一种测定脱氧剂中钙、铝、钡的方法

摘要

本发明公开了一种测定脱氧剂中钙、铝、钡的方法，包括如下步骤：称取试样于聚四氟乙烯烧杯中加入硝酸、氢氟酸溶解试样，高氯酸发烟、近干、稀盐酸溶解盐类后，转入容器中，利用I CP‑AES进行钙、铝、钡的测定。本发明的目的是提供一种测定脱氧剂中钙、铝、钡的方法，灵敏度高，测定速度快，操作简便而且相对于其他方法干扰小，同时有良好的选择性；采用垂直观测的方法，提高测定稳定性，能够为冶炼成分控制过程提供准确数据的I CP‑AES测定硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡。

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金分析技术领域，尤其涉及一种测定脱氧剂中钙、铝、钡的方法。

背景技术

硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等合金在炼钢过程中属于脱氧剂，具有很好的脱硫、脱磷的能力，对冶炼含硫、磷较低的钢种起到非常重要的作用。由于其有优越的脱氧能力和使夹杂物净化的能力，在钢铁工业中得到广泛应用。因此需要对硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡合金中钙、铝、钡等主要成分进行准确测定。

目前硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡中钙、铝多采用容量法进行测定，钡采用硫酸盐重量测定。相关文献报道有《X射线光谱法检测硅铝钙钡合金中硅、铝、钙、钡》，该方法采用样品与混合熔剂(无水碳酸钠：硼酸：硝酸钾＝3:2:1)在石墨粉中一起置于950℃马弗炉，熔融成熔球；然后将熔球与四硼酸锂一起置于铂金埚中，在高温电熔融炉中熔成玻璃熔片，再用X射线荧光光谱法测定进行测定；《ICP-AES法测定硅铝钙钡合金中钙、铝、钡》，此方法采用氢氧化钠熔解样品、酸化后使用ICP-AES测定样品溶液；《硅铝钙钡合金中钡元素含量快速测定》此方法采用硝酸、氢氟酸将样品溶解，过滤、残渣处理后用硫酸钡重量法测定，方法操作繁琐，过程冗长。

本发明结合现代分析技术，硝酸、氢氟酸溶解试样，高氯酸发烟、近干、盐酸溶解盐类后，利用ICP-AES线性范围宽，准确度高的特点，采用垂直观测的方法检测硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定脱氧剂中钙、铝、钡的方法，灵敏度高，测定速度快，操作简便而且相对于其他方法干扰小，同时有良好的选择性；采用垂直观测的方法，提高测定稳定性，能够为冶炼成分控制过程提供准确数据的ICP-AES测定硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种测定脱氧剂中钙、铝、钡的方法，包括如下步骤：称取试样于聚四氟乙烯烧杯中加入硝酸、氢氟酸溶解试样，高氯酸发烟、近干、稀盐酸溶解盐类后，转入容器中，利用ICP-AES进行钙、铝、钡的测定。

进一步的，具体包括如下步骤：

步骤1：称取0.1000g样品于已经洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入硝酸10mL、氢氟酸5mL,轻轻摇动聚四氟乙烯烧杯中，使样品与酸充分反应，待反应平缓后，将聚四氟乙烯烧杯置于低温电热板上，加热继续溶解试样并将硅赶尽，溶液体积剩10mL时再加入高氯酸5mL，高氯酸发烟至溶液体积2mL，将聚四氟乙烯烧杯取下、冷至室温；

称取0.0200g高纯铁于已经洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入硝酸10mL、氢氟酸5mL,轻轻摇动聚四氟乙烯烧杯中，使样品与酸充分反应，待反应平缓后，将聚四氟乙烯烧杯置于低温电热板上，加热继续溶解试样并将硅赶尽，溶液体积剩10mL时加入高氯酸5mL，高氯酸发烟至溶液体积2mL，将聚四氟乙烯烧杯取下、冷至室温，做空白样品；

步骤2：加入盐酸15mL于冷却后的样品及空白样品中溶解盐类，将样品及空白样品移至250mL容量瓶中，以高纯水稀释至刻度，摇匀，等待上机；

步骤3：标准校正曲线溶液的配置

钡单元素标准溶液：浓度为1000μg/mL，来源于国家标准物质中心；铝单元素标准溶液：浓度为1000μg/mL，来源于国家标准物质中心；钙单元素标准溶液：浓度为1000μg/mL，来源于国家标准物质中心；

称取6份0.0200g高纯铁于已经洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入盐酸15mL，低温加热溶解，移至250mL容量瓶中，加入钡、钙、铝单元素标准溶液，配制成溶液中分别含Ba、Ca、Al0、0.50、1.00、5.00、15.00、30.00％，用高纯水稀释至刻度，摇匀；此溶液制作标准曲线用；

步骤4：选择谱线

测定仪器为Optima 5300DV；观测方式Ba、Ca、Al均为垂直观测；

通过测定Ba、Ca、Al标准溶液，调节谱线位置，确定Ba455.403 nm、Al396.153nm、Ca317.933nm做分析线；

步骤5：绘制校准曲线：将标准校正曲线溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定Ba、Ca、Al离子的信号强度，以质量百分数为横坐标，Ba、Ca、Al离子的信号强度为纵坐标绘制校准曲线；

步骤6：试样样品溶液、空白样品溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定Ba、Ca、Al离子的信号强度，根据已知质量百分数的标准溶液校准曲线，求出样品溶液中Ba、Ca、Al的含量；

试样中各元素的含量按下式计算：

W％＝W

式中：W-样品中元素的质量百分含量；

W

W

进一步的，所述式样包括硅铝钙钡、硅铝钡或硅钙钡。

进一步的，所述盐酸中由浓盐酸与水按体积比1:1配置。

进一步的，检测范围:Ba、Ca、Al 0.10at～30.0at％。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明所述用于硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡的方法。

本发明只使用硝酸10mL，氢氟酸5mL,高氯酸5mL，盐酸7.5mL，使用的化学试剂少，更加节约材料；本发明操作简单，3小时内同时测定完成钙、铝、钡，缩短了操作流程及测定时间。

采用垂直观测方式降低钙、铝、钡的信号强度，从而扩大测定范围，而且提高测定稳定性，使得测定结果灵敏度高、结果更加准确。

利用ICP-AES进行测定硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡的范围:0.10at～30.0at％。本发明通过对硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡样品的多次检验，应用效果良好。本发明采用基体匹配消除基体干扰，具有线性范围宽，灵敏度高，操作简便，分析结果准确、可靠的特点，为硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡检测提供可靠的数据。

具体实施方式

本实施例中，所用试剂优选：

盐酸：优级纯；

硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸优级纯；

钡单元素标准溶液：浓度为1000μg/mL，来源于国家标准物质中心；铝单元素标准溶液：浓度为1000μg/mL，来源于国家标准物质中心；钙单元素标准溶液：浓度为1000μg/mL，来源于国家标准物质中心；250mL容量瓶；聚四氟乙烯烧杯；氩气：氩气纯度≥99.9％；压缩空气。

优选电感耦合等离子体发射光谱仪型号为PE公司Optima 5300DV；观测方式垂直观测。

样品分析

称取0.1000g样品于已经洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入硝酸10mL，氢氟酸5mL,轻轻摇动聚四氟乙烯烧杯中，使样品与酸充分反应，待反应平缓后，将聚四氟乙烯烧杯置于低温电热板上，加热继续溶解试样并将硅赶尽，溶液体积剩约10mL时加入高氯酸5mL，高氯酸发烟至溶液体积2mL左右，将聚四氟乙烯烧杯取下、冷至室温。

称取0.0200g高纯铁于已经洗净的聚四氟乙烯烧杯中，同以上操作，做空白样品。

加入(1+1)盐酸15mL于冷却后的样品及空白样品中溶解盐类，将样品及空白样品移至250mL容量瓶中，以高纯水稀释至刻度，摇匀，等待上机。

标准校正曲线溶液的配置

称取6份0.0200g高纯铁于已经洗净的聚四氟乙烯烧杯中，加入(1+1)盐酸15mL，低温加热溶解，移至250mL容量瓶中，加入钡、钙、铝单元素标准溶液，配制成溶液中分别含Ba、Ca、Al0、0.50、1.00、5.00、15.00、30.00％，用高纯水稀释至刻度，摇匀。此溶液制作标准曲线用。

确定Ba455.403 nm、Al396.153nm、Ca 317.933nm做分析线。

绘制校准曲线：将标准校正曲线溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定Ba、Ca、Al离子的信号强度，以质量百分数为横坐标，Ba、Ca、Al离子的信号强度为纵坐标绘制校准曲线。

步骤6：试样样品溶液、空白样品溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪，测定Ba、Ca、Al离子的信号强度，根据已知质量百分数的标准溶液校准曲线，求出样品溶液中Ba、Ca、Al的含量。

试样中各元素的含量按下式计算：

W％＝W

式中：W-样品中元素的质量百分含量；

W

W

本方法检测范围:Ba、Ca、Al 0.10at～30.0at％。

实施例1

按上述方法制作工作曲线，钡、铝、钙的曲线相关系数r均大于0.9997，按实验方法制备11份空白溶液分3次进行测定，根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义的检出限公式C

实施例2

称取标准样品硅铝钙钡(YSB14612-2007)、(YSB14613-2007)、(YSB14610-2007)、硅铝钡(YSB14608-2001)、硅钙钡(YSB14605)按上述方法进行测定，结果见表1。

表1标准样品测定结果

实施例3

称取硅钙钡样品1

表2硅钙钡样品测定结果

实施例4

称取硅钙钡样品1

表3硅钙钡样品测定结果

实施例5

称取硅钙钡样品1

表4硅钙钡样品测定结果

因此，通过上述实施实例的验证，可以看出本发明所述用于硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡的方法，

采用垂直观测方式降低钙、铝、钡的信号强度，从而扩大测定范围，而且提高测定稳定性，使得测定结果灵敏度高、结果更加准确。

利用ICP-AES进行测定硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡的范围:0.10at～30.0at％。本发明通过对硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡样品的多次检验，应用效果良好。本发明采用基体匹配消除基体干扰，具有线性范围宽，灵敏度高，操作简便，分析结果准确、可靠的特点，为硅铝钙钡、硅铝钡、硅钙钡等脱氧剂中钙、铝、钡检测提供可靠的数据。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。