红外线吸收法测定钨中硫量

2013-02-19陈凤群杨会娜

中国钨业 2013年1期

陈凤群，杨会娜

（1．洛阳高科钼钨材料有限公司，河南洛阳 471003；2．洛阳栾川钼业集团股份有限公司，河南栾川 471500）

钨作为一种重要的战略金属，在无线电电子学和X射线技术中应用也日趋广泛，硫的含量在钨的产品质量要求中有严格的控制。钨中硫含量的测定方法，目前国家标准为燃烧-电导法[1]，该方法流程长，成本高、操作繁琐[2]。文献[3]报道了采用高频红外吸收法来测定钨精矿中硫量，但未见红外吸收法测定钨粉、钨条、氧化钨等钨产品中硫量的报道。由于样品属稀有高熔点金属，红外线吸收法检测需要选择合适的添加剂、助熔剂和分析功率，使其燃烧的热能足以将样品中硫完全释放。研究选用了钨粒、钨锡、锡粒等作助熔剂，纯铁（屑状）为添加剂，分别对三氧化钨、钨粉及钨条作试验。分析结果表明，样品测定数据稳定、准确，检出限低。

1 实验部分

1.1 主要试剂和材料

纯铁助熔剂：Fe≥99.8%，S≤0.000 5%，粒度≤1.25mm；钨锡助熔剂：S≤0.0003%，粒度≤1.4mm；硫标准物质；载气：氧气，纯度大于99.95%；高氯酸镁：无水，粒状或片状；烧碱石棉：粒状；石英棉；三氧化硫吸收剂；镀铂硅胶：粒状。

1.2 仪器及设备

红外线检测系统（美国LECO公司产CS600红外碳硫联测仪）：包括高频感应炉、进气净化试剂管、检测气催化剂加热器、三氧化硫吸收管、红外线检测器、电脑及软件控制系统；氧气瓶和调压器；天平：精确至0.1 mg；陶瓷坩埚。

1.3 实验方法

按仪器使用说明书调试检查仪器，使仪器处于正常稳定状态。设置最佳分析条件，如仪器的最佳功率、燃烧积分时间、比较器水平的设置等。做空白实验和校正实验后，将称取的试料置于预先盛有0.50 g纯铁助熔剂坩埚内，覆盖1.00 g钨锡助熔剂，钳取坩埚置于炉台座上，开始分析并读取结果。将试料于高频感应炉的氧气气流中加热燃烧，生成的二氧化硫由氧气载至红外线分析器的测量室，二氧化硫吸收特定波长的红外能量，其吸收能与硫的浓度成正比，设备计算机系统根据检测器接受能量的变化测得硫量[4-5]。

2 结果与讨论

2.1 添加剂及助熔剂的选择实验

分析用助熔剂主要有钨粒、钨锡、锡粒[6]等，添加剂为纯铁（屑状），分析时将试料置于预先盛有纯铁（视试验条件添加与否）的坩埚内，覆盖助熔剂，分别对三氧化钨、钨粉及钨条进行试验，结果见表1。

由表1可知钨锡助熔剂在添加了纯铁后较之其他助熔剂更易氧化熔融，钨及钨条为难熔金属，在高频磁场中感应性较弱，由于选用的助熔剂为钨锡助熔剂，并加入纯铁以增加感应耦合，使钨及钨条在高温富氧状态下瞬时燃烧，并使碳生成二氧化碳释放。

表1 助熔剂及铁屑的条件实验

2.2 分析功率的选择

合适的分析功率能保证样品的熔融效果、控制喷溅程度及减小对炉头的损耗。选用钨粉及三氧化钨进行了功率试验，结果见表2。

表2 分析功率的选择

由表2可知，选择功率在70%以上样品已能基本熔融，为减少样品熔融时的喷溅，提高精密度，在本方法中选择功率为80%。

2.3 纯铁助熔剂对钢标的影响

为了检验纯铁助熔剂的加入量对钢标中硫的检测结果的影响，分别在1g钢标中加入0.0g、0.5g纯铁助熔剂做实验，检测结果如表3所示。由实验可知，在1 g钢标或铁标中加入0.5 g纯铁，对标样中硫的释放有较大影响。不加纯铁助熔剂则硫能完全释放。

表3 纯铁助熔剂实验

为保证标样分析空白与样品分析空白一致，进行纯铁助熔剂用量与钢铁标样量的实验，结果如表4。根据表4，建议分析钢铁标准样品时将标准样品控制在0.5 g左右，以保证硫的完全释放。

表4 纯铁助熔剂量与钢铁标样量实验

2.4 标准物质的选择

标准物质的分析对试料检测结果的准确度有很大影响。首先，设备性能的稳定性需要由标准物质的精确度加以判定，而标准物质的精确度又影响试料的检测结果。标准物质一般选用国家标准物质或有证标准物质。标准物质中的硫含量对试料的检测结果也会有较大影响，采用单点校正时，所选择的标准物质中硫的含量要略高于试料中的含量。