紅外碳硫儀測(cè)定礦石中高含量硫

王存月，宮志愛(ài)

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

燃燒容量法或者是重量法歷來(lái)是作為檢測(cè)高含量樣品中的硫的重要方法，雖然測(cè)量結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確性，然過(guò)程繁雜，檢測(cè)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，無(wú)法開展大批量樣品快速準(zhǔn)確檢測(cè)業(yè)務(wù)。紅外吸收法檢測(cè)速度快速，過(guò)程簡(jiǎn)單，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，不過(guò)按照標(biāo)準(zhǔn)稱量，碳硫測(cè)定儀只能測(cè)試出3%的硫含量，準(zhǔn)確度還需要進(jìn)一步完善[1]。因此研究紅外碳硫儀對(duì)礦石中高含量硫的測(cè)定十分必要。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器設(shè)備選用的是無(wú)錫市高速分析儀器有限公司生產(chǎn)的HIR-944型的紅外碳硫儀和HWF-900B高頻感應(yīng)燃燒爐。純鐵助熔劑(C型)；鎢粒助熔劑(300μm～830μm)；錫粒助熔劑；材字304碳素鋼；SiO2(99.99%)；GBW系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；Na2CO3(AR)；ZnO(AR)；BaCl2(AR)；AgNO3(AR)；甲 基 橙 ；HCl(AR)；乙醇(AR)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在1000℃的高溫且干凈的馬弗爐之中將瓷坩堝燒上4個(gè)小時(shí)，然后待其自然冷卻，最后在備用好的干燥器之中將其進(jìn)行保存。調(diào)試好相關(guān)儀器參數(shù)：氧氣分壓設(shè)置為0.2MPa，頂氧的流量設(shè)置為1.0L/min，分析氣流量設(shè)置為3.0L/min。

當(dāng)儀器參數(shù)設(shè)定完畢后，將儀器設(shè)備打開，并確保該儀器設(shè)備得以穩(wěn)定0.5h，然后將0.25g的純鐵添加到坩堝中，并將樣品加入其中，最后再運(yùn)用0.25g的純鐵和1.40g的鎢粒覆蓋在其中，最后在燃燒爐中進(jìn)行檢測(cè)作業(yè)。重量法則參考相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)展開即可[2,3]。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測(cè)池選擇

運(yùn)用單點(diǎn)校正法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相關(guān)參數(shù)依據(jù)默認(rèn)值，并總共分析40s的時(shí)間，然后對(duì)于含硫10%～30%的未知樣品，分別運(yùn)用低硫檢測(cè)池和高硫檢測(cè)池來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)比對(duì)重量法的檢測(cè)結(jié)果，以便于確定最佳的檢測(cè)池[4]。分別運(yùn)用304碳素鋼來(lái)單點(diǎn)校正低硫檢測(cè)池，GBW07268來(lái)對(duì)高硫檢測(cè)池進(jìn)行單點(diǎn)校正。檢測(cè)結(jié)果如表1所示，結(jié)果可知：稱樣的重量直接影響到低硫檢測(cè)池最終的硫含量結(jié)果，稱樣量越少，則檢測(cè)出來(lái)的硫含量越高，但是和重量法相比較，其檢測(cè)結(jié)果依然較低。而稱樣量的多少對(duì)于高硫檢測(cè)池的結(jié)果影響并不大，且檢測(cè)結(jié)果十分接近重量法，不過(guò)檢測(cè)的平行性并不佳。相對(duì)來(lái)說(shuō)，運(yùn)用高硫檢測(cè)池進(jìn)行硫檢測(cè)更為適宜。

表1 不同檢測(cè)池與重量法結(jié)果對(duì)比

2.2 稱樣量選擇

實(shí)驗(yàn)條件同上，并稱量0.0200g～0.0700g的樣品，每一個(gè)重量都要分別測(cè)量10次，并將RSD和RE值進(jìn)行對(duì)比分析，最終選取能夠釋放出最多S元素的稱樣量，并將該稱樣量作為最佳稱樣量。開始檢測(cè)作業(yè)前，首先稱樣0.0400g～0.0500g的樣品，并運(yùn)用GBW07268作為校正儀器，最終的檢測(cè)結(jié)果相對(duì)較低。并設(shè)置稱樣量和檢出值的平均值為曲線，結(jié)果可見：當(dāng)稱樣量為0.0400g時(shí)，甚至更高時(shí)，檢測(cè)出來(lái)的硫含量值最低，也就是說(shuō)，對(duì)于含硫?yàn)?0%左右的樣品而言，若稱重量過(guò)大，就無(wú)法得出最終精確的檢測(cè)值。而當(dāng)稱樣量在0.0200g的時(shí)候，檢出值相對(duì)較低，這也說(shuō)明了，當(dāng)稱重量太低的時(shí)候，也無(wú)法得出準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。綜合各種要素來(lái)看，當(dāng)稱重量為0.0300g的時(shí)候，檢測(cè)的準(zhǔn)確性最佳。

2.3 燃燒時(shí)間選擇

選擇高硫檢測(cè)池，單點(diǎn)校正辦法，樣品稱重量確定為0.0300g，燃燒時(shí)間調(diào)整為30s～45s，相關(guān)參數(shù)則采用默認(rèn)值即可，同樣對(duì)最終的RSD和RE進(jìn)行對(duì)比，選取可以確保S元素得以最佳釋放的燃燒時(shí)間。開始檢測(cè)之前，首先稱重0.0300g的樣品，當(dāng)燃燒時(shí)間確定為40s的時(shí)候，其最終的檢測(cè)結(jié)果偏低，也就是說(shuō)，選擇40s的燃燒時(shí)間，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)硫的完全釋放。而當(dāng)燃燒時(shí)間為50s的時(shí)候，已經(jīng)達(dá)到了檢測(cè)儀器的極值，導(dǎo)致儀器進(jìn)行報(bào)警。綜合對(duì)比分析各項(xiàng)要素，最終確定最佳的燃燒時(shí)間應(yīng)為40s～45s。

2.4 助熔劑選擇

實(shí)驗(yàn)條件同上。首先在檢測(cè)儀器中添加0.25g左右的鐵粉，然后在添加0.0300g的的樣品，緊接著將0.25g的鐵粉加入其中，最后再添加1.40g左右的鎢粒。然后可以考慮將0.80g左右的錫粒添加在助熔劑中，并對(duì)兩種助熔劑條件的樣品進(jìn)行檢測(cè)。

當(dāng)添加錫粒后，能夠顯著增加測(cè)定值，未能對(duì)平行性進(jìn)行有效的未改善，且錫粒燃燒之后會(huì)產(chǎn)生較大的灰塵，需要將爐腔進(jìn)行定期的清理，工作量相對(duì)較大。因此最終確定不再助熔劑中添加錫粒。

2.5 校正曲線選擇

實(shí)驗(yàn)條件同上。同樣選擇稱重樣品量為0.0300g，同時(shí)進(jìn)行單點(diǎn)和多點(diǎn)曲線的構(gòu)建，并分別將幾種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行5次檢測(cè)，最終確定最佳的校正曲線。結(jié)果可知，運(yùn)用多點(diǎn)校正，RSD的檢測(cè)結(jié)果相對(duì)于單點(diǎn)校正來(lái)說(shuō)更佳，檢測(cè)的范圍也顯著提高。因此最終確定選用多點(diǎn)校正曲線。

2.6 SiO2固體研磨稀釋

運(yùn)用SiO2來(lái)對(duì)其進(jìn)行稀釋，其純度可以選用99.99%，并采用瑪瑙鉆缽研磨硫化礦樣品大約30min左右，樣品的稱重量保持在0.0400g～0.0500g的范圍之內(nèi)，相關(guān)參數(shù)均采用默認(rèn)值，分別測(cè)試11次，具體結(jié)果如表2所示：

表2 加SiO2稀釋檢出結(jié)果

由表2可知，運(yùn)用稀釋法，其檢測(cè)的精密度并不佳，可能由于未能均勻研磨，稀釋的倍數(shù)過(guò)大，樣品稱量時(shí)存在一定的誤差。加之該檢測(cè)方法步驟繁多，誤差較大，不宜采用該檢測(cè)方法。

2.7 精密度和準(zhǔn)確度

選擇高硫檢測(cè)池進(jìn)行檢測(cè)，且運(yùn)用多點(diǎn)校正辦法，同時(shí)設(shè)定的燃燒時(shí)間為45s，稱樣的樣品量確定為0.0300g，相關(guān)參數(shù)全部運(yùn)用默認(rèn)設(shè)置，樣品的檢測(cè)需要超過(guò)11次。

2.8 方法對(duì)照實(shí)驗(yàn)

按照設(shè)置好的條件，進(jìn)行未知樣品的檢測(cè)，總共測(cè)試5次，并和重量法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析。結(jié)果顯示，運(yùn)用設(shè)置條件進(jìn)行檢測(cè)后，針對(duì)含硫量在10%～35%左右的樣品來(lái)說(shuō)，其檢測(cè)的RSD值都比2%要小，相較于重量法檢測(cè)出來(lái)的3%左右的RE值來(lái)說(shuō)，該檢測(cè)方法得到的檢測(cè)結(jié)果基本滿意。

綜上所述，礦石產(chǎn)品中含有多種成分，其中硫成分是十分重要的一種成分，對(duì)其準(zhǔn)確檢出十分必要。文章主要探討了高頻紅外碳硫儀在檢測(cè)高含硫樣品的實(shí)際檢測(cè)效果，運(yùn)用高硫檢測(cè)池，并采取多點(diǎn)校正辦法，燃燒的時(shí)間確定為45s，樣品的稱樣量確保為0.0300g，其他參數(shù)按照默認(rèn)設(shè)置。并將檢測(cè)結(jié)果和重量法檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，可知，檢出的RSD和RE值都較為滿意。可見，該檢測(cè)方法用于檢測(cè)礦石中的高含硫成分是可行的，其檢測(cè)成本相對(duì)較低，檢測(cè)速率較快，值得推廣應(yīng)用。