CN103940842A - 一种增碳剂中氮含量的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种增碳剂中氮含量的检测方法，属于化学分析技术领域。称取一定量试样，包入锡箔埚，加入燃烧炉，在高纯氧气流中充分燃烧，燃烧产物通过一个次级炉，使其进一步氧化，过滤微尘，滤除杂质气体，全部收集混匀后，进入热导检测池，检测出氮的百分含量。优点在于，解决了传统化学方法，步骤多，耗时长，分析数据允许差大，仪器文献方法测定范围窄，污损仪器设备严重等问题。优化了工作参数。检测范围为含氮量在0.10－5％之间。测定结果有良好的稳定性、重现性和准确性。具有检测范围宽，操作简单，数据准确，速度快的特点，能满足增碳剂样品氮含量的检测要求，目前已应用于本企业的生产实践，值得推广。

Description

一种增碳剂中氮含量的检测方法

技术领域

本发明属于化学分析技术领域，特别是提供了一种增碳剂中氮含量的检测方法，即燃烧混气热导法检测增碳剂中氮含量。

背景技术

增碳剂的种类很多，有的是煤经过高温烧制而成，有的是重油渣制成的石油焦，有的是电极粉，沥青焦等，各种增碳剂的氮含量有高有低，根据实际测试，氮含量在0.10％－3％（质量分数）不等。随着炼钢技术的不断进步和发展，国内外钢厂对钢中氮含量控制要求也越来越严格，除耐热及不锈钢外，在绝大多数钢中，它的存在会影响钢的韧性和塑性，不利于钢的冷热变形加工，降低钢的焊接性能、电导率、电磁率等。钢中氮含量偏高也会使铸坯开裂，因此必须采取有效措施控制钢中氮含量，特别是高级别钢种的氮控制尤为重要。经研究发现，钢水从转炉到LF炉精炼这一段的增氮，主要与增碳剂和合金带入有关。因此，对于增碳剂含氮量的测定非常重要，选择含氮量适合的增碳剂，可以保证炼钢的质量。

增碳剂的氮含量的测定，目前没有国家标准，也没有相应的标准样品，增碳剂中氮含量的测定参照采用《GB/T19227-2008煤中氮的测定方法》，即半微量开氏法或半微量蒸汽法，标准样品采用煤标准样品。该方法是化学方法，步骤多，耗时长，分析数据允许差大，使用化学药品不利于环境保护。同时目前煤炭研究院等标准单位所出售的煤标准物质的含氮量均小于1.5％，不能满足高氮样品的测定。也有文献介绍采用惰气熔融－热导法进行微氮增碳剂氮元素的测定，惰气熔融－热导法的设备都是氧氮测定仪，测定低微含量的氧氮元素，而增碳剂样品中氮含量高低不等，高的高达3％，惰气熔融－热导法不能完全满足所有含量范围的增碳剂的检测要求，同时增碳剂是粉末状样品，在测定过程中，会对氧氮仪的气路有污损，大量样品的检验不利于仪器的正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增碳剂中氮含量的检测方法，即燃烧混气热导法检测增碳剂中氮含量。解决了传统化学方法，步骤多，耗时长，分析数据允许差大，仪器文献方法测定范围窄，污损仪器设备严重等问题。本方法检测范围为含氮量在0.10－5％之间，测定结果有良好的稳定性、重现性和准确性。具有检测范围宽，操作简单，数据准确，速度快的特点，能满足增碳剂样品氮含量的检测要求，目前已应用于本企业的生产实践，值得推广。

本发明采用燃烧混气－热导法，对增碳剂中氮含量的测定进行了研究，认为，燃烧混气热导法是又快又准确，操作简单，能满足增碳剂样品氮含量的检测要求。

本发明的基本工艺是：称取一定量试样，包入锡箔埚，加入燃烧炉，在高纯氧气流中充分燃烧，燃烧产物通过一个次级炉，使其进一步氧化，过滤微尘，滤除杂质气体，全部收集混匀后，进入热导检测池，检测出氮的百分含量。具体步骤如下：

1、试样制备：很多文献资料中，关于增碳剂样品试样的制样粒度，均是采用0.125mm，但是本发明按照《GB474煤样的制备方法》，粒度选用0.2mm，进行试验，获得良好的测定结果，故本发明采用试样粒度为0.2mm，采用该粒度，与煤标准物质的制样方法和粒度相同，更有利于在分析过程中，煤标准物质的使用。制备好的试样经105℃烘箱烘干，放入干燥器中冷却后，待测。

2、选定燃烧炉温度950℃～1050℃，次级炉温度选用850℃，试料量50mg～100mg，以高纯氧助燃，选择流速先4.5L/min，再0.3L/min，再1.2L/min，再4.5L/min的燃烧条件进行样品测定，保证所有样品试料，在规定总流量内燃烧完全，获得准确的试验数据。

3、仪器的校正：

a、曲线标点基体的制备选用气体分析专用石墨坩埚，按照《GB474煤样的制备方法》，制备成粒度0.2mm的粉末试剂。称取50±2mg石墨粉，放入锡箔埚中包紧。进行系统空白校正。

b、曲线标点的制备用微量进样器定量分取氮标准溶液于锡箔埚中，覆盖50±2mg石墨粉基体，达到空气干燥状态后，低温烘干，冷却后，包紧。

c、工作曲线绘制根据增碳剂试样的含氮量，高低不等，以曲线标点的实际分析值为X轴，以理论值为Y轴绘制工作曲线。

d、煤标点的加入在方法曲线含量范围的中间点，加入煤标准物质点，做为漂移校正标样，通过煤标的测定，确认校正的准确性。对于高含量曲线，无高氮含量煤标样品，可以在煤标准样品中定量加入氮标准溶液做为中间煤标点，进行漂移校正控制。

4、正确度试验结果：本方法测定增碳剂中氮含量，与《GB/T19227-2008煤中氮的测定方法》半微量开氏法和半微量蒸汽法，文献方法惰气熔融－热导法进行数据对比试验，测定结果基本一致，加标回收率在96％以上，氮的测定范围在0.10％－5％（质量分数）之间，进行精密度试验，RSD小于3％，说明采用燃烧混气热导法测定增碳剂中氮含量，完全能够满足增碳剂中氮元素含量的测定要求。

本发明的优点和创新点在于：

1）该方法操作简单、快速准确，适合于工业广泛应用。

2）在没有增碳剂标准样品的情况下，使用气体分析用高纯石墨坩埚，采用《GB474煤样的制备方法》，制备与增碳剂样品试样粒度0.2mm一致的高纯石墨粉，定量加入氮标准溶液进行仪器标准校正，消除背景干扰。

3）煤标准物质点的加入：在方法曲线含量范围的中间点加入煤标准物质点，并且在无高氮含量煤标准样品时，在煤标中加入氮标准溶液做为标准物质点，进行曲线漂移校正控制。

4）制备增碳剂试样粒度选用0.2mm，与煤标准物质的制样方法和粒度相同，更有利于在分析过程中，煤标准物质的使用。

4）氮的测定范围在0.10％－5％（质量份数）之间，得到准确可靠的试验数据，能满足增碳剂样品氮含量的检测要求，目前已应用于本企业的生产实践。

具体实施方式

实施例1

高氮含量增碳剂样品中氮含量的检测，其具体操作步骤如下：

1、试样制备：按照《GB474煤样的制备方法》，制备粒度0.2mm的试样，经105℃烘箱烘干，放入干燥器中冷却后，待测。

2、选定试验参数为燃烧炉温度950℃，次级炉温度选用850℃，试料量50mg，以高纯氧助燃，选择流速先4.5L/min，再0.3L/min，再1.2L/min，再4.5L/min的燃烧条件进行样品测定。

3、仪器的校正：

a、曲线标点基体的制备选用常新牌光谱纯超级高纯金属中气体分析专用石墨坩埚，按照《GB474煤样的制备方法》，制备成粒度0.2mm的粉末试剂。称取50±2mg石墨粉，放入锡箔埚包紧。进行系统空白校正。

b、曲线标点的制备用微量进样器定量分取氮标准溶液（10.0mg/mL）于锡箔埚中，覆盖50±2mg石墨粉基体，达到空气干燥状态后，低温烘干，冷却后，包紧。

c、工作曲线绘制：以曲线标点的实际分析值为X轴，以理论值为Y轴绘制工作曲线。

d、煤标点的加入在方法曲线含量范围的中间点，选用煤标准物质GBW11107p定量加入氮标准溶液（10.0mg/mL），做为中间煤标点，进行漂移校正控制。

方法曲线校正数据见表1：

表1：方法曲线校正数据表

4、增碳剂样品的测定：

按上述方法进行增碳剂样品的检测，测定值见表2：

表2：增碳剂样品测定数据表

实施例2

低氮增碳剂样品中氮含量的检测，其具体操作步骤如下：

1、试样制备：按照《GB474煤样的制备方法》，制备粒度0.2mm的试样，经105℃烘箱烘干，放入干燥器中冷却后，待测。

2、选定试验参数为燃烧炉温度1050℃，次级炉温度选用850℃，试料量100mg，以高纯氧助燃，选择流速先4.5L/min，再0.3L/min，再1.2L/min，再4.5L/min的燃烧条件进行样品测定。

3、仪器的校正：

a、曲线标点基体的制备选用常新牌光谱纯超级高纯金属中气体分析专用石墨坩埚，按照《GB474煤样的制备方法》，制备成粒度0.2mm的粉末试剂。称取50±2mg石墨粉，放入锡箔埚包紧。进行系统空白校正。

b、曲线标点的制备用微量进样器定量分取氮标准溶液（1.0mg/mL）于锡箔埚中，覆盖50±2mg石墨粉基体，达到空气干燥状态后，低温烘干，冷却后，包紧。

c、工作曲线绘制：以曲线标点的实际分析值为X轴，以理论值为Y轴绘制工作曲线。

d、煤标点的加入在方法曲线含量范围的中间点，选用煤标准样品GBW11103i做为漂移校正标样，通过煤标的测定，确认校正的准确性。

方法曲线校正数据见表3：

表3：方法曲线校正数据表

4、增碳剂样品的测定：

按上述方法进行增碳剂样品的检测，测定值见表4：

表4：增碳剂样品测定数据表

Claims (2)

1.一种增碳剂中氮含量的检测方法，其特征在于：

（1）试样制备：采用试样粒度为0.2mm，制备好的试样经105℃烘箱烘干，放入干燥器中冷却后，待测；

（2）选定燃烧炉温度950℃～1050℃，次级炉温度选用850℃，试料量50mg～100mg，以高纯氧助燃，选择流速先4.5L/min，再0.3L/min，再1.2L/min，再4.5L/min的燃烧条件进行样品测定，保证所有样品试料，在规定总流量内燃烧完全，获得准确的试验数据；

（3）仪器的校正；

（4）正确度试验结果：本方法测定增碳剂中氮含量，与《GB/T19227-2008煤中氮的测定方法》半微量开氏法和半微量蒸汽法，文献方法惰气熔融－热导法进行数据对比试验，测定结果基本一致，加标回收率在96％以上，氮的测定范围质量分数为0.10％－5％之间，进行精密度试验，RSD小于3％。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：仪器的校正步骤如下：

a、曲线标点基体的制备选用气体分析专用石墨坩埚，制备成粒度0.2mm的粉末试剂；称取50±2mg石墨粉，放入锡箔埚中包紧，进行系统空白校正；

b、曲线标点的制备用微量进样器定量分取氮标准溶液于锡箔埚中，覆盖50±2mg石墨粉基体，达到空气干燥状态后，低温烘干，冷却后，包紧；

c、工作曲线绘制根据增碳剂试样的含氮量，以曲线标点的实际分析值为X轴，以理论值为Y轴绘制工作曲线；

d、煤标点的加入在方法曲线含量范围的中间点，加入煤标准物质点，做为漂移校正标样，通过煤标的测定，确认校正的准确性；对于高含量曲线，无高氮含量煤标样品，在煤标准样品中定量加入氮标准溶液做为中间煤标点，进行漂移校正控制。