鋼鐵中磷檢測(cè)方法研究進(jìn)展

徐瑞萍，馬金廣，張紅靜

1魯南煤化工研究院；2濱州學(xué)院

鋼鐵中磷檢測(cè)方法研究進(jìn)展

徐瑞萍1，馬金廣2，張紅靜1

1魯南煤化工研究院；2濱州學(xué)院

簡述了磷在鋼鐵中的危害，并綜述了近年來鋼鐵中磷元素分析方法的研究進(jìn)展，主要檢測(cè)方法包括原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、分光光度法、滴定分析法等，并對(duì)鋼鐵中磷的分析方法進(jìn)行了展望。

磷；鋼鐵；分析方法

1 磷在鋼鐵中的危害

磷屬于非金屬元素，是鋼鐵中有害元素之一，能降低鋼材的塑性和韌性以及可焊性，即在鋼條焊接時(shí)，使焊縫“冷脆現(xiàn)象”，能降低鋼的沖擊韌性。因此一般控制磷含量不大于0.06%，而優(yōu)質(zhì)鋼中要求磷含量在0.03～0.04%以下。為保證鋼材質(zhì)量，要求碳素結(jié)構(gòu)鋼中磷含量一般控制在0.045%以下，而在一些特殊用途的鋼中。目前磷的測(cè)定方法主要有原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、分光光度法、滴定法等。

2 鋼鐵中磷的檢測(cè)進(jìn)展

2.1 原子發(fā)射光譜法

原子發(fā)射光譜法在材料分析中有著極為廣泛的應(yīng)用，特別是電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)，因其具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、檢出限低、干擾少、線性范圍寬、分析速度快，可實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)或順序測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，已成為冶金分析研究領(lǐng)域中不可缺少的重要分析手段，宋兆華[1]等采用ICP-AES測(cè)定鋼鐵中的磷含量。在光電光譜分析中，磷的靈敏線波長為178.229nm，處于遠(yuǎn)紫外區(qū)，本文避免選擇磷靈敏線需要充氮?dú)獾臈l件，研究了磷的非靈敏分析線213.68 nm，以此作為分析線，研究鋼鐵中磷的含量，優(yōu)化了最佳實(shí)驗(yàn)條件，本方法簡單便捷，精密度和準(zhǔn)確度高。并用于生產(chǎn)實(shí)踐1年，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的效益。

易可慧[2]等采用多元光譜擬合-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鋼鐵中的磷，樣品經(jīng)處理后，用硝酸(1+5)和濃鹽酸溶解后，可直接用ICP-AES直接測(cè)定。通過實(shí)驗(yàn)確定了最佳工作條件，霧化氣流流速為0.7 L/mi n，射頻功率為1300W。并用MS F方法消除光譜干擾,既能較好地補(bǔ)償,試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的差異,又能有效消除銅和鐵對(duì)磷的光譜干擾，測(cè)定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%，加標(biāo)回收率96.1～100.08%，結(jié)果較為滿意。

2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法不能直接進(jìn)行磷的測(cè)定，磷在火焰中難以被原子化，直接測(cè)定靈敏度低，大多采用萃取-間接測(cè)定，拓展原子吸收的使用范圍。陳澤明等[4]通過使用鈣元素的空心陰極燈作為光源，即取鈣元素的靈敏線422.7nm作為銳線光源，在酸性溶液中磷與鉬酸銨和釩酸銨形成的雜多酸可被MIBK萃取至有機(jī)相中于422.7nm處，測(cè)其吸光度，并與紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)該方法結(jié)果更可靠，準(zhǔn)確性高，加標(biāo)回收試驗(yàn)中，回收率為95%～105%。采用試液參比，用釩鉬黃法測(cè)磷時(shí)，砷離子有嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用檸檬酸可消除砷的干擾。

2.3 分光光度法

鋼鐵中磷的測(cè)定方法最常用的是磷鉬藍(lán)光度法，常用的還原劑有氟化鈉-氯化亞錫、抗壞血酸等。利用NaF-SnCl2還原鉬藍(lán)光度法能直接、快速測(cè)定磷的含量，是測(cè)定鋼鐵中磷的常用方法。但是氟化鈉-氯化亞錫法不能長期穩(wěn)定，難以掌握，不能準(zhǔn)確測(cè)定處鋼鐵中磷的含量。為解決這一問題，劉德蓉等[5]利用對(duì)苯二酚的抗氧化性和絡(luò)合性，對(duì)磷鉬藍(lán)的顯色起到了好的穩(wěn)定作用。文章研究了對(duì)苯二酚-氟化鈉-氯化亞錫聯(lián)合還原磷鉬藍(lán)光度法測(cè)定鋼鐵中的磷含量，研究發(fā)現(xiàn)在吸光度為730nm處，顯色劑鉬酸銨-酒石酸鉀鈉的最佳用量為5.0 ml，氟化鈉-氯化亞錫為10ml，對(duì)苯二酚0.6ml，磷鉬藍(lán)的吸光度值能夠穩(wěn)定在40 min以上不變。最佳實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)鋼標(biāo)樣進(jìn)行多次測(cè)定相對(duì)誤差小于5%，回收率為99.3%～104.3%，說明該方法穩(wěn)定且重復(fù)性好，能準(zhǔn)確測(cè)定鋼鐵中磷的含量。

另外，一些新技術(shù)新方法也被引入，聯(lián)合光度法進(jìn)行測(cè)量。

2.4 滴定分析法

國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T223.61選擇磷鉬酸銨容量法測(cè)定磷的含量。原理是試樣被酸溶解以后，在硝酸存在的條件下，與鉬酸銨生成磷鉬酸銨沉淀，過濾，并用過量的堿溶液溶解，過量的堿以酚酞為指示劑用硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定至粉紅色消失為終點(diǎn)

宋文英等[6]改進(jìn)了磷鉬酸銨容量法測(cè)鋼鐵中磷含量,改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的條件，選擇反應(yīng)介質(zhì)硝酸或高氯酸介質(zhì)中進(jìn)行，適宜酸度為2mol/L,沉淀過夜放置，選擇硝酸銨的濃度為0.5～2.0mol/L，可以加速沉淀的形成，沉淀的洗滌，選擇先用稀硝酸，后用中性水洗滌的方法，可以使沉淀組成不變。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，改進(jìn)后，分析方法更加完善，分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3 小結(jié)

近年來鋼鐵中磷分析方法的研究得到了長足發(fā)展。分析方法呈現(xiàn)多樣性，分析方法的靈敏度與選擇性也越來越高。從文獻(xiàn)中可以看到，鋼鐵中磷的分析逐漸從化學(xué)法及單一的元素分析不斷向儀器分析及多元素同時(shí)分析的方向發(fā)展。展望鋼鐵中磷的分析研究將會(huì)在使用快速、準(zhǔn)確、高靈敏度、高度自動(dòng)化的方法及儀器和實(shí)現(xiàn)鋼鐵冶煉過程中硫的在線分析等方面有所突破，從而將鋼鐵中磷的分析推進(jìn)到更新更高的水平。

[1]宋兆華,黃合生.ICP～AES法測(cè)定鋼鐵中的磷,物理測(cè)試, 1997(3):38

[2]易可慧,鄧飛躍,汪李等.多元光譜擬合-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鋼鐵中的磷,無機(jī)分析化學(xué),2013,3(1):57

[3]鐘漢鵬，汪靜玲，ICP-AES法測(cè)定鋼鐵中磷、鎳、硅、錳、鉻、銅，光譜實(shí)驗(yàn)室，1991,8(3):39

[4]陳澤明,陳德平,左萍,倪淳.原子吸收分光光度計(jì)用于分子吸收測(cè)定鋼鐵中的磷,檢驗(yàn)檢疫科學(xué),2006,16(3):29

[5]劉德蓉，熊偉，邱會(huì)東.對(duì)苯二酚一磷鉬雜多酸光度法測(cè)定比色鋼中的磷，分析試驗(yàn)室，2013,32(3):77

[6]宋文英.淺談磷鉬酸銨容量法測(cè)定鋼鐵中磷含量,冶金叢刊，2007.2:16