JP6332639B2 - Hot metal removal Se treatment method - Google Patents

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Description

本発明は、溶銑の脱Se処理方法に関し、具体的には、溶銑中のSe濃度を高い精度で定量分析することによって、溶銑中のSe濃度を効率よくかつ精度よく制御することを可能とする溶銑の脱Se処理方法に関するものである。なお、本発明の溶銑の脱Se処理方法は、溶銑段階でのSe濃度の分析結果に基いて、脱Se処理する方法をいい、溶銑以降の段階での脱Se処理も含まれる。 The present invention relates to a hot metal removal Se treatment method, and more specifically, it is possible to efficiently and accurately control the Se concentration in hot metal by quantitatively analyzing the Se concentration in hot metal with high accuracy. The present invention relates to a hot metal removal Se treatment method. Note that removing Se processing method of hot metal of the present invention is to have groups Dzu the analysis of Se concentration in the molten iron stage, it means a method of treating de Se, also includes de-Se treatment with subsequent hot metal stage.

近年、鉄鋼製品に対する高品質化(高機能化および信頼性向上)への要求が高まるのに伴い、鋼中に含まれる不純物の低減が望まれている。特に、Seは、鋼中に極微量でも含まれると、溶接性や耐HIC性、耐SCC性に大きな悪影響を及ぼすことから、Se含有量の低減は重要な課題となっている(例えば、特許文献1参照)。鉄鋼製品に含まれるSeは、そのほとんどが鉄鉱石やコークス等の原料に由来するものであり、高炉から出た溶銑中には、比較的多くのSeが含まれている。したがって、鉄鋼製品を高品質化するためには、溶銑段階において、Seの含有量を0.0002mass%(2massppm)未満、望ましくは0.0001mass%(1massppm)以下の極微量まで低減することが求められる。なお、以降、mass%は単に「%」、massppmは単に「ppm」とも表示する。 In recent years, as the demand for higher quality (higher functionality and improved reliability) for steel products increases, reduction of impurities contained in steel is desired. In particular, when Se is contained even in a very small amount in steel, it has a great adverse effect on weldability, HIC resistance, and SCC resistance, and therefore, reduction of Se content has become an important issue (for example, patents). Reference 1). Se that is included in the iron and steel products, the are those most are derived from raw materials such as iron ore and coke, during the hot metal exiting from the blast furnace, which contains a relatively large number of Se. Therefore, in order to improve the quality of steel products, it is required to reduce the Se content to less than 0.0002 mass% (2 massppm), desirably to a very small amount of 0.0001 mass% (1 massppm) or less in the hot metal stage. It is done. In the following, mass% is also simply expressed as “%”, and massppm is also simply expressed as “ppm”.

鋼中のSeを除去する脱Se処理方法としては、特許文献1に、CaOを主成分とし、塩基度(CaO/SiO)を1以上で、全Fe濃度を1.5%以下としたスラグと溶鋼とを接触させ、スラグ−メタル反応によって溶鋼中のSeをスラグに吸収させて除去する方法が開示されている。しかし、上記特許文献1には、脱Se処理後のSe濃度は0.001%(10ppm)の値しか表示されていない。これは、従来のSe濃度分析方法では、0.001%以下のSe濃度を定量できなかったためであると推定される。 As a de-Se treatment method for removing Se in steel, Patent Document 1 discloses slag in which CaO is a main component, basicity (CaO / SiO 2 ) is 1 or more, and total Fe concentration is 1.5% or less. And the molten steel are brought into contact with each other and Se in the molten steel is absorbed by the slag and removed by a slag-metal reaction. However, in the above-mentioned Patent Document 1, only a value of 0.001% (10 ppm) is displayed for the Se concentration after the de-Se treatment. This is presumably because the conventional Se concentration analysis method could not quantify the Se concentration of 0.001% or less.

鉄または鋼中の微量成分の定量分析には、一般に原子吸光分析方法や誘導結合プラズマ質量分析法が用いられている。前者の原子吸光分析方法によるSeの分析方法については、非特許文献1のJIS G1257−20(2013)に、「鉄及び鋼−原子吸光分析方法−第20部:セレン定量方法−電気加熱法」として規定されている。しかし、この方法の定量下限値は0.0002%とされており、それ未満のSe濃度には、この分析方法を適用することができない。   In general, atomic absorption analysis and inductively coupled plasma mass spectrometry are used for quantitative analysis of trace components in iron or steel. As for the analysis method of Se by the former atomic absorption analysis method, JIS G1257-20 (2013) of Non-Patent Document 1 describes "Iron and steel-Atomic absorption analysis method-Part 20: Selenium determination method-Electric heating method". It is prescribed as However, the lower limit of quantification of this method is 0.0002%, and this analysis method cannot be applied to Se concentrations less than that.

一方、後者の誘導結合プラズマ質量分析法は、原子吸光分析方法より感度が高く、さらに、四重極型質量分光計を搭載した分析装置の開発により、多くの元素を定量下限値0.0001%(1ppm)以下の濃度まで分析することが可能となってきている。しかし、Seの濃度を上記誘導結合プラズマ分光装置を用いて定量しようとすると、Se同位体の中で最も天然存在比の大きい80Seは、プラズマ源に用いられているArの2原子イオン(40Ar40Ar)と質量数が同じであり、また、次に天然存在比の高い78Seも、38Ar40Arと質量数が同じであり、スペクトルが重なるため、極微量のSe濃度を精度よく定量するのが難しいという問題がある(この現象は、一般に「スペクトル干渉」と称されている。)。そこで、近年では、上記スペクトル干渉対策として、四重極マスフィルターの前にコリジョン/リアクションセルを設けた誘導結合プラズマ質量分析装置が開発されている。 On the other hand, the latter inductively coupled plasma mass spectrometry method is more sensitive than the atomic absorption spectrometry method. Further, by developing an analyzer equipped with a quadrupole mass spectrometer, the lower limit of quantification of 0.0001% It has become possible to analyze to a concentration of (1 ppm) or less. However, when the Se concentration is quantified using the inductively coupled plasma spectrometer, 80 Se having the largest natural abundance ratio among Se isotopes is diatomic ions of Ar ( 40 ) used in the plasma source. Ar 40 Ar + ) has the same mass number, and 78 Se, which has the next highest natural abundance, has the same mass number as 38 Ar 40 Ar + and has the same spectrum. There is a problem that it is difficult to quantify accurately (this phenomenon is generally called “spectral interference”). Therefore, in recent years, an inductively coupled plasma mass spectrometer having a collision / reaction cell provided in front of a quadrupole mass filter has been developed as a countermeasure against the above-described spectrum interference.

また、鉄や鋼のような金属材料中の微量成分を分析する場合、マトリックス金属(Fe)をも含めて酸等で溶解した溶液を分析対象とすると、マトリックス金属のスペクトル干渉による妨害(この現象は、一般に「マトリックス効果」または「マトリックス干渉」と称されている。)を受け、やはり高い精度で分析することが難しくなるという問題がある。また、試料導入部で、目詰まりを起こすという問題もある。 In addition, when analyzing trace components in metal materials such as iron and steel, if the solution to be dissolved with acid, including matrix metal (Fe), is analyzed, interference caused by spectral interference of matrix metal (this phenomenon) Is generally referred to as “matrix effect” or “matrix interference” ), and it is still difficult to analyze with high accuracy. There is also a problem of clogging at the sample introduction part.

そこで、上記マトリックス効果の問題点を解決する方法として、鉄鋼材料に関しては、試料を溶解したフッ化水素酸酸性溶液をイオン交換樹脂に接触させることによって、マトリックス以外の微量成分を抽出するイオン交換法が特許文献2に開示されている。しかし、上記イオン交換樹脂分離法を鉄鋼中のSe分析に用いた例は、今まで報告されていない。なお、上記のように、試料を溶解した溶液をそのまま誘導結合プラズマ質量分析法で分析する方法を、以降「溶液導入法」という。)   Therefore, as a method for solving the problems of the matrix effect described above, with regard to steel materials, an ion exchange method for extracting trace components other than the matrix by bringing a hydrofluoric acid acidic solution in which a sample is dissolved into contact with an ion exchange resin. Is disclosed in Patent Document 2. However, no example has been reported so far in which the ion exchange resin separation method is used for Se analysis in steel. Note that, as described above, a method in which a solution in which a sample is dissolved is directly analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry is hereinafter referred to as “solution introduction method”. )

特開昭62−017116号公報JP-A-62-017116 特開平07−043353号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-043353

JIS G1257−20(2013):「鉄及び鋼−原子吸光分析方法」JIS G1257-20 (2013): "Iron and steel-Atomic absorption analysis method"

上述したように、従来の鉄鋼中の微量成分の分析方法は、定量下限値の点において、0.0002%未満のSe濃度の分析には不十分であり、したがって、溶銑中のSe濃度を0.0002%未満に低減する脱Se処理には適用できなかった。そのため、従来の技術では、脱Se処理の要否や、脱Se剤の添加量、処理時間等の脱Se処理条件の決定は、予測で行わざるを得なかったのが実情であった。   As described above, the conventional method for analyzing trace components in steel is not sufficient for the analysis of Se concentration of less than 0.0002% in terms of the lower limit of quantification, and therefore the Se concentration in hot metal is reduced to 0. It could not be applied to de-Se treatment which is reduced to less than 0002%. For this reason, in the prior art, the necessity of de-Se treatment, the amount of de-Se agent added, and the determination of de-Se treatment conditions such as treatment time had to be carried out by prediction.

本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶銑中に含まれる0.0002%未満のSe濃度を精度よく分析することによって、溶銑の脱Se処理条件を適正化し、もって、溶銑予備処理後のSe濃度を確実に0.0002%未満に制御するとともに、過剰な脱Se剤の添加によるコスト上昇を防止することができる溶銑の脱Se処理方法を提案することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to accurately analyze the Se concentration of less than 0.0002% contained in the hot metal, thereby removing the Se from the hot metal. A method of demetallizing hot metal that optimizes the conditions so that the Se concentration after hot metal pretreatment is reliably controlled to be less than 0.0002% and can prevent an increase in cost due to the addition of excessive desemination agent. It is to propose.

発明者らは、上記課題の解決に向けて、溶銑中のSe濃度を誘導結合プラズマ質量分析法を用いて精度よく分析する方法について検討を重ねた。その結果、溶銑試料を溶解した溶液をそのまま分析対象とする従来の溶液導入法に代えて、溶銑試料を溶解した溶液中のSeを水素化物として抽出し、これを分析対象とする水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法を用いることで、「マトリックス効果」の弊害を回避し、高い精度で溶銑中のSe濃度を定量分析することができること、したがって、この水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法を溶銑の脱Se処理に適用することで、溶銑中のSe濃度を0.0002%未満に制御できることを見出し、本発明を完成させた。   Inventors repeated examination about the method of analyzing the Se density | concentration in hot metal accurately using inductively coupled plasma mass spectrometry for the solution of the said subject. As a result, instead of the conventional solution introduction method in which the solution in which the hot metal sample is dissolved is used as an object of analysis, Se in the solution in which the hot metal sample is dissolved is extracted as a hydride, and hydride generation in which this is analyzed— By using inductively coupled plasma mass spectrometry, the adverse effect of the “matrix effect” can be avoided, and the Se concentration in the hot metal can be quantitatively analyzed with high accuracy. Therefore, this hydride generation-inductively coupled plasma mass spectrometry method can be performed. It was found that the Se concentration in the hot metal can be controlled to less than 0.0002% by applying to the hot metal removal Se treatment, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、溶銑予備処理前、溶銑予備処理中および溶銑予備処理後の少なくとも1の段階の溶銑から採取した試料のSe濃度を分析し、そのSe濃度の分析値に基づいて、その後の脱Se処理の要否またはその後の脱Se処理条件を決定する溶銑の脱Se処理方法において、上記Se濃度を、水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法で分析することを特徴とする溶銑の脱Se処理方法である。   That is, the present invention analyzes the Se concentration of a sample taken from at least one stage of hot metal before hot metal pretreatment, during hot metal pretreatment and after hot metal pretreatment, and based on the analysis value of the Se concentration, In a hot metal de-Se treatment method for determining the necessity of de-Se treatment or subsequent de-Se treatment conditions, the Se concentration is analyzed by hydride generation-inductively coupled plasma mass spectrometry. Se processing method.

本発明の上記溶銑の脱Se処理方法における上記水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法は、溶銑から採取した試料を酸で加熱分解して酸性溶液とする酸性溶液化工程と、該酸性溶液化工程で得られた酸性溶液に還元剤および塩酸を接触させて、酸性溶液中のSeをSe水素化物ガスとする水素化工程と、該水素化工程で生成したSe水素化物ガスを誘導結合プラズマ質量分析装置に導入してSe濃度を定量するSe濃度分析工程を有することを特徴とする。   The hydride generation-inductively coupled plasma mass spectrometry method in the hot metal de-seed treatment method of the present invention includes an acidic solution process in which a sample collected from hot metal is thermally decomposed with an acid to form an acidic solution, and the acidic solution conversion A reducing agent and hydrochloric acid are brought into contact with the acidic solution obtained in the step, Se in the acidic solution is used as Se hydride gas, and Se hydride gas generated in the hydrogenation step is inductively coupled with plasma mass. It is characterized by having a Se concentration analysis step for introducing Se into the analyzer and quantifying the Se concentration.

また、本発明の上記溶銑の脱Se処理方法は、上記還元剤として、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、ヒドラジンおよびヒドロキシルアミンのうちから選ばれる1以上を用いることを特徴とする。   Further, the hot metal de-Se treatment method of the present invention uses one or more selected from sodium borohydride, lithium aluminum hydride, lithium triethylborohydride, hydrazine and hydroxylamine as the reducing agent. Features.

また、本発明の上記溶銑の脱Se処理方法は、脱Se目標濃度が0.0002mass%未満であることを特徴とする。   Further, the hot metal de-se treatment method of the present invention is characterized in that the de-Se target concentration is less than 0.0002 mass%.

本発明によれば、溶銑の予備処理前、予備処理中および予備処理後の少なくとも1の段階の溶銑から採取した試料中のSe濃度を水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法で分析することで、高い精度でSe濃度を把握することができるので、溶銑予備処理後のSe濃度を高い精度で制御することが可能となる。また、本発明によれは、溶銑中のSe濃度を正確に把握した上で、その後の脱Se処理条件を決定するので、脱Se処理条件を最適化し、脱Se剤の過剰な添加を抑制したり、脱Se処理時間を削減したりすることが可能となる。さらに、本発明によれは、溶銑中のSe濃度を極微量に制御することができるので、鉄鋼製品の品質向上にも寄与する。   According to the present invention, the Se concentration in a sample taken from at least one stage of hot metal before, during and after hot metal pretreatment is analyzed by hydride generation-inductively coupled plasma mass spectrometry. Since the Se concentration can be grasped with high accuracy, the Se concentration after the hot metal preliminary treatment can be controlled with high accuracy. In addition, according to the present invention, the Se concentration in the molten iron is accurately grasped, and the subsequent de-Se treatment conditions are determined. Therefore, the de-Se treatment conditions are optimized, and excessive addition of the de-Se agent is suppressed. In addition, it is possible to reduce the time for removing Se. Furthermore, according to the present invention, the Se concentration in the hot metal can be controlled to a very small amount, which contributes to the improvement of the quality of steel products.

本発明に用いるSe分析装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Se analyzer used for this invention. 水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法を用いて作成したSeの検量線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the analytical curve of Se produced using the hydride generation | occurrence | production-inductively coupled plasma mass spectrometry.

高炉から出銑した溶銑は、トーピードカーあるいは溶銑鍋などで製鋼工程に搬送された後、装入鍋という専用鍋で転炉に装入される。上記転炉に装入される前の溶銑に対する予備処理技術としては、上記トーピードカーまたは溶銑鍋中に脱硫剤や脱燐剤等をインジェクションする方法や、溶銑鍋内に収容した溶銑中に耐火物製の十字の羽根(インペラー)を装入し、鍋中央部で高速回転させつつ脱硫剤や脱硫剤等を添加するKR(Kanbara Reactor)法等が知られている。   The hot metal discharged from the blast furnace is transferred to the steelmaking process using a torpedo car or hot metal ladle, and then charged into the converter using a special ladle called a charging pan. As a pretreatment technique for hot metal before being charged into the converter, a method of injecting a desulfurizing agent, a dephosphorizing agent, etc. into the torpedo car or hot metal ladle, or a refractory made of hot metal contained in the hot metal ladle. There is known a KR (Kanbara Reactor) method in which a cross blade (impeller) is inserted and a desulfurizing agent or a desulfurizing agent is added while rotating at high speed in the center of the pan.

そこで、発明者らは、上記溶銑予備処理に着目し、溶銑中のSe濃度を0.0002%未満に低減する脱Se処理方法について検討した。具体的には、上記溶銑予備処理における予備処理前、予備処理中および予備処理後の少なくとも1の段階における溶銑中のSe濃度を分析し、その分析結果に基いて、その後の脱Se処理の要否や、脱Se処理する際の脱Se剤の投入量、処理時間等の条件(脱Se処理条件)を決定することを検討した。 Accordingly, the inventors focused on the hot metal preliminary treatment and studied a de-Se treatment method for reducing the Se concentration in the hot metal to less than 0.0002%. Specifically, pre-pre-processing in the molten iron pretreatment, analyze Se concentration in molten iron in at least one stage after the pre-process and pre-treatment, and have groups Dzu on the analysis result, subsequent de Se treatment It was studied to determine the necessity (de Se treatment condition) such as the necessity, the amount of deSe agent introduced when performing the de Se treatment, and the treatment time.

しかし、上記の脱Se処理を実施するためには、溶銑中のSe濃度を高い精度で分析することが必要である。そこで、発明者らは、誘導結合プラズマ質量分析法を用いて、溶銑中のSe濃度を高い精度で分析する方法についてさらに検討を重ねた。その結果、溶銑試料を溶解した溶液をそのまま分析対象とする従来の溶液導入法に代えて、溶銑試料を溶解した溶液中のSeを水素化物として抽出し、これを分析対象とする水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法(以降、単に「水素化物発生法」ともいう)を用いることで、「マトリックス効果」の弊害を回避し、高い精度で溶銑中のSe濃度を定量分析することができることを知見した。   However, in order to carry out the above-described de-Se treatment, it is necessary to analyze the Se concentration in the hot metal with high accuracy. Therefore, the inventors have further studied a method for analyzing Se concentration in molten iron with high accuracy by using inductively coupled plasma mass spectrometry. As a result, instead of the conventional solution introduction method in which the solution in which the hot metal sample is dissolved is used as an object of analysis, Se in the solution in which the hot metal sample is dissolved is extracted as a hydride, and hydride generation in which this is analyzed— By using inductively coupled plasma mass spectrometry (hereinafter, simply referred to as “hydride generation method”), it is possible to avoid the “matrix effect” and to quantitatively analyze the Se concentration in hot metal with high accuracy. I found out.

以下、本発明のSe濃度分析方法である水素化物発生法について説明する。
まず、本発明の溶銑の脱Se処理方法は、溶銑の予備処理プロセスにおける処理前、処理中および処理後の少なくとも1の段階で、溶銑から分析用試料を採取することが必要である。溶銑から分析用試料を採取する方法については特に制限はないが、例えば、JIS G0417の附属書3に規定された方法を用いることができる。この方法によれば、スプーンなどで採取した溶銑を清浄な鉄板上に流して凝固させた飛沫状試料をハンマ等で1〜2mm程度の大きさに粉砕することで、極めて簡便に分析用試料を得ることができる。
Hereinafter, the hydride generation method which is the Se concentration analysis method of the present invention will be described.
First, in the hot metal de-se treatment method of the present invention, it is necessary to collect a sample for analysis from the hot metal in at least one stage before, during and after the hot metal pretreatment process. The method for collecting the analytical sample from the hot metal is not particularly limited. For example, the method defined in Annex 3 of JIS G0417 can be used. According to this method, the sample for analysis can be obtained very easily by crushing the molten sample collected with a spoon or the like onto a clean iron plate and solidifying it with a hammer or the like to a size of about 1 to 2 mm. Can be obtained.

次いで、上記のようにして採取した溶銑の分析用試料を秤量し、酸で加熱分解して酸性溶液とする酸性溶液化工程と、該酸性溶液化工程で得られた酸性溶液に還元剤および塩酸を接触させて、酸性溶液中のSeをSe水素化物の気体(ガス)を発生させる水素化工程と、該水素化工程で発生したSe水素化物ガスを分析してSe濃度を定量するSe濃度分析工程を有する水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法を用いて溶銑試料中のSe濃度の分析を行う。
以下、各工程について説明する。
Next, an analytical sample of hot metal collected as described above is weighed, and is subjected to an acid solution step by thermally decomposing with an acid to form an acid solution, and a reducing agent and hydrochloric acid are added to the acid solution obtained in the acid solution step. A hydrogenation step in which Se in an acidic solution generates Se hydride gas (gas), and Se concentration analysis in which the Se hydride gas generated in the hydrogenation step is analyzed to quantify the Se concentration The Se concentration in the molten iron sample is analyzed using hydride generation-inductively coupled plasma mass spectrometry with a process.
Hereinafter, each step will be described.

<酸性溶液化工程>
溶銑から採取した分析用試料を秤量した後、酸で加熱分解して、Seを含む酸性溶液とする。上記試料の溶解に用いる酸としては、塩酸、硝酸、フッ化水素酸(弗酸)、硫酸、過塩素酸および上記酸を2種以上混合した混酸などを用いることができ、いずれを用いてもよい。具体的な溶解条件としては、例えば、塩酸と硝酸の混酸を用いるときには、溶銑試料0.3mgに対して、硝酸1ml、塩酸8mlを混合した酸を用いることが好ましい。また、上記混酸に対して純水を加えて酸濃度を適宜調整してもよい。加熱温度は、試料を完全に分解できればよく、特に制限はないが、50〜300℃の範囲が好ましい。50℃未満では、試料を溶解するのに長時間を要し、一方、300℃を超えると、使用できる器具や装置等が制限されたり、溶解液の突沸を招いたりするおそれがあるからである。
<Acid solution process>
An analytical sample collected from the hot metal is weighed and then thermally decomposed with an acid to obtain an acidic solution containing Se. Examples of the acid used for dissolving the sample include hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid (hydrofluoric acid), sulfuric acid, perchloric acid, and a mixed acid in which two or more of the above acids are mixed. Good. As specific dissolution conditions, for example, when a mixed acid of hydrochloric acid and nitric acid is used, it is preferable to use an acid obtained by mixing 1 ml of nitric acid and 8 ml of hydrochloric acid with respect to 0.3 mg of the molten iron sample. Further, the acid concentration may be appropriately adjusted by adding pure water to the mixed acid. The heating temperature is not particularly limited as long as the sample can be completely decomposed, but is preferably in the range of 50 to 300 ° C. If the temperature is lower than 50 ° C., it takes a long time to dissolve the sample. On the other hand, if the temperature exceeds 300 ° C., usable instruments and devices may be restricted, or the solution may be bumped. .

次いで、上記酸性溶液化工程で得たSe含有酸性溶液を、水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析装置に導入する。図1に、本発明に用いる水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析装置の一例を示す。この分析装置は、上記Se含有酸性溶液からSeの水素化物ガスを発生させる水素化工程を担う水素化物発生装置1と、発生したSeの水素化物ガスをプラズマ内でイオン化して質量分析する工程を担う誘導結合プラズマ質量分析装置2から構成されている。   Next, the Se-containing acidic solution obtained in the acidic solution forming step is introduced into a hydride generation-inductively coupled plasma mass spectrometer. FIG. 1 shows an example of a hydride generation-inductively coupled plasma mass spectrometer used in the present invention. The analyzer includes a hydride generator 1 that performs a hydrogenation step of generating Se hydride gas from the Se-containing acidic solution, and a step of performing mass analysis by ionizing the generated Se hydride gas in plasma. The inductively coupled plasma mass spectrometer 2 is used.

<水素化工程>
上記水素化物発生装置1は、Se含有酸性溶液を供給する試料溶液供給ライン3、搬送ガスを供給する搬送ガス供給ライン4、還元剤を供給する還元剤供給ライン5および塩酸溶液供給ライン6を備えており、試料溶液供給ライン3を通じてSe含有酸性溶液を水素化物発生装置1内に導入し、該溶液と還元剤供給ライン5から導入した還元剤および塩酸供給ライン6から導入した塩酸溶液とを接触させることによってSeを還元し、Seの水素化物(HSe)を生成させる。上記Se水素化物HSeは気体(ガス)であるので、搬送ガス供給ライン4から供給される搬送ガス(アルゴンガス)によって、誘導結合プラズマ質量分析装置2に誘導される。
<Hydrogenation process>
The hydride generator 1 includes a sample solution supply line 3 that supplies an Se-containing acidic solution, a carrier gas supply line 4 that supplies a carrier gas, a reducing agent supply line 5 that supplies a reducing agent, and a hydrochloric acid solution supply line 6. The Se-containing acidic solution is introduced into the hydride generator 1 through the sample solution supply line 3, and the solution is brought into contact with the reducing agent introduced from the reducing agent supply line 5 and the hydrochloric acid solution introduced from the hydrochloric acid supply line 6. To reduce Se to form a hydride of Se (H 2 Se). Since the Se hydride H 2 Se is a gas (gas), it is guided to the inductively coupled plasma mass spectrometer 2 by the carrier gas (argon gas) supplied from the carrier gas supply line 4.

ここで、上記還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、ヒドラジンおよびヒドロキシルアミンのうちから選ばれる1以上を用いることができる。還元剤の添加量としては、含有Se量に対して、モル量で、2〜10倍量とするのが好ましい。還元剤の添加量が2倍量未満では、Seの水素化物(ガス)の発生量が低下することがある。一方、10倍量を超えると、試薬からの汚染が懸念されることと、水素などの反応副生ガスが多くなり過ぎるなどの問題が生じるおそれがある。   Here, as the reducing agent, one or more selected from sodium borohydride, lithium aluminum hydride, lithium triethylborohydride, hydrazine and hydroxylamine can be used. The amount of the reducing agent added is preferably 2 to 10 times the molar amount of Se contained. When the amount of the reducing agent added is less than twice the amount of Se hydride (gas) generated, the amount may decrease. On the other hand, if the amount exceeds 10 times, there is a possibility that problems such as concern about contamination from reagents and excessive reaction by-product gas such as hydrogen may occur.

また、上記還元剤とともに添加する塩酸は、還元剤の一種であり、Seの水素化物の発生を促進する役割を果たすものである。上記効果を得るためには、0.5〜6.0mol/Lの範囲とするのが好ましい。塩酸濃度が0.5mol/L未満では、Seの水素化物の発生が不十分となる場合があり、一方、6.0mol/Lを超える高濃度の塩酸は、取り扱いに注意を必要とするからである。   The hydrochloric acid added together with the reducing agent is a kind of reducing agent and plays a role of promoting the generation of Se hydride. In order to acquire the said effect, it is preferable to set it as the range of 0.5-6.0 mol / L. If the hydrochloric acid concentration is less than 0.5 mol / L, the generation of Se hydride may be insufficient. On the other hand, hydrochloric acid with a high concentration exceeding 6.0 mol / L requires care in handling. is there.

なお、還元剤とともに使用する酸として、硝酸、過塩素酸などの酸化性の酸は、+4価のSeを酸化して+6価とするため、Seの水素化物(ガス)の発生を阻害するおそれがあり、好ましくない。また、硫酸は、溶液の粘性を増大させるため、誘導結合プラズマ質量分析装置で測定する際、物理的干渉を生じるおそれがあり、弗酸は、ガラスを侵食するため、測定機器に特別な設備が必要となることから、いずれも好ましくない。したがって、本発明においては、塩酸を用いることが望ましい。   As acids used with the reducing agent, oxidizing acids such as nitric acid and perchloric acid oxidize +4 valent Se to +6 valence, which may hinder the generation of Se hydride (gas). Is not preferable. In addition, since sulfuric acid increases the viscosity of the solution, it may cause physical interference when measured with an inductively coupled plasma mass spectrometer. Since hydrofluoric acid erodes the glass, special equipment is installed in the measuring instrument. Neither is desirable because it is necessary. Therefore, it is desirable to use hydrochloric acid in the present invention.

また、上記還元剤や塩酸の最適濃度は、水素化装置や使用する試薬等によっても変化するので、予め実験を行って、Seの水素化物を発生させる還元剤や塩酸の最適濃度を求めておくことが望ましい。なお、濃度の調整には、不純物による分析精度への悪影響を回避する観点から、純水を用いて行うのが好ましい。   In addition, since the optimum concentration of the reducing agent and hydrochloric acid varies depending on the hydrogenation apparatus, the reagent used, and the like, an experiment is performed in advance to obtain the optimum concentration of the reducing agent and hydrochloric acid that generate Se hydride. It is desirable. The concentration is preferably adjusted using pure water from the viewpoint of avoiding adverse effects on the analysis accuracy due to impurities.

<Se濃度分析工程>
次いで、上記搬送ガスによって誘導結合プラズマ質量分析装置2に誘導されたSe水素化物のガスは、アルゴンの高温プラズマ中でイオン化され、Seの質量分析が行われる。
なお、上記誘導結合プラズマ質量分析装置2は、前述したアルゴン多原子イオン等による「スペクトル干渉」を回避するため、四重極マスフィルターの前段に、コリジョン/リアクションセル等の干渉抑制装置を設けたものを用いることが好ましい。
<Se concentration analysis process>
Next, the Se hydride gas guided to the inductively coupled plasma mass spectrometer 2 by the carrier gas is ionized in a high-temperature argon plasma, and Se mass analysis is performed.
The inductively coupled plasma mass spectrometer 2 is provided with an interference suppression device such as a collision / reaction cell in front of the quadrupole mass filter in order to avoid “spectral interference” due to the above-described argon polyatomic ions or the like. It is preferable to use one.

ここで、上記コリジョン/リアクションセルの干渉抑制モードには、コリジョンモードとリアクションモードがある。
前者のコリジョンモードは、分析対象元素イオンよりも衝突断面積が大きい多原子イオン(干渉イオン)とコリジョンガスと衝突させて解離させたり、脱エネルギー化したりすることによって分析対象元素イオンを選択的に分析することでスペクトル干渉を抑制するモードであり、例えば、セル内にコリジョンガスを導入し、干渉イオンである多原子イオンAr (質量数80)と衝突させてエネルギーを低下させ、エネルギーの高い80Seを選択的に分析するようにしたものである。なお、上記コリジョンガスとしては、ヘリウムや水素を使用することができる。
Here, the collision / reaction cell interference suppression mode includes a collision mode and a reaction mode.
The former Korijo Nmo over de is or dissociated by colliding with the collision cross-sectional area than the analyte element ions is large polyatomic ions (interfering ions) and collision gas, selected analyte element ions by or de-energized Is a mode that suppresses spectral interference by analyzing automatically, for example, by introducing a collision gas into the cell and colliding with polyatomic ions Ar 2 + (mass number 80) that are interference ions to reduce energy, 80 Se + having a high energy is selectively analyzed. As the collision gas, helium or hydrogen can be used.

一方、後者のリアクションモードとは、測定対象元素イオンとリアクションガスとを反応させて、干渉イオンとは異なる質量数のイオンとし、該質量数の異なるイオンを選択的に分析することでスペクトル干渉を抑制するモードであり、例えば、セル内に、リアクションガスとして酸素を供給し、80Seと反応させて80Se16 、もしくは 78 Se と反応させて 78 Se 16 とし、これを分析することでAr (質量数80もしくは78)の干渉を排除するようにしたものである。 On the other hand, in the latter reaction mode, the target element ions and reaction gas are reacted to form ions with a mass number different from the interference ions, and the spectrum interference is selectively analyzed by selectively analyzing the ions with different mass numbers. In this mode, for example, oxygen is supplied as a reaction gas into the cell and reacted with 80 Se + to react with 80 Se 16 O + or 78 Se + to form 78 Se 16 O +. By analyzing, interference of Ar 2 + (mass number 80 or 78) is excluded.

なお、上記コリジョン/リアクションセルを用いる以外にスペクトル干渉を抑制する方法として、プラズマ出力(RFパワー)を調整して、アルゴンの多原子イオンの生成を抑制する方法も有効である。この方法、単独で用いてもよいし、コリジョン/リアクションセルと併用してもよい。   In addition to the use of the collision / reaction cell, a method of suppressing the generation of polyatomic ions of argon by adjusting the plasma output (RF power) is also effective as a method of suppressing spectral interference. This method may be used alone or in combination with a collision / reaction cell.

また、分析対象であるSeには、天然に存在する同位体として、74Se(天然存在比0.9at%、以下同じ)、76Se(9.4at%)、77Se(7.6at%),78Se(23.8at%),80Se(49.6at%)および82Se(8.7at%)の6種類がある。これらの同位体のうち、いずれの質量数のものを分析対象してもよいが、分析感度の点では、存在比の大きい80Se,78Seを対象とするのが好ましい。また、質量数の異なる複数のSeを同時に測定し、それらの中で最も高い精度で測定できる同位体の分析値を測定値としてもよい。 In addition, the Se to be analyzed includes 74 Se (natural abundance ratio of 0.9 at%, the same shall apply hereinafter), 76 Se (9.4 at%), 77 Se (7.6 at%) as isotopes existing in nature. , 78 Se (23.8 at%), 80 Se (49.6 at%) and 82 Se (8.7 at%). Of these isotopes, those having any mass number may be analyzed, but in terms of analysis sensitivity, it is preferable to target 80 Se and 78 Se having a large abundance ratio. Alternatively, a plurality of Se having different mass numbers may be simultaneously measured, and an analysis value of an isotope that can be measured with the highest accuracy among them may be used as a measurement value.

ここで、上記水素化物発生法で微量成分の定量分析を行う場合には、不純物による悪影響を回避する観点から、使用する試薬は、分析用の超高純度規格や電子工業用規格、あるいは、それと同等以上の純度のものを用いることが好ましい。また、希釈等に用いる純水は、蒸留やイオン交換したもので、JIS K0557「用水・排水の試験に用いる水」に規定されたA4グレード(超純水)のものを用いるのが好ましい。   Here, when performing quantitative analysis of trace components by the hydride generation method, from the viewpoint of avoiding adverse effects due to impurities, the reagent to be used is an ultra-high purity standard for analysis, an electronic industry standard, or It is preferable to use the same or higher purity. The pure water used for dilution or the like is distilled or ion-exchanged, and is preferably A4 grade (ultra pure water) as defined in JIS K0557 “Water used for water and wastewater tests”.

また、発生させたSe水素化物(ガス)を誘導結合プラズマ質量分析装置に導入する搬送ガスや、プラズマガス、補助ガス等に用いるアルゴンガスは、高純度のアルゴンガス、具体的には、純度が99.9vol%以上の高純度アルゴンガスを用いることが好ましい。アルゴン以外のガスが、分析装置内に導入されると、プラズマが不安定となるからである。   Also, the carrier gas for introducing the generated Se hydride (gas) into the inductively coupled plasma mass spectrometer, the argon gas used for the plasma gas, the auxiliary gas, and the like are high-purity argon gas, specifically, the purity is high. It is preferable to use a high purity argon gas of 99.9 vol% or more. This is because the plasma becomes unstable when a gas other than argon is introduced into the analyzer.

さらに、測定試料のミクロスケール化は、試料の酸分解や酸濃度調整時に使用する容器を小型化できることと、使用する試薬の量を少量化できることで、試薬や容器からの汚染を低減することができる。また、測定試料の代表性を高めるために、測定試料の量を増大するマクロスケール化を図ったりしてもよく、事前の予備実験で、最適なスケールを見出しておくのが好ましい。   Furthermore, the micro-scaling of the measurement sample can reduce the size of the container used for acid decomposition of the sample and adjustment of the acid concentration, and reduce the amount of reagent used, thereby reducing contamination from the reagent and the container. it can. Further, in order to increase the representativeness of the measurement sample, a macro-scaling that increases the amount of the measurement sample may be attempted, and it is preferable to find an optimum scale in a preliminary experiment in advance.

次に、溶銑試料中のSe濃度の定量分析に必要な検量線の作成例について説明する。
Se含有標準溶液(関東化学社製原子吸光用)と、塩酸(関東化学社製電子工業用)と、希釈水としてミリポア社製超純水製造装置から採取した超純水を所定の割合で混合して、Se濃度が0%(ブランク溶液)、1×10−6%(0.01ppm)、3×10−6%(0.03ppm)、5×10−6%(0.05ppm)および1×10−5%(0.10ppm)の5段階の標準溶液を調整し、コリジョン/リアクションセルの前後に四重極マスフィルターを設けた水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析装置(Agilent Technologies社製;Agilent 8800)を用い、コリジョンガスとして水素を使用するコリジョンガスモードで質量数80のSe(80Se)の質量分析を行った。なお、標準溶液の測定は、1溶液について3回ずつ行った。
Next, an example of creating a calibration curve necessary for quantitative analysis of Se concentration in a hot metal sample will be described.
Se-containing standard solution (for atomic absorption manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), hydrochloric acid (for electronic industry manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and ultrapure water collected from Millipore ultrapure water production equipment as dilution water are mixed in a specified ratio. The Se concentration was 0% (blank solution), 1 × 10 −6 % (0.01 ppm), 3 × 10 −6 % (0.03 ppm), 5 × 10 −6 % (0.05 ppm) and 1 × 10 -5% by adjusting a standard solution of 5 stages of (0.10 ppm), co Region / back and forth quadrupole mass filter provided with hydride generation of reaction cell - inductively coupled plasma mass spectrometer (Agilent Technologies, Inc. Ltd., using a Agilent 8800), were subjected to mass analysis of Se having a mass number of 80 in the collision gas mode using hydrogen as collision gas (80 Se). The standard solution was measured three times for each solution.

図2は、標準溶液のSe濃度と80Seの測定強度(イオンカウント値)との関係から最小二乗法で一次の回帰式を求め、これを検量線とした示したものである。この回帰式の決定係数(相関係数Rの二乗)を求めたところ0.999で、Se濃度と80Seの測定強度とは極めてよい相関関係があり、検量線として有効であることがわかった。
また、Se濃度が0%のブランク溶液について10回の空測定を行い、上記検量線からSe濃度を定量したところ、標準偏差σは7×10−9%(7×10−5ppm)であった。これから、本発明の水素化物発生法における3σで定義されるSe濃度の検出限界(下限値)は2×10−8%(2×10−4ppm)、10σで定義される定量下限値は7×10−8%(7×10−4ppm)となる。
以上の結果から、本発明の水素化物発生法を用いることにより、0.0002%(2ppm)未満のSe濃度でも十分に高い精度で測定できることがわかった。
FIG. 2 shows a calibration curve obtained by obtaining a linear regression equation by the least square method from the relationship between the Se concentration of the standard solution and the measured intensity (ion count value) of 80 Se. When the coefficient of determination (square of correlation coefficient R) of this regression equation was obtained, it was 0.999, and it was found that the Se concentration and the measured intensity of 80 Se had a very good correlation and were effective as a calibration curve. .
In addition, when blank measurement was performed 10 times for a blank solution with a Se concentration of 0% and the Se concentration was quantified from the calibration curve, the standard deviation σ was 7 × 10 −9 % (7 × 10 −5 ppm). It was. From this, the detection limit (lower limit) of Se concentration defined by 3σ in the hydride generation method of the present invention is 2 × 10 −8 % (2 × 10 −4 ppm), and the lower limit of quantification defined by 10σ is 7 It becomes * 10 <-8> % (7 * 10 < -4 > ppm).
From the above results, it was found that by using the hydride generation method of the present invention, it is possible to measure with sufficiently high accuracy even at a Se concentration of less than 0.0002% (2 ppm).

なお、上記検量線は、質量数が80の80Seを質量分析したときのものであるが、質量数が78の78Seや、Seと酸素の多原子分子( 80 Se 16 または 78 Se 16 )を質量分析した場合でも、検量線の決定係数(R)は0.999以上で、定量下限も上記と同等レベルでSe濃度を分析できることを確認している。 The above calibration curve is obtained when 80 Se having a mass number of 80 is subjected to mass spectrometry. However, 78 Se having a mass number of 78 or a polyatomic molecule of Se and oxygen ( 80 Se 16 O + or 78 Se). Even when mass analysis of ( 16 O + ) is performed, it has been confirmed that the determination coefficient (R 2 ) of the calibration curve is 0.999 or more, and the Se concentration can be analyzed at the same lower limit as the above.

なお、本発明に用いる水素化物発生法は、1試料の測定時間は1分程度であり、また、同時に複数の元素を測定できるという特長を有するが、測定試料の調整や、検量線の作成に長時間を要し、全体として1日近い時間が必要となるため、現時点では、分析した結果を、試料を採取した溶銑の脱Se処理にダイレクトにフィードバックすることは難しい。   Note that the hydride generation method used in the present invention has a feature that the measurement time of one sample is about 1 minute and that a plurality of elements can be measured simultaneously. Since it takes a long time and almost one day is required as a whole, it is difficult to feed back the analysis result directly to the hot metal desemination process of the hot metal sampled.

しかし、溶銑中のSeは、溶銑原料、主にコークスや鉄鉱石に起因するものであり、上記コークス原料の石炭および鉄鉱石の種類や配合割合の変動は比較的小さいことから、溶銑中のSe濃度の変動も比較的長い周期で変動し、1日程度の違いであれば変動量は小さい。そのため、高炉から出銑された溶銑中のSe濃度を定期的に測定し、その結果をその後の脱Se処理に適用しても、十分に高い精度で溶銑中のSe濃度を推測することができる。   However, Se in hot metal originates from the hot metal raw material, mainly coke and iron ore, and since the variation in the type and mixing ratio of coal and iron ore of the coke raw material is relatively small, Se in hot metal Concentration fluctuations also occur in a relatively long cycle, and if the difference is about one day, the fluctuation amount is small. Therefore, even if the Se concentration in the hot metal discharged from the blast furnace is periodically measured and the result is applied to the subsequent de-Se treatment, the Se concentration in the hot metal can be estimated with sufficiently high accuracy. .

そこで、Se濃度の測定は、脱Se処理前の溶銑に対して行い、その結果に基いて、その後出銑される溶銑の脱Se処理の要否や、溶脱Se剤の投入量、処理時間等の脱Se処理条件を決定するようにする。例えば、出銑チャンスが異なる種々の溶銑から脱Se処理前および脱Se処理後の試料を採取してSe濃度を分析し、脱Se処理条件(脱Se剤投入量、処理時間等)との関係をデータベース化し、これに基いて、上記の脱Se処理条件を決定するのが好ましい。 Therefore, the measurement of Se concentration is performed on de-Se pretreatment of molten pig iron, and have groups Dzu on the results, subsequent principal soon de Se processing tapping is the hot metal, dosage of leaching Se agents, processing time, etc. The de-Se processing conditions are determined. For example, samples before and after de-Se treatment are collected from various hot metal with different chances of brewing, Se concentration is analyzed, and the relationship with de-Se treatment conditions (de-Se agent input, treatment time, etc.) the database of, thereto to have based Dzu preferably determined de Se processing conditions described above.

また、上記Se濃度の測定は、上記脱Se処理前の溶銑に限定されるものではなく、例えば、脱Se処理中、あるいは、脱Se処理後の溶銑に対して行い、その結果に応じて、その後の溶銑の脱Se条件を決定したり、次工程の製鋼工程での脱Se処理の要否や、脱Se条件を決定したりしてもよい。   In addition, the measurement of the Se concentration is not limited to the hot metal before the de-Se treatment, for example, during the de-Se treatment or after the de-Se treatment, and depending on the result, Subsequent hot metal removal Se conditions may be determined, necessity of removal Se processing in the next steelmaking process, or removal Se conditions may be determined.

溶銑鍋に収容した溶銑中でインペラを回転させて機械撹拌するKR法を用いて溶銑予備処理を行う際、高炉からの出銑チャンスの異なるNo.1〜5の溶銑から、JIS G0417の附属書3に規定された方法で、溶銑予備処理前および溶銑予備処理後の試料を採取し、適度の大きさに粉砕して、Se濃度分析用試料を準備した。ここで、上記「出銑チャンスが異なる」とは、溶銑原料が異なり、溶銑成分も異なっていることを意味する(以後、同様)。
次いで、上記Se濃度分析用試料を秤量し、塩酸と硝酸で加熱分解して酸性溶液とした後、図1に示した水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析装置(Agilent Technologies社製;Agilent 8800)を用いてSe濃度を定量分析した。なお、酸性溶液の作製に用いた塩酸、硝酸には関東化学社製電子工業用を、また、濃度調整用の純水にはミリポア社製超純水製造装置で製造した超純水を用いた。
また、Se濃度の定量分析は、上記酸性溶液と、2.0w/v%水素化ホウ素ナトリウム−0.5w/v%水酸化ナトリウム水溶液および1.5M/Lの塩酸溶液と、搬送ガスとして純度:99.9vol%の高純度アルゴンガスを、図1に示した水素化物発生装置1に導入してSeの水素化物ガスを発生させ、該Se水素化物を搬送ガスとともにコリジョン/リアクションセルを有する四重極型誘導結合プラズマ質量分析装置2に導入し、Se濃度を定量分析した。
なお、上記の水素化ホウ素ナトリウムには関東化学社製原子吸光用を、水酸化ナトリウムには関東化学特級試薬を、塩酸には関東化学社製電子工業用を用いた。
また、誘導結合プラズマ質量分析装置のRFパワーは1500Wとし、搬送ガス、プラズマガスおよび補助ガスとして用いるアルゴンガスには、純度:99.9vol%の高純度アルゴンガスを用い、それぞれの流量は、1.7L/min、15.0L/minおよび0.9L/minとした。
また、コリジョン/リアクションセルは、以下の2モードに設定した。
<コリジョンモード>
溶銑No.1〜3については、セル内に、コリジョンガスとして水素ガスを7mL/minで導入し、80Se(質量数80)の質量を検出器で測定する。
<リアクションモード>
溶銑No.4および5については、セル内に、リアクションガスとして酸素ガスを体積濃度30vol%となるように導入し、 80 Se酸素の多原子分子 80 Se 16 (質量数96)を生成させ、この質量を検出器で測定する。
また、Se濃度の定量は、先述した方法で予め作成しておいた80Seの検量線(検量線の相関係数R:0.999、定量下限:7×10−8%)、および、SeOの検量線(検量線の相関係数R:0.999、定量下限:8×10−8%)を用いて、絶対検量線法で行った
なお、比較例として、上記の5種類の溶銑試料を、JIS G1257−20(2013)に規定された「鉄及び鋼−原子吸光分析方法」(従来法)でSe濃度を分析した。
When the hot metal preliminary treatment is performed using the KR method in which the impeller is rotated and mechanically stirred in the hot metal contained in the hot metal ladle, No. 1 with different chances of unloading from the blast furnace. Samples before and after hot metal pretreatment and after hot metal pretreatment are collected from the hot metal of 1 to 5 by the method specified in Annex 3 of JIS G0417, and the sample for Se concentration analysis is prepared. Got ready. Here, the above “difference in ironing” means that the hot metal raw materials are different and the hot metal components are also different (hereinafter the same).
Next, the sample for Se concentration analysis was weighed and thermally decomposed with hydrochloric acid and nitric acid to obtain an acidic solution, and then the hydride generation-inductively coupled plasma mass spectrometer shown in FIG. 1 (manufactured by Agilent Technologies; Agilent 8800). Was used to quantitatively analyze the Se concentration. The hydrochloric acid and nitric acid used in the preparation of the acidic solution were for the electronics industry manufactured by Kanto Chemical Co., and the pure water used for the concentration adjustment was ultrapure water manufactured by Millipore ultrapure water manufacturing equipment. .
In addition, the quantitative analysis of Se concentration was carried out using the above acidic solution, 2.0 w / v% sodium borohydride-0.5 w / v% sodium hydroxide aqueous solution and 1.5 M / L hydrochloric acid solution, and purity as a carrier gas. A high purity argon gas of 99.9 vol% is introduced into the hydride generator 1 shown in FIG. 1 to generate Se hydride gas, and the Se hydride together with the carrier gas has a collision / reaction cell. The sample was introduced into the quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometer 2 and quantitatively analyzed for the Se concentration.
In addition, Kanto Chemical Co., Ltd. atomic absorption was used for the sodium borohydride, Kanto Chemical special grade reagent was used for sodium hydroxide, and Kanto Chemical Co., Ltd. electronic industry was used for hydrochloric acid.
The RF power of the inductively coupled plasma mass spectrometer is 1500 W, and the argon gas used as the carrier gas, plasma gas, and auxiliary gas is a high-purity argon gas with a purity of 99.9 vol%, and each flow rate is 1 0.7 L / min, 15.0 L / min, and 0.9 L / min.
The collision / reaction cell was set to the following two modes.
<Korijo Nmo over de>
Hot metal No. About 1-3, hydrogen gas is introduce | transduced into a cell as collision gas at 7 mL / min, and the mass of 80 Se (mass number 80) is measured with a detector.
<Reaction mode>
Hot metal No. For 4 and 5, oxygen gas was introduced into the cell as a reaction gas so that the volume concentration was 30 vol%, and 80 Se oxygen polyatomic molecule 80 Se 16 O + (mass number 96) was generated. Is measured with a detector.
In addition, the quantification of the Se concentration was performed using the 80 Se calibration curve (calibration curve correlation coefficient R 2 : 0.999, lower limit of quantification: 7 × 10 −8 %) prepared in advance by the method described above, and It was carried out by an absolute calibration curve method using a calibration curve of SeO + (correlation coefficient R 2 of calibration curve: 0.999, lower limit of quantification: 8 × 10 −8 %). The hot metal sample was analyzed for Se concentration by the “iron and steel-atomic absorption analysis method” (conventional method) defined in JIS G1257-20 (2013).

上記Se濃度の測定結果を、本発明法と従来法とを対比して表1に示した。
表1からわかるように、従来法では、溶銑中の0.0002%(2ppm)未満のSe濃度は定量下限以下であるため、測定できなかった。したがって、従来法では、KR処理による脱Se処理の効果は判断不能であり、脱Se処理条件を最適化することも不可能であった。
これに対して、本発明法の水素化物法では、すべての溶銑試料で0.0002%(2ppm)未満の微量Se濃度でも十分に定量できているので、溶銑の脱Se処理条件を最適化し、溶銑中のSe濃度を0.0002%(2ppm)未満に安定して制御することが可能となる。
さらに、本発明法におけるKR処理前と処理後のSe濃度の比較から、KR処理は脱Se技術として有効であることもわかる。
The results of measuring the Se concentration are shown in Table 1 by comparing the method of the present invention with the conventional method.
As can be seen from Table 1, in the conventional method, the Se concentration of less than 0.0002% (2 ppm) in the hot metal could not be measured because it was below the lower limit of quantification. Therefore, in the conventional method, the effect of the removal Se process by the KR process cannot be determined, and the removal Se process condition cannot be optimized.
On the other hand, in the hydride method of the present invention, all hot metal samples can be sufficiently quantified even with a trace Se concentration of less than 0.0002% (2 ppm), so the hot metal de-Se treatment conditions are optimized, It becomes possible to stably control the Se concentration in the hot metal to less than 0.0002% (2 ppm).
Furthermore, from the comparison of the Se concentration before and after the KR treatment in the method of the present invention, it can be seen that the KR treatment is effective as a de-Se technique.

Figure 0006332639
Figure 0006332639

高炉からの出銑チャンスが異なるA〜C3種類の溶銑予備処理前の溶銑から、JIS G0417の附属書3に規定された方法でSe濃度分析用試料を採取し、実施例1と同じ装置、方法を用いて各溶銑試料中のSe濃度を定量した。なお、誘導結合プラズマ質量分析装置での測定条件は、コリジョンモードに設定し、コリジョンガスとして水素ガスをセル内に導入した。
その結果、溶銑処理前のSe濃度は、溶銑A:0.0003%(3ppm)、溶銑B:0.0005%(5ppm)および溶銑C:0.0002%(2ppm)であった。
次いで、溶銑鍋に収容した溶銑にKR法で脱Se処理を施すに際して、出銑チャンスが同じ溶銑はSe濃度が同一であると仮定した上で、同一の出銑チャンスの溶銑に対して、Se濃度が0.0001%以下となるよう、溶銑1ton当たり10kgの脱Se剤(CaO)を溶銑浴面に対して投入し、所定の時間、機械撹拌した後、溶銑からSe濃度分析用試料を採取し、上記した予備処理前の試料と同じ条件で、各溶銑試料中のSe濃度を定量した。ここで、上記「出銑チャンスが同じ」とは、溶銑原料が同一で、溶銑成分もほぼ同一と見做すことができることをいう。
Samples for Se concentration analysis were collected by the method defined in Annex 3 of JIS G0417 from the A to C three types of hot metal before the hot metal pretreatment process, which differed from the blast furnace, and the same apparatus and method as in Example 1 Was used to quantify the Se concentration in each hot metal sample. The measurement conditions in the inductively coupled plasma mass spectrometer were set to the collision mode, and hydrogen gas was introduced into the cell as a collision gas.
As a result, the Se concentration before the hot metal treatment was hot metal A: 0.0003% (3 ppm), hot metal B: 0.0005% (5 ppm), and hot metal C: 0.0002% (2 ppm).
Next, when the hot metal contained in the hot metal ladle is subjected to the Se removal process by the KR method, the hot metal having the same ironing chance is assumed to have the same Se concentration. In order to make the concentration 0.0001% or less, 10 kg of de-Se agent (CaO) per 1 ton of hot metal is added to the hot metal bath surface, and after mechanical stirring for a predetermined time, a sample for Se concentration analysis is collected from the hot metal. Then, the Se concentration in each hot metal sample was quantified under the same conditions as those of the sample before the pretreatment described above. Here, the “salting chance is the same” means that the hot metal raw materials are the same and the hot metal components can be regarded as substantially the same.

その結果、上記脱Se処理後の溶銑中のSe濃度は、溶銑A:0.00003%(0.3ppm)、溶銑B:0.00007%(0.7ppm)および溶銑C:0.00002%(0.2ppm)で、いずれも目標とする目標Se濃度:0.0001%(1ppm)以下を達成している。
また、脱Se剤の効果は、溶銑中のSe濃度に依存し、同じ脱Se剤の投入量でも、処理前のSe濃度が高い程、脱Se効果が大きいこと、また、脱Seの目標が0.0001%(1ppm)以下の場合、脱Se前のSe濃度が0.0003%(3ppm)以下のときは、溶銑1ton当たり10kgの脱Se剤(CaO)の投入量は過剰であり、削減の余地があることがわかった。
したがって、上記のような脱Se処理の実績データを蓄積し、その蓄積データに基いて作成した脱Se処理基準を、溶銑での予備処理プロセスにおける脱Se処理や、その後の工程の脱Se処理に適用することで、溶銑中のSe濃度を0.0002%未満という極微量に安定して制御することができる。
As a result, the Se concentration in the hot metal after the above-mentioned desemination treatment was as follows: hot metal A: 0.00003% (0.3 ppm), hot metal B: 0.00007% (0.7 ppm) and hot metal C: 0.00002% ( 0.2 ppm), and in all cases, the target Se concentration: 0.0001% (1 ppm) or less is achieved.
In addition, the effect of the Se removal agent depends on the Se concentration in the hot metal. Even with the same amount of the Se removal agent, the higher the Se concentration before the treatment, the larger the Se removal effect, and the goal of the Se removal is In the case of 0.0001% (1 ppm) or less, when the Se concentration before de-Se is 0.0003% (3 ppm) or less, the input amount of 10 kg of de-Se agent (CaO) per 1 ton of hot metal is excessive and reduced. It turns out that there is room for.
Therefore, accumulated actual data de Se treatment as described above, the de-Se processing criteria created have groups Dzu on the accumulated data, de-Se processing or in pretreatment processes in hot metal, de-Se processing subsequent step By applying to, the Se concentration in the hot metal can be stably controlled to an extremely small amount of less than 0.0002%.

本発明の技術は、溶銑の脱Se処理に限定されるものではなく、他の金属材料中の脱Se処理にも適用することができる。   The technique of the present invention is not limited to the hot metal desemination process, but can also be applied to desemination process in other metal materials.

1:水素化物発生装置
2:誘導結合プラズマ質量分析装置
3:試料溶液の供給ライン
4:搬送ガスの供給ライン
5:還元剤溶液の供給ライン
6:塩酸溶液の供給ライン
1: Hydride generator 2: Inductively coupled plasma mass spectrometer 3: Sample solution supply line 4: Carrier gas supply line 5: Reductant solution supply line 6: Hydrochloric acid solution supply line

Claims (3)

溶銑予備処理前、溶銑予備処理中および溶銑予備処理後の少なくとも1の段階の溶銑から採取した試料のSe濃度を分析し、そのSe濃度の分析値に基づいて、その後の脱Se処理の要否またはその後の脱Se処理条件を決定する溶銑の脱Se処理方法において、
上記Se濃度を、溶銑から採取した試料を酸で加熱分解して酸性溶液とする酸性溶液化工程と、該酸性溶液化工程で得られた酸性溶液に還元剤および塩酸を接触させて、酸性溶液中のSeをSe水素化物ガスとする水素化工程と、該水素化工程で生成したSe水素化物ガスを誘導結合プラズマ質量分析装置に導入してSe濃度を定量するSe濃度分析工程を有する水素化物発生−誘導結合プラズマ質量分析法で分析することを特徴とする溶銑の脱Se処理方法。
Analyze the Se concentration of a sample collected from at least one stage of hot metal before hot metal pretreatment, during hot metal pretreatment, and after hot metal pretreatment, and based on the analysis value of the Se concentration, the necessity of subsequent deSe treatment Alternatively, in a hot metal de-Se treatment method for determining subsequent de-Se treatment conditions,
The Se concentration is obtained by subjecting a sample collected from hot metal to an acid solution by thermally decomposing it with an acid, and contacting the acidic solution obtained in the acid solution step with a reducing agent and hydrochloric acid to form an acid solution. Having a Se concentration analysis step of quantifying Se concentration by introducing Se hydride gas generated in the hydrogenation step into an inductively coupled plasma mass spectrometer A method for removing Se from hot metal, characterized by analyzing by generation-inductively coupled plasma mass spectrometry.
上記還元剤として、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、ヒドラジンおよびヒドロキシルアミンのうちから選ばれる1以上を用いることを特徴とする請求項に記載の溶銑の脱Se処理方法。 As the reducing agent, sodium borohydride, de Se processing molten iron according to claim 1, lithium aluminum hydride, lithium triethylborohydride, characterized by using one or more selected from among hydrazine and hydroxylamine Method. 脱Se目標濃度が0.0002mass%未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の溶銑の脱Se処理方法。
3. The hot metal de-Se treatment method according to claim 1 or 2 , wherein the de-Se target concentration is less than 0.0002 mass%.
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