擇靈敏度高、光譜干擾少的譜線作為分析譜線。因基體元素鈣屬于非富線元素，光譜譜線較少，且光譜背景較低，對分析元素的干擾也較少；本文采用基體匹配法制作校準曲線，可進一步消除譜線干擾。各元素推薦分析譜線見表4。

1.3 校準曲線

準確稱取25.000 g基準碳酸鈣于400 mL聚四氟乙烯燒杯中，加少量水，緩慢加入100mL硝酸（1+1）溶解，加熱煮沸，冷卻后，轉(zhuǎn)移至250 mL塑料容量瓶中，定容，搖勻。分別移取25.00mL基準鈣溶液于8個100 mL塑料容量瓶中，此校準溶液中基體鈣為10.0mg/mL。然后按表2分別用鎂、銅、硅、鐵、鋁、鎳、鉻和錳標準儲備溶液配制校準溶液，用空白及標樣1～5制作校準曲線，標樣6和7用于驗證，結(jié)果見表6。

2 結(jié)果與討論

2.1 標準曲線的線性范圍、相關(guān)系數(shù)及檢出限

分別快速稱取1.000，7.500，12.500 g的試樣各3份放入400mL聚四氟乙烯燒杯中，按“1.2.2”步驟進行處理。為使基體鈣的濃度匹配，選擇合適的稀釋比例，定容，搖勻。用ICP測定其中的雜質(zhì)元素含量，結(jié)果見表5。金屬鈣的電極電位φ°Ca2+/Ca=-2.87V，具有很強的還原性。在空氣中暴露10min以上，即被氧化成灰黑色。表5實驗數(shù)據(jù)表明：取樣量不同，試樣中鎂、鐵、鋁元素含量測定結(jié)果相差較大，其他成分結(jié)果基本一致，因此稱樣量對試樣中部分元素測定結(jié)果有影響。故本文在制取試樣時，迅速取樣并采取大量稱量試樣溶解測試，使試樣具有代表性，減少試樣氧化和吸水過程，測定結(jié)果穩(wěn)定一致。由于包芯線中主要是鐵粉和鈣粒，鐵粉粒度較小，容易沾染在鈣粒表面，曾嘗試用丙酮洗滌鈣顆粒表面的鐵粉，洗滌后鈣粒表面很快發(fā)黑，因為鈣的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，很容易被空氣氧化及吸收空氣中的水分，加速氧化過程。最后選用毛刷刷去金屬鈣粒表面的鐵粉。

筆者認為，作為人類文明的重要構(gòu)成，社會管理是一個可以進行描述的歷史事實，應(yīng)該從歷史、問題出發(fā)，努力呈現(xiàn)具體管理文化賴以生成的歷史語境、現(xiàn)實處境，以此為基礎(chǔ)把握具體管理模式的深層構(gòu)架，并從當代社會的管理問題與管理需要出發(fā)，理解不同文明背景下、不同樣態(tài)的管理文化的匯通基礎(chǔ)，進一步探索不同文明背景下、不同樣態(tài)的管理文化的匯通可能。

2.2 基體匹配和分析線選擇

快速稱取12.500 g金屬鈣粒于400 mL聚四氟乙烯燒杯中，蓋上表面皿，從杯嘴緩慢加入50mL水，反應(yīng)平穩(wěn)后，再加入80mL HNO3（1+1），待劇烈反應(yīng)停止，置于低溫電爐上加熱至試料溶解，取下冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，定容，搖勻，作為母液；若試樣分解不完全，可加入少許鹽酸或過氧化氫后加熱至試樣溶解完全，溶液清亮。移取母液20.00mL于100mL塑料容量瓶中定容，搖勻。

試劑：硝酸（1+1），鹽酸（1+1），過氧化氫，優(yōu)級純；實驗用水均為超純水（電阻率＞18MΩ·cm）；氬氣純度大于99.99%；標準儲備溶液：鎂、銅、硅、鐵、鋁、鎳、鉻和錳（1.000mg·L-1），購自國家標準物質(zhì)研究中心，用時按比例分別稀釋到：Mg、Fe、Al 100μg·mL-1；Si、Mn 20μg·mL-1；Cu、Ni、Cr 10μg·mL-1。

互聯(lián)網(wǎng)給高校學(xué)生管理工作提供了便捷，提升了輔導(dǎo)員的工作效率；但互聯(lián)網(wǎng)具有雙刃劍效應(yīng)，我們要以正確的態(tài)度看待互聯(lián)網(wǎng)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢來創(chuàng)新學(xué)生管理工作。

根據(jù)金屬鈣中各元素的含量范圍配制6個標準系列溶液，確定各元素的測定范圍，考察線性回歸相關(guān)系數(shù)。在給定的儀器工作條件下，用空白溶液和標準溶液繪制工作曲線，并對空白溶液測定11次，計算其標準偏差。以3倍的標準偏差為其檢出限，并把檢出限的5倍定義為測定下限，結(jié)果見表3。用本文建立的方法制作校準曲線，線性相關(guān)性都大于0.9995。

2.4 精密度和準確度

分別對標樣6、標樣7以及樣1和樣2進行6次測定，結(jié)果見表6。對比標樣6和標樣7測定結(jié)果，測定結(jié)果與實驗設(shè)計元素含量相吻合。對樣1和樣2進行測定，相對標準偏差為0.21%～12.5%。

對實物的操作，如刻度尺、鐘表、天平、量筒、溫度計、電路器材等，課前在網(wǎng)絡(luò)平臺上發(fā)布具體的操作步驟，學(xué)生在課前可以進行學(xué)習(xí)和了解，在課上通過小組討論和合作探究，每個人都可以實操，組員之間相互糾正。對比較難學(xué)的電路部分，可以提供真實器材，讓學(xué)生動手做，為了體驗真實情境，老師可以在課件中加入虛擬電路實驗，讓學(xué)生沉浸在情境中,幫助學(xué)生理解和應(yīng)用。

鈣鐵包芯線中的金屬鈣粒具有很強的還原性，在空氣中暴露10min以上，樣品表面變成灰黑色，即被氧化。目前，還沒有統(tǒng)一的鈣鐵包芯線取樣方法。為保證測定試樣具有代表性，經(jīng)多次試驗后，將新制取的鈣鐵包芯線頭部用鋼絲鉗剪去至少20 cm以上，然后再在剩余的部分剪下約10～15cm的幾段，將其中的金屬鈣粒和鐵粉全部倒入直徑為1 mm的樣品篩中進行篩分，用毛刷刷篩分到的金屬鈣粒，去除表面的鐵粉，最后迅速裝入密封袋中儲存，立即準確稱取試樣進行溶解測定，整個過程不超過5min。

本文建立了一種測定金屬鈣中銅、鎳、鋁、鉻、錳、硅、鐵和鎂等雜質(zhì)元素含量的ICP-OES方法。該方法比國標方法[4]簡便、快速，且分析精密度和準確度高，是一種可靠的爐前檢測方法。通過對樣品制取條件、稱樣量等實驗條件的探索研究，初步分析了樣品前處理過程對試驗結(jié)果的影響，結(jié)果顯示快速取樣和大量稱量溶樣能有效減少樣品氧化和吸水變質(zhì)，使測定結(jié)果保持穩(wěn)定。

相思病得在心肺上 At heart, bitterness I’m painfully suffering

3 結(jié)束語

選擇樣1和樣2加入適量各元素標準儲備溶液，測定各元素的回收率，結(jié)果見表7。由表7可知，回收率90.0%～110.0%，方法的準確度良好。

溢洪道下部土壤水分轉(zhuǎn)化為冰并且在凍結(jié)時被擠壓到不飽和區(qū)上，導(dǎo)致膨脹的凍土對溢洪道產(chǎn)生壓力。當?shù)叵滤贿_到季節(jié)性凍結(jié)層的底部時，開始受到孔隙壓力，直到溢洪道后側(cè)完成凍結(jié)。用式(3)～式(7)近似表示：

[1]吳健鵬，王金，于學(xué)斌.冷鐓鋼鈣處理工藝研究與應(yīng)用[J].煉鋼，2009，25（1）：4-7.

[2]楊兆林，宋超.鈣鐵包芯線的制作及其在鈣處理中的應(yīng)用[J].安徽冶金，2009（2）：33-37.

他聲音低沉得像個真正成熟的大人，穩(wěn)健的腳步一步步撕開我記憶中的黑幕，那條路在我顛倒的視線里漸漸清晰明了。

由表1可知，路面經(jīng)過冷補瀝青修補料處治后，其抗滑性能可滿足道路行車安全要求。該高速公路坑槽修補路面經(jīng)過1年使用后，其表面骨料在行車荷載的作用下逐漸被磨光并趨向穩(wěn)定，摩擦系數(shù)BPN均滿足規(guī)范中對高速公路瀝青路面擺值＞45的要求。

[3]GB/T 4864—2008金屬鈣及其制品[S].北京：中國標準出版社，2008.

該監(jiān)控軟件已經(jīng)在少數(shù)臺站進行業(yè)務(wù)試運行,在運行過程中,程序的主要功能運行良好。首先能夠完成常規(guī)的報文傳輸監(jiān)控功能,試運行階段遇到的報文上傳中斷情況均及時發(fā)出報警。特別是在夜間不守班期間,報文監(jiān)控功能發(fā)揮了很大的作用。例如8月14日凌晨03:55湖州站土壤水分中心站軟件突然自動關(guān)閉,造成04時整點文件未及時上傳,監(jiān)控軟件于4:04發(fā)出短信報警,值班員及時到達值班室處理,在規(guī)定時間之前上傳了文件,未造成逾限報。其次是雙套站數(shù)據(jù)對比效果明顯,能及時發(fā)現(xiàn)傳感器故障。此外,值班員對軟件其他的功能也比較滿意,試運行期間軟件制作的氣候概況與人工基本一致,未發(fā)現(xiàn)算法的錯誤。

[4]GB/T 10267—1988金屬鈣分析方法[S].北京：中國標準出版社，1988.

[5]符延發(fā)，王銀妹，馮愛南.ICP-AES法測定金屬鈣中多種雜質(zhì)元素的含量[J].光譜學(xué)與光譜分析，1984，4（6）：49-55.

[6]周桂海.EDTA滴定法測定鈣-鐵包芯線中金屬鈣[J].梅山科技，2008（3）：41-42.

[7]楊立霞，劉淑萍，吳培.EDTA滴定法測定鋼包喂鐵鈣包芯線中鈣[J].冶金分析，2005，25（1）：71-73.

[8]張瑞霖，趙艷兵，王琳.ICP-AES法測定金屬鈣中鐵、鎳、銅、錳、鎂、硅、鋁[J].山西化工，2012，32（2）：40-43.

Determination of Cu，Ni，Al，Cr，Mn，Si，F(xiàn)e and Mg in calcium-iron cored wire feedstock of metallic calcium by ICP-OES

NIAN Ji-qiang，ZHOU Qiang，ZHU Chun-yao，LU Na-ping
（Analysis&Characterization Center，Institute of Research of Iron&Steel，Jiangsu Province/Sha-Steel，Zhangjiagang 215625，China）

The method for determination of copper，nickel，aluminum，chromium，manganese，silicon，iron and magnesium in calcium-iron cored wire feedstock of metallic calcium was researched with ICP-OES.The conventional chemical method could be replaced for the complexity of separate element measurement.The stripped metallic calcium particles from calcium-iron cored wire were immediately dissolved with 1+1 nitric acid.The calibration curve was prepared by matrix matching method，and the sample was measured under the condition of distinct spectral lines and instruments parameters.Based on the preparation conditions，the sample quantity of sample was established.The relative standard deviation was in the range of 0.21%to 12.5%and the recovery was between 90.0%to 110%.The result showed that the proposed method was simple，rapid and accurate，which can be suitable for routine test requirement.

ICP-OES；calcium-iron cored wire；feedstock；metallic calcium；impurity

O659.21；O657.31；TF111.3；TF803.13

：A

：1674-5124（2014）04-0060-03

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.04.015

2013-08-17；

：2013-10-09

年季強（1982-），男，安徽蚌埠市人，工程師，碩士，主要從事冶金濕法分析工作。