CN106323904A - 一种硫铁合金中硫含量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硫铁合金中硫含量的检测方法。主要解决现有技术中硫的质量含量为25%～50%、熔点为1200℃以上的硫铁合金中硫的质量含量无法检测的技术问题。本发明的技术方案为：一种硫铁合金中硫含量的检测方法，包括以下步骤：1）制备待测试样；2）制备助熔剂；3）配置硫铁合金中硫质量含量的红外定硫仪的检测条件；4）用红外定硫仪绘制硫质量含量校准曲线；5）对硫铁合金样品进行硫的质量含量检测；6）计算硫铁合金中硫的质量含量。本方法可用于硫铁合金、硫铁矿、硫精矿等高硫难熔合金中硫的质量含量的检测，检测精度高。

Description

一种硫铁合金中硫含量的检测方法

技术领域

本发明涉及炼钢原辅料化学分析技术，特别涉及一种硫铁合金中硫含量的检测方法。

背景技术

普通钢材中硫元素作为有害物质，一般硫含量不超过0.04%（以下均为质量百分比），一些特定钢会添加高硫合金以增加耐高温、耐磨损及自润滑的特性以延长成品的使用寿命。

现有钢铁企业采购的硫铁合金一般用作为一些特定钢种在冶炼时硫元素添加剂，这需要准确测量硫铁合金种硫元素的含量，查阅现有公开资料，未见有国家标准或文献报道硫铁合金的检测方法。

检测低硫合金含量的方法比较多，中国专利CN 101975760 A，名称为，一种测定粉末高温合金中硫含量的方法，公开了采用高频感应炉燃烧试样，高频感应炉的原理是将有磁感的试样在高频感应线圈中瞬间加热燃烧，该方法S检测上限为1%（参见高频红外碳硫仪技术说明书），对低含量的硫检测结果影响不大，高频炉瞬间感应加热使试样熔融不充分，导致检测结果失真。

传统测硫的方法有管式炉燃烧碘量法，中国专利CN 102818876 A，名称为，一种燃烧碘量法测定铁矿石中硫含量方法，公开了含量不超过2%的矿石中硫含量检测方法，该方法主要存在以下几方面问题：（1）分析气采用压缩空气，不适合难熔合金的充分氧化。（2）分析气排气管采用乳胶管，易导致气路污染、造成分析结果的偏差。（3）检测单元利用SO₂在吸收液中生成H₂SO₃,亚硫酸与碘反应，根据淀粉吸收液色泽的变化，目视判断终点，人为因素导致数据系统误差较大。（4）从实验数据公开的该方法检测硫质量含量为0.022%～0.554%，只适用于硫含量不大于2%的易熔铁矿石，对于硫质量含量为25%～50%，熔点为1200℃以上的硫铁合金中硫含量无法准确检测，精度不能保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种硫铁合金中硫含量的检测方法，解决现有技术中硫的质量含量为25%～50%、熔点为1200℃以上的硫铁合金中硫无法检测的技术问题。

本发明采用的技术方案是：

一种硫铁合金中硫含量的检测方法，包括以下步骤：

1）制备待测试样，硫铁合金样品经过170～230目过筛，四分法缩分后，用烘箱于100℃～115℃烘干1～2小时，于干燥器中冷却至25℃制备成待测试样；

2）制备助熔剂，助熔剂由氧化钨粒和硅钼粉混合而成，助熔剂中氧化钨粒和硅钼粉的质量比为2:1，其中，氧化钨纯度≥99.5%，硅钼粉纯度≥99.5%，用烘箱于115℃～125℃烘干1～2小时，装入磨口瓶中，待用；

3）配置硫铁合金中硫质量含量的红外定硫仪的检测条件，红外定硫仪配有非色散红外光检测器，积分时间设置为180～270秒，配有可步进程序升温的电阻炉，电阻炉炉温设置为1250℃～1450℃，氧气流量设置为2～3L/min；

4）用红外定硫仪绘制硫质量含量校准曲线，标样为硫化锌，硫化锌纯度≥99.99%，线性范围5.00%～50.00%；分别称取100mg、500mg、1000mg、1250mg、1500mg硫化锌标准物质，在称取硫化锌标准物质中分别加入步骤2）中所述的1.5～2.0g助熔剂混匀后依次置于瓷舟中部，通氧燃烧，在步骤3）中所述的红外定硫仪检测条件下依次对不同质量的标样进行红外定硫检测，测出硫化锌标样中SO₂特征谱线对红外光吸收值X，单位为cd(坎德拉)，根据硫化锌标样中硫的质量百分含量Y和测得的红外光吸收值X，绘制一元线性方程Y=a×X+b（公式一），确定a和b具体数值，a和b为无量纲系数；

5）对硫铁合金样品进行硫的质量含量检测，称取步骤1）中制备的500mg～1000mg硫铁合金待测试样，在步骤3所述的红外定硫仪检测条件下，重复步骤4）所述的检测步骤，对待测试样中硫进行红外定硫检测，测出硫铁合金试样中SO₂特征谱线对红外光吸收值X；

6）计算硫铁合金中硫的质量含量，硫铁合金中硫的质量含量按照公式一计算，Y=a ×X+b 公式一，其中，Y为待测硫铁合金中硫质量百分含量；X为红外定硫仪测得硫铁合金中SO₂特征谱线对红外光吸收值，单位为cd(坎德拉)，a和b为无量纲系数，由绘制出的硫质量含量校准曲线的一元线性方程确定。

本发明步骤4）中，优选的，在瓷舟舟口上加盖舟盖，舟盖居中遮盖瓷舟舟口表面3/5～3/4；这基于如下研究发现，对高熔点的硫铁合金需添加助熔剂降低其熔点，而助熔剂为高温合金，样品完全分解后熔渣会飞溅到高温炉管壁进而影响检测结果精度，造成污染；同时，导致高温炉管寿命缩短，通过瓷舟舟口上加盖舟盖，能对飞溅的熔渣进行有效遮挡，同时瓷舟留有1/4～2/5表面未加盖舟盖，使SO₂充分逸出检测，进而提高了检测精度，保护了电阻炉。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：

1.本发明实现了硫铁合金等炼钢原辅料中硫含量的快速准确测定，线性范围宽，可以分析涵盖5.00%～50.00 %硫含量范围的各类冶金原辅料。对难熔的硫铁合金，检测结果更准确全面。

2.本发明方法通过采用助熔剂使硫铁合金得释放速率比高频炉更好，测定值高，精密度好。

3.本发明方法通过对瓷舟配置舟盖，在添加助熔剂进行检测时，不污染管式炉高温炉管，提高了难熔含硫合金等的检测精度。

具体实施方式

一种硫铁合金中硫含量的检测方法，包括以下步骤：

1）制备待测试样，取硫铁合金样品100g于洁净磨盘碾磨后，经过200目过筛，四分法缩分后，用烘箱于105℃烘干1小时，于干燥器器中冷却至25℃，待用；

2）制备助熔剂，分别称取1200g氧化钨、600g硅钼粉于研钵中，搅拌混匀，用烘箱于120℃烘干1.5小时，装入磨口瓶中，待用；

3）配置硫铁合金中硫质量含量的红外定硫仪的检测条件，采用型号为SC144DR红外定硫仪，配置型号为606-616High Sulfur非色散红外光检测器，积分时间200秒；采用型号为606-000电阻炉控制炉温为1340℃，氧气流量为2.6L/min；

4）用红外定硫仪绘制硫质量含量校准曲线，采用标准物质硫化锌（LECO标样编号：502-085）纯度≥99.99%，线性范围5.00%～50.00%，依次称取不同质量硫化锌标准物质（精确至0.1mg），分别加入1.8g混合助熔剂混匀后置于瓷舟中部铺匀，用舟盖居中遮盖瓷舟舟口表面3/5，在1340℃的管式炉中通氧加热200秒，氧气流量为2.6L/min，释放出的SO₂由非色散红外光检测器测得红外光吸收值X，建立硫校准曲线，自动校准得出线性回归方程，硫校准曲线见表1；

表1 硫校准曲线

5）对硫铁合金样品进行硫的质量含量检测，称取1000mg步骤1）中制备的硫铁合金待测试样，加入1.8g助熔剂混匀后，放置瓷舟中部，按照步骤3设定的红外定硫仪检测条件，重复步骤4）所述的检测步骤，对硫铁合金待测试样进行分析，每个试样分析三次，分析结果取平均值，测得硫铁合金中硫红外光吸收值X；

6）计算硫铁合金中硫的质量含量，硫铁合金中硫的质量含量按照公式一计算，Y=a ×X+b 公式一，其中，Y为待测硫铁合金中硫质量百分含量；X为红外定硫仪测得硫铁合金中SO₂特征谱线对红外光吸收值，单位为cd(坎德拉)，a和b为无量纲系数，由绘制出的硫质量含量校准曲线的一元线性方程确定。

本发明方法的精密度和准确度通过试样的加标回收实验和精密度实验得到确认。

精密度实验，对2组硫铁合金进行11次精密度实验，试验结果见表2。

表2 试样精密度实验

回收实验，取编号为1#的硫铁合金样品加入不同量的基准硫化锌，按本发明方法，检测试样的加标回收率，试验结果表3。

表3 试样加标回收实验

对比试验，选取同一组硫铁合金样品，采用常规铁合金碳硫分析高频红外吸收法，先在碳硫分析用坩埚中称取0.5g纯铁打底，加入0.2000g硫铁合金样品，然后依次加入0.2g锡粒，1.5g钨粒混匀，置于CS600高频红外碳硫仪上进行硫含量的测定，平行测定五次，与本发明测得结果比对，比对实验数据见表4。

表4 本发明与现有检测方法比对实验数据

上述实验结果表明，现有铁合金碳硫分析高频红外吸收法，结果偏低近50%，RSD值在3.5～7.7%，不适合高硫合金中硫的测定。

本发明方法，试样的检测数据精密度好RSD小于1.0%，加标回收实验硫含量回收率在97.7~101.9%之间，准确度较高；本发明方法解决了传统高频红外法瞬间电磁感应对高硫样品熔解不充分、硫铁试样结果偏低问题。

Claims (2)

1.一种硫铁合金中硫含量的检测方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

1）制备待测试样，硫铁合金样品经过170～230目过筛，四分法缩分后，用烘箱于100℃～115℃烘干1～2小时，于干燥器中冷却至25℃制备成待测试样；

2）制备助熔剂，助熔剂由氧化钨粒和硅钼粉混合而成，助熔剂中氧化钨粒和硅钼粉的质量比为2:1，其中，氧化钨纯度≥99.5%，硅钼粉纯度≥99.5%，用烘箱于115℃～125℃烘干1～2小时，装入磨口瓶中，待用；

3）配置硫铁合金中硫质量含量的红外定硫仪的检测条件，红外定硫仪配有非色散红外光检测器，积分时间设置为180～270秒，配有可步进程序升温的电阻炉，电阻炉炉温设置为1250℃～1450℃，氧气流量设置为2～3L/min；

4）用红外定硫仪绘制硫质量含量校准曲线，标样为硫化锌，硫化锌纯度≥99.99%，线性范围5.00%～50.00%；分别称取100mg、500mg、1000mg、1250mg、1500mg硫化锌标准物质，在称取硫化锌标准物质中分别加入步骤2）中所述的1.5～2.0g助熔剂混匀后依次置于瓷舟中部，通氧燃烧，在步骤3）中所述的红外定硫仪检测条件下依次对不同质量的标样进行红外定硫检测，测出硫化锌标样中SO₂特征谱线对红外光吸收值X，单位为cd(坎德拉)，根据硫化锌标样中硫的质量百分含量Y和测得的红外光吸收值X，绘制一元线性方程Y=a×X+b 公式一，确定a和b具体数值，a和b为无量纲系数；

5）对硫铁合金样品进行硫的质量含量检测，称取步骤1）中制备的硫铁合金待测试样，在步骤3所述的红外定硫仪检测条件下，重复步骤4）所述的检测步骤，对待测试样中硫进行红外定硫检测，测出硫铁合金试样中SO₂特征谱线对红外光吸收值X；

6）计算硫铁合金中硫的质量含量，硫铁合金中硫的质量含量按照公式一计算，Y=a ×X+b 公式一，其中，Y为待测硫铁合金中硫质量百分含量；X为红外定硫仪测得硫铁合金中SO₂特征谱线对红外光吸收值，单位为cd(坎德拉)，a和b为无量纲系数，由绘制出的硫质量含量校准曲线的一元线性方程确定。

2.如权利要求1所述的一种硫铁合金中硫含量的检测方法，其特征是，所述的步骤4）中，在瓷舟舟口上加盖舟盖，舟盖居中遮盖瓷舟舟口表面3/5～3/4。