JPS62191762A - 鉄鋼中のリンの定量分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 鉄鋼の製造工程管理や製品の品質管理のために規格成分
や管理成分の含有酊を分析してフィードバックすること
が行われており、リンもそのひとつである。本発明はこ
の鉄鋼中のリンを迅速に定量分析する方法を提供するも
のである。

［従来の技術］ 製造工程管理や製品の品質管理においては迅速分析が要
求され、従来の湿式分析法に代わって最近では機器分析
法が主流を占めるようになってきている。リンも発光分
光分析装置、螢光Ｘ線分析装置、高周波誘導プラズマ発
光分析装置、吸光光度自動分析装置などで分析できる。

発光分光分析装置の場合には試料をｔＪ’ｊ、電番光さ
せ、リンのスペクトル線強度を測定して濃度を求める。

１分以内に多種元素を定量することができるが、リンの
測定感度は５０ｐｐｍ程度である。

螢光Ｘ線分析装置の場合には、試料にＸ線を照射し、リ
ンの螢光Ｘ線スペクトル強度を測定して濃度を求める。

１〜２分で分析でき、リンの測定感度は３Ｃ１ｐｍ程度
である。

高周波誘導プラズマ発光分析装置の場合には試料を鉱酸
に溶解してアルゴンプラズマ中で発光させ、リンのスペ
クトル強度を測定して濃度を求める。試料の溶解に１〜
２時間を要するがリンの測定感度はｉｏｐｐｍと高い。

吸光光度自動分析装置の場合には試１１を鉱酸に溶解し
て酸化、還元試薬、発色試薬等をＩＪＯえ、すンの吸光
度を測定して濃度を自動的に求める。試料の溶解に１〜
２時間自動測定に４〜５分かかるがリンの測定感度は５
ｐｌ）ｍと高い。

［発明が解決しようとする問題点］ 鉄鋼製造プロセスの高度化に伴ない脱リン技術が進展し
て、１ｏｐｐｍ以下の微量リンを迅速に（例えば５分以
内）分析することが要求されることになったが、このよ
うな要求を満足するリンの分析方法は開発されていなか
った。

本発明は、このような要求を満足するリンの迅速かつ高
感度の分析方法を開発し、特に脱リン精錬工程において
微量リンの濃度管理を可能にし製品中のリンに関する品
質保証を容易にすることを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような目的を達成した鉄鋼中のリンの定量
分析方法を提供するものであり、鉄鋼試料に加熱下で塩
素源を接触せしめて鉄鋼中のリンを塩化物ガスとして回
収し、該ガスを定量することを特徴としている。

鉄鋼試料は一定温を秤り取るために、まず切削等で微細
化する。試料のｍは０．１〜０．５ｇ程度でよい。正確
に秤取した試料は黒鉛、石英あるいはアルミナ等のルツ
ボその他の容器に入れる。

このルツボには例えば酸素分析用等の市販品を用いるこ
とができる。

試料を入れた容器を反応管に入れて加熱する。

反応速度を高めかつガス化を完全に行うために鉄鋼試料
を融解することも望ましい。この反応管の加熱には電気
炉を用いるのがよく、例えば炭素やｌｉｉ！Ｖ黄分析用
の燃焼炉として使用されている高周波加熱炉などを利用
することができる。融解を容易にするために公知融点降
下剤を試料に加えることもできる。加熱に先立って反応
管内を窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスで置換し
て塩素化反応を阻害する酸素、水などを除去しておく。

塩素源には塩素ガスを使用してもよくまた鉄及びリンよ
りも塩素化反応の自由エネルギーが小さい金属の塩化物
、例えば塩化銅等、を使用することもできる。塩素ガス
は窒素ガス等の不活性ガスなどと混合して使用する。塩
素ガス濃度は１〜１０容積％の範囲がよく、試料の種類
やリンの濃度等に応じてこの範囲内で適当な濃度が設定
される。塩素ガスと混合される不活性ガス等は反応速度
を調節するとともに反応生成物の搬送ガスとしても機能
している。塩素ガス混合ガスは加熱開始前から反応管へ
の通気を開始してもよく、加熱後であってもよい。塩化
反応を促進するために加熱の初期に水素ガスを流して初
期酸化を防ぎその後不活性ガスを介しであるいは介さな
いで塩素ガスと不活性ガス混合ガスを流すこともできる
。

加熱は１１００℃以上が適当であり、１３００〜１６０
０’Ｃ程度が特に好ましい。反応時間は温度によるが、
通常は５分以下、好ましくは６０〜１２０秒程度になる
ようにする。

塩素源との反応により試料中のリンは主に三塩化リン等
の塩化リンあるいは三塩化ホスホリル等のオキシ塩化リ
ンに変わる。

反応生成物中には鉄塩化物が大司に含まれているのでま
ずこれを除去することが望ましい。リン塩化物に比して
鉄塩化物は沸点がはるかに高いので、反応生成物を含む
ガスを冷却することにより鉄塩化物を容易に凝縮、析出
させて分離することができる。

検出器はリンの塩化物を高感度で検出できるものがよく
、例えばフレームフォト検出器（ＦＰＤ）などは好適で
ある。リンの濃度はあらかじめ標準試料を用いて作成し
ておいた検量線を利用して算出すればよい。ＦＰＤは高
感度であって０．５ｎｑを検出できかつリンとイオウの
みを選択的に検出できるところから、鉄鋼試料中の５ｐ
ｐｍ以下の微量リンを検出することができる。リンとイ
オウの分別はＦＰＤ内に光学フィルター又はプリズムを
設けて行えばよい。

そのほか、高周波プラズマ発光分析装置、質償分析装置
などをリン塩化物の定量分析方法として利用することも
できる。

リン塩化物が複数種類生成するときはそのすべてを測定
してもよくあるいは一部、例えば三塩化リンだけを測定
してリン濃度を求めてもよい。

本発明の分析方法はｔＡｆｌｉｌ中のリンの定量分析法
として開発されたものであるが、他の金属であってもリ
ンを塩化物として抽出可能でおれば利用することができ
る。

［作用コ 鉄鋼試料に加熱下で塩素源を作用さＵることによりリン
を含む大部分の成分を塩化物ガスとして抽出している。

［実施例］ 第１図に示すような装置を用いた。

鉄鋼試料を粉末化して各試料とも０．１ｇを秤取し、黒
鉛ルツボ１に入れた。このルツボ１を高周波加熱炉２に
入れ、ボンベ３からアルゴンガスをガス調整器４を経由
して反応管５へ送り込み系全体をアルゴンガスで置換し
た。次に、ボンベ６から塩素ガスを送り、ガス調整器４
で塩素ガス濃度を５容積％に調整してこの塩素ガスとア
ルゴンガスの混合ガスを反応管へ導入した。高周波加熱
炉２のヒーター電源を入れてルツボ１内の試料を溶融し
た。試料は反応して塩化物に変わり、ガス搬送されてガ
ス温度制御炉７内に導入された。そこで冷却して鉄塩化
物を凝縮除去し、残余の鉄塩化物をざらにダストフィル
ター８で除去して大部分の鉄塩化物を除去した後ＦＰＤ
検出器系へガスを導入し発光強度を測定した。その際、
イオウ塩化物の発光は光学フィルターで除去し、リンの
５２６ｎｍの発光強度のみを測定した。一方、標準試料
を用いて検量線を作成しておき、これに照合してリンの
濃度を求めた。これら一連の操作及び計暉は計梓制御１
１１０によって自動的に行った。

分析所要時間は５分以内であった。

こうして（ｑられた各鉄鋼試料のリン濃度を次表に示す
。従来法である湿式化学分析法（溶媒抽出、メチレン青
吸光光度法）でリン′ａ度を測定した結果も併せて同表
に示す。

試　料　　本発明法（ｐｐｍ）　　　従来法（ｐｐｍ）
Ｎｏ、　１　　　　　　４　　　　　　　４Ｎｏ、２　
　　　　１３　　　　　　１２Ｎｏ、３　　　　　４０
　　　　　　４２Ｎｏ、４　　　　　６７　　　　　　
６４［発明の効果］ 本発明の方法により鉄鋼中のｔａｎリンを迅速にかつ高
感度、高精度で測定することができる。その結果、鉄鋼
の脱リン精錬工程においてリン濃度を適切に管理するこ
とができ、製品中のリンに関しても品質保証を容易に行
うことができる。本発明の方法は簡単であり、機種リン
を測定していた従来の湿式化学法と異なり熟練を要しな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に使用される装置の一例の構成を
承り図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄鋼中のリンを定量分析するに当り、鉄鋼試料に
   加熱下で塩素源を接触せしめて鉄鋼中のリンを塩化物ガ
   スとして回収し、該ガスを定量することを特徴とする鉄
   鋼中のリンの定量分析方法（２）塩化物ガスが塩化リン
   又はオキシ塩化リンである特許請求の範囲第１項記載の
   リンの定量方法