第３１卷第３期 有 色 矿 冶 Ｖｏ１．３１．№３ ２０１５年Ｏ６月 Ｎ０Ｎ—ＦＥＲＲｏＵＳ ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｊｕｎｅ ２０１５ 文章编号：ｌＯＯ７—９６７ｘ（２ｏ１５）０３—５２—０３ 高频燃烧红外吸收法测定镍铁合金中硫含量 施善林，李东麟，李晓晗 （沈阳有色金属研究院，辽宁沈阳ｌ１０１４１） 摘要：采用ＥＬＴＲＡ ＣＳ２０００碳硫分析仪对镍铁合金中硫含量进行测定。以含硫量相近的铸铁 标准样品对仪器进行校准，确定了称样量２００ ｍｇ，助熔剂纯铁０．３ ｇ、钨粒１．５ ｇ的最佳测 定条件。重复性实验表明方法的相对标准偏差ＲＳＤ在３ 以下，精密度较高，加标回收实 验镍的回收率在９８．７５ 至１０１．７９ 之间，具有较好的准确度。该方法可用于镍铁合金 中硫含量的准确测定。 关键词：镍铁合金；硫；高频燃烧红外吸收法 中图分类号：０６５７．３３ 文献标识码：Ａ ０ 前 言 用瓷坩埚： ×ｈ一２５ ｍｍ×２５ ｍｍ，在１ ２００℃高温 炉中灼烧４ ｈ，冷却后置于干燥器中，备用。 镍铁合金是火法处理红土镍矿得到的产品，主 氧气：纯度大于９９．９５ ；钨助熔剂：粒度０．４～ 要用于不锈钢制造。硫作为杂质元素存在于镍铁 １．０ ｍｍ，ｗ（Ｓ）≤０．０００ ５ ；纯铁熔剂：纯度大于 中，其含量有着严格的和要求。金属合金中硫 ９９．９８ ，粒度＜１．２５ ｍｍ，ｗ（Ｓ）４ｏ．０００ ５ 。铸铁 的测定方法有燃烧吸收一化学滴定法、硫酸钡重量 标样ＹＳＢＣ１１００３ａ一９５：ｗ（Ｓ）一０．１７６ ，在１０５～ 法［１］、高频燃烧红外吸收法＿２ 以及直读光谱法和 ｌｌＯ℃烘干１ ｈ后于干燥器中冷却，备用。 ｘ射线荧光光谱分析法等。其中化学滴定法和重量 １．２ 实验步骤 法为硫的传统分析方法，分析周期长，效率低，已逐 仪器准备：打开仪器电源开关，预热２ ｈ。在测 渐被仪器分析所取代；直读光谱法和Ｘ射线荧光光 定样品前，将仪器由待机状态调节到高频炉ｉ贝４定状 谱法对硫的测定相对误差较大，一般用于过程控制 态，打开氧气、空气压缩机至设定的压力。打开Ｕｎｉ 分析；高频燃烧红外吸收法具有操作简单、结果准 分析软件，燃烧若干个类似试样以调整和稳定仪器。 确、物料适应性强的优点，在碳、硫的分析检测领域 仪器校准：称取２００ ｍｇ铸铁标样于专用坩埚 有着广泛的应用。 中，加入０．３ ｇ纯铁熔剂，混匀后加入１．５ ｇ钨粒覆 本文采用高频燃烧红外吸收光谱法测定镍铁合 盖试样表面，按仪器操作说明进行测定。重复测定 金中硫含量，对助溶剂使用用量、样品称样量等条件 ３～５次，得到重复性较好的平行结果，用平均值和 进行实验并确定了最佳测定条件。实验测定的镍铁 标准值对高硫通道进行校准。通过测量标样来验证 合金主要化学成分含量（ｗ ）约为Ｎｉ：３Ｏ ，Ｆｅ： 校准效果，直至测定结果稳定在允许的误差范围之 ６８ ，Ｓｉ：０．３５ ，Ｃ：０．３０ ，Ｓ：０．２０ 。在没有同牌 内。 号标准样品的情况下，选择硫含量相近的铸铁标样 样品测定：称取２００ ｍｇ镍铁合金屑样于专用 进行仪器校准和加标回收实验。对方法的准确度和 坩埚中，加入０．３ ｇ纯铁熔剂，混匀后加入１．５ ｇ钨 精密度进行考察，结果令人满意。 粒覆盖试样表面，按仪器操作说明进行测定。 １实验部分 ２结果与讨论 １．１主要仪器及材料 ２．１ 样品制备 ＥＬＴＲＡ ＣＳ２０００碳硫分析仪（载气压力０．２２ 柱形块状镍铁合金样品经切割、打磨后于切割 ＭＰａ，动力气压力０．３５ ＭＰａ）；ＥＬＴＲＡ ８４电子分析 面上钻取镍铁屑样。为防止过热而发生试样组分的 天平（精度０．１ ｍｇ）；Ｕｎｉ分析软件；空气压缩机；专 氧化，在钻屑过程中须不断喷吹无水乙醇进行降温， ＊收稿日期：２ｏ１５—０３—２３ 作者简介：施善林（１９８２一），男，工程师，硕士研究生学历，主要从事湿法冶金和化学分析检测工作。 第３期 施善林等：高频燃烧红外吸收法测定镍铁合金中硫含量 ５３ 同时起到润滑的作用。得到的镍铁屑样用无水乙醇 或丙酮清洗两次，以消除由机械工具给碎屑表面带 约为０．１５ ～Ｏ．２５ ，空白值对测定结果的影响可 以忽略不计。 来的污染，然后将试样置于１０５～１１０℃的烘箱中烘 干１ ｈ。 ２．２空白值测定 表１ 空白值测定结果 通过空白值的异常情况，可有助于我们判断仪 器的测量条件，如坩埚的灼烧效果、氧气纯度变化以 及气路净化剂是否失效等。 ２．３助熔剂及用量 选择常用的纯铁助熔剂、钨粒助熔剂、锡粒助熔 剂进行镍铁样品中硫的燃烧和测定实验，得出：采用 纯铁助熔剂＋钨助熔剂的实验效果最好，试样得到 充分燃烧，形成均匀、蓬松的熔渣，利于硫的逸出；加 用高频燃烧红外吸收法测定硫时，空白值主要 来自助熔剂、坩埚和载气（氧气）。空白值测定采用 空烧的方法，即不加入样品，只加入０．３ ｇ纯铁熔剂 和１．５ ｇ钨粒，手动输入２００ ｍｇ样重后进行硫含量 测定。重复ｉ贝４定多次，直至获得稳定、重复性较好的 入锡助熔剂对燃烧和测定结果没有明显影响。所 以，方法选择加入纯铁助熔剂和钨粒助熔剂。 由于镍铁合金本身具有导磁性，加入铁剂的主 要作用是改善试样的熔融特性。加入钨粒的主要作 用为提高燃烧温度，改善熔渣特性使硫得到完全释 放。不同助熔剂加入量时对标准样品（ｗ（Ｓ）一 ０．１７６ ）中硫的测定结果见表２所示。 空白值平行结果。进行ｌ１次空白值测定结果见表 １，硫的空白值平均数为０．００１ ７ ，标准偏差ＳＤ为 ０．０００ １７ 。由于所测试的镍铁合金样品中硫含量 表２不同助熔剂用量时硫的测定结果 样品＋助熔剂 ２００ ｍｇ样品０．０７５ ２ 测定值（ ） ０．０９１ ５ ０．０８９ ２ 平均值（％） ０．０８５ ３ 实验现象 熔渣结块，燃烧不完全 ２００ ｍｇ样品＋０．７ ｇ钨粒２００ ｍｇ样品＋１．５ ｇ钨粒２００ ｍｇ样品＋２．０ ｇ钨粒０．１６３ ３ ０．１７０ ０ ０．１６８ ０ ０．１６１ ６ ０．１ ７３ ２ ０．１６６ ２ ０．１７６ ４ ０．１７２ ２ ０．１６７ ６ ０．１６７ １ ０．１７１ ８ ０．１６７ ３ 熔融较好 熔融较好 熔渣飞溅，灰尘大 ２００ ｍｇ样品＋Ｏ．３ ｇ纯铁＋１．５ ｇ钨粒２００ ｍｇ样品＋０．６ ｇ纯铁＋１．５ ｇ钨粒２００ ｍｇ样品＋０．９ ｇ纯铁＋ｌ＿５ ｇ钨粒０．１７８ ４ ０．１７２ ３ ０．１７１ ９ ０．１７６ ８ ０．１７４ ９ ０．１６５ ９ ０．１７５ ７ ０．１７１ ２ ０．１６７ １ ０．１７７ ０ ０．１７２ ８ ０．１６８ ３ 熔融较好 熔渣偏红 熔渣发红，有结块 由表２中的测定结果与标准值进行对照，可以 看出，选择０．３ ｇ纯铁和１．５ ｇ钨粒作为助熔剂的效 果较好。 ２．４称样量 称样量要求达到一定数量以保证样品的代表 性，但是称样量过大则容易导致样品燃烧不完全。 在１ＯＯ～３５０ ｍｇ范围内进行称样量实验，标准样品 （ｗ（Ｓ）一０．１７６ ）中硫的测定结果见表３。 表３ 不同称样量时硫的测定结果 称样量（ｒａｇ） １００ １５０ ２００ ２５０ ３００ 测定值（ ） ０．１８１１ ０．１７７６ ｏ．１７６２ ０．１７７４ 平均值（ ） ０．１７４０ ０．１７５４ ０．１７９８ ０．１６９９ 实验现象 正常 正常 正常 正常 ０．１６８９ ０．１７６５ ０．１７８８ ０．１７５３ ０．１８４６ ０．１７９４ ０．１７６９ ０．１７７２ ０．１７９２ ０．１７６６ ０．１７７７ ０．１７５３ ０．１６８３ ０．１７６４ ０．１６７０ ０．１７２３ ０．１７１９ 熔渣微红 ３５０ ０．１５７８ ０．１７０２ ０．１６８５ ０．１６０４ ０．１６４５ 熔渣偏红，轻微结块 由表３可知，在称样量低于１５０ ｍｇ时，称样量 越小，测定结果的相对标准偏差值越大，称样量在 １５０￣２５０ ｍｇ时，结果的相对标准偏差值趋于稳定。 ３ 样品分析 ３．１方法精密度 当称样量大于２５０ ｍｇ，样品的燃烧效果逐渐降低， 熔渣及粉尘量增大，称样量达到３５０ ｍｇ时，测定结 果明显偏低。因此，称样量控制在１５０～２５０ ｍｇ时 较为适宜，本文采用称样量为２００ ｍｇ。 固定测定条件：称样量２００ ｍｇ，纯铁熔剂０．３ ｇ，钨粒１．５ ｇ。用铸铁标样（ｗ（Ｓ）一０．１７６ ）进行 仪器校准，然后对多个批次的镍铁合金样品进行重 复性测定（ｎ一１１），结果见表４。从表４可看出硫的 ５４ 有 色矿冶 第３１卷 ３．２加标回收实验 样品进行加标回收实验的结果见表５。表５中数据 表明，硫的定量回收率在９８．７５ 至１０１．７９ 之间， 方法具有较好的准确度。 实验条件：样品称样量１５０ ｍｇ，标准样品为铸 铁标样ＹＳＢＣ１１００３ａ一９５（ｗ（Ｓ）一０．１７６％），标样 加入量５Ｏ～１００ ｍｇ，其他条件同３．１。对３．１测试 表５硫的加标回收实验结果 金工业出版社，１９９０：１３２—１３７． ４ 结 论 采用ＣＳ２００Ｏ高频燃烧红外吸收碳硫分析仪对 ［２］蒋启翠．高频燃烧一红外吸收法测定钢铁中微量碳硫ＥＪ］．冶 金分析，２００５，２５（４）：９５—９６． ［３］刘行周，李永强，霍立伟，等．高频红外碳硫分析仪ＣＳ一８８００ 检测铸铁中碳硫元素含量的方法研究ＥＪ］．山东化工，２０１４，４３ （８）：６６—６７． 镍铁合金中硫含量的测定方法操作简单，结果稳定、 准确度高。由于目前关于镍铁合金的标准牌号很 少，且镍铁产品中元素含量波动较大，难以找到硫含 量适宜的镍铁合金标准样品，使用含硫量相近的铸 Ｅ４］张炜华．高频红外吸收光谱法测定铝土矿赤泥中总碳和总硫 含量ＥＪ］中国无机分析化学，２０１３，３（增刊１）：１２—１６． ［５３李兰群，尹艳清．高频感应燃烧一红外吸收法测定复合碳硅 锰铁合金中碳和硫［Ｊ］．冶金分析，２０１０，３０（６）：６２—６５． 铁标样进行仪器校准和数据溯源，取得了满意的结 果。 参考文献： ［１］ 北京矿冶研究总院分析室．矿石及有色金属分析手册［Ｍ］．冶 ［６］刘爱霞，李韶梅，杜彩霞，等．高频红外碳硫仪法测铬铁合金中 的碳硫［Ｊ］．河北冶金，２Ｏ１１（９）：７８—８０． Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｌｆｕｒ ｉｎ Ｆｅｒｒｏ－－ｎｉｃｋｅｌ Ａｌｌｏｙ ｂｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－－ｉｎｆｒａｒｅｄ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ Ｓｈｉ Ｓｈａｎ—ｌｉｎ。ＬＩ Ｄｏｎｇ—Ｉｉｎ．ＬＩ Ｘｉａｏ—ｈａｎ （Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒ ｉｎ Ｆｅｒｒｏ—ｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ ｂｙ ＥＬＴＲＡ ＣＳ２０００ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｓｕｌｆｕｒ ａｎａｌｙｚｅｒ．Ｔｈｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗａｓ ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ ｂｙ ｃａｓｔ ｉｒｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓａｍｐｌｅ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｓｕｌｆｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ．Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｓａｍｐｌｅ ｍａｓｓ：２００ ｍｇ，ｐｕｒｅ ｉｒｏｎ ｆｌｕｘ：０．３ ｇ，ｔｕｎｇ— ｓｔｅｎ ｆｌｕｘ：１．５ ｇ．Ｔｈｅ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ：ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｔａｎｄ— ａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ（ＲＳＤ）ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ３ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ：ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒ ｗａｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ９８．７５ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒ ｉｎ Ｆｅｒｒｏ—ｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｅｒｒｏ—ｎｉｃｋｅｌ ａｌｌｏｙ；ｓｕｌｆｕｒ；ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－－ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ～１０１．７９ ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ
