本發(fā)明屬于化驗檢驗
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種保護渣中鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅、鎂的測定方法。
背景技術(shù)：
：在鋼水的澆注過程中，加入保護渣能夠提高鑄坯質(zhì)量，防止表面縱裂，吸附溶解從鋼水中上浮到鋼渣界的夾雜物，凈化鋼液，并且能夠隔絕空氣，有效防止鋼水二次氧化及熱散失。不同的鋼種、不同的鑄機、不同的連鑄工藝參數(shù)條件下派生出不同類型和用途的保護渣，通過改變保護渣的成分可以控制渣膜的結(jié)晶性和熱阻等性能，從而有效地控制鑄坯表面的缺陷。因此，準確測定保護渣的化學成分對于提高產(chǎn)品質(zhì)量的控制具有十分重要的意義。目前，對于保護渣中鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅和鎂含量的測定，主要采用行業(yè)標準和傳統(tǒng)的分析方法，其中硅的測定采用高氯酸脫水重量法，鈣的測定采用egta滴定法，鎂的測定采用cydta滴定法，鋁的測定采用edta滴定法，錳的測定采用高碘酸鉀光度法，鈦和鐵的測定采用光度法。由于上述分析方法的分析步驟繁瑣，周期長，因此不適應(yīng)當前快速分析和生產(chǎn)的需求，而且上述濕法化學分析過程需用到大量的化學試劑，不利于人身健康和環(huán)境保護。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種保護渣中鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅、鎂的測定方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對上述金屬元素快速、準確的分析，滿足了保護渣的綜合利用和生產(chǎn)現(xiàn)場的實際工作要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：保護渣中鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅、鎂的測定方法，所述方法包括如下步驟：1)保護渣預(yù)除碳處理：準確稱取保護渣樣品m0g于鉑坩堝中，采用高溫灼燒的方法進行試樣預(yù)處理，消除碳干擾；2)保護渣試樣溶液制備：取經(jīng)過預(yù)除碳并冷卻后的保護渣樣品加入混合熔劑m1g，在馬弗爐中熔融后，取出輕輕轉(zhuǎn)動鉑坩堝，使熔液冷卻并均勻掛在鉑坩堝內(nèi)壁上；待冷卻至室溫后，以水洗凈鉑坩堝外壁，將鉑坩堝置于盛有v0ml熱鹽酸溶液的燒杯中，在低溫電爐上加熱浸出熔塊至全部溶解；將燒杯取下，以流水冷卻至室溫，將溶液移入v1ml容量瓶a1中，用水稀釋至刻度，混勻，作為母液；分取v2ml母液，置于v3ml容量瓶b1中，加入v3ml容量瓶體積3-5%鹽酸、釔標準溶液，用水稀釋至刻度，混勻，即制得保護渣試樣溶液；3)待測組分的標準溶液制備：隨同步驟2)母液的制備過程做空白試驗，得到空白母液，置于v1ml容量瓶a2中；在容量瓶a2中分取v2ml空白母液，置于一個v3ml容量瓶中，加入與保護渣試樣溶液中等量的鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻，作為校準空白溶液；再在容量瓶a2中分取v2ml空白母液，置于一組v3ml容量瓶中，加入與保護渣試樣溶液中等量的鹽酸和釔標準溶液，每個容量瓶中均加入不同濃度的待測組分的標準溶液，用水稀釋至刻度，混勻，即制得系列標準溶液；4)繪制校準曲線：選擇各標準溶液中目標元素的波長，用icp光譜儀在相應(yīng)波長處分別測定不同濃度的各標準溶液中目標元素的譜線強度，以各標準溶液濃度為橫坐標，其目標元素的譜線強度為縱坐標，繪制出系列校準曲線；5)測定保護渣樣品中各組分含量：與步驟4）相同條件下，用icp光譜儀分別測定保護渣試樣溶液中各目標元素的譜線強度，進而計算出保護渣中各組分含量。本發(fā)明所述步驟1）中灼燒溫度為750℃，預(yù)處理時間為10min。本發(fā)明所述步驟2）中，保護渣樣品在1000℃馬弗爐中熔融10-12min。本發(fā)明所述步驟2）中，所述釔標準溶液的濃度為10μg/ml，其用量占保護渣試樣溶液體積的10%。本發(fā)明所述步驟2）中，所述釔標準溶液的配制方法為將10.00ml的1000μg/ml釔標準儲備溶液移入100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻；再從此容量瓶中移取10.00ml的100μg/ml釔標準溶液移入100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。本發(fā)明所述步驟3）中，待測組分為三氧化二鐵、三氧化二鋁、氧化錳、全鈣、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鎂；鐵標準溶液以三氧化二鐵計配制的濃度范圍為0.00-7.15%，鋁標準溶液以三氧化二鋁計配制的濃度范圍為0.00-18.90%，錳標準溶液以氧化錳計配制的濃度范圍為0.00-2.58%，鈣標準溶液以全鈣計配制的濃度范圍為0.00-40.00%，鈦標準溶液以二氧化鈦計配制的濃度范圍為0.00-1.67%，硅標準溶液以二氧化硅計配制的濃度范圍為0.00-42.78%，鎂標準溶液以氧化鎂計配制的濃度范圍為0.00%-16.58%。本發(fā)明所述步驟3）中，待測組分的標準溶液中鐵、鋁、錳、鈣、鈦、鎂和釔標準儲備溶液1000μg/ml，硅標準儲備溶液500μg/ml，用時鐵、鋁和鎂標準儲備溶液稀釋為100μg/ml，錳標準儲備溶液稀釋為20μg/ml，鈦和釔標準儲備溶液稀釋為10μg/ml。本發(fā)明所述步驟3）中，釔標準儲備溶液濃度為1000μg/ml，用時稀釋為10μg/ml；所述步驟2）中，所述熱鹽酸溶液體積為v1ml的50%。本發(fā)明所述步驟2）中，混合熔劑為2份碳酸鈉和1份硼酸研細混勻，混合溶劑加入的量為保護渣樣品質(zhì)量的12-14倍。本發(fā)明所述步驟2）中，所述熱鹽酸溶液為（1+1）鹽酸溶液。本發(fā)明的設(shè)計思路如下：本發(fā)明研究了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（icp—aes）測定保護渣中鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅和鎂的分析條件。經(jīng)過預(yù)除碳處理的試樣用碳酸鈉-硼酸混合熔劑熔融，用鹽酸溶解浸出冷卻后的熔塊，低溫加熱使之分解，稀釋到規(guī)定體積。分取部分溶液，將溶液霧化導入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，于所選擇的波長處，測量溶液中待測元素對釔內(nèi)標元素的相對強度，根據(jù)標準溶液制作的校準曲線計算出各待測元素的質(zhì)量分數(shù)。保護渣試樣中含有碳，在堿熔融試樣過程中，碳的存在易對鉑坩堝產(chǎn)生腐蝕，因此，需對試樣進行預(yù)處理；保護渣的變形溫度為950～l290℃，熔化溫度為960～1000℃，流動溫度為1000～1350℃，本法采用750℃高溫灼燒的方法進行試樣預(yù)處理，既消除了碳的干擾，又保持了試樣良好的物理特性，試驗表明，經(jīng)預(yù)處理10min的試樣熔融分解效果良好。保護渣中含有大量用于調(diào)節(jié)保護渣熔化速度的炭素材料，如石墨、炭黑及焦炭粉等，一般含量在5%-15%之間，碳對樣品的包裹作用非常明顯，常規(guī)的無機酸溶或堿熔的方法很難將樣品完全分解，而且試液中會殘留大量的碳顆粒，導入icp光譜儀后會堵塞進樣系統(tǒng)。內(nèi)標方法是為了克服因樣品基體所導致的強度變化和波動而采用的一種補償技術(shù)，因此，該技術(shù)可改善分析的準確性和精密度。當被分析譜線和內(nèi)標譜線同時被測量時，使得噪聲補償成為可能。因為被分析譜線強度的波動，例如，由進樣速率變化所引起的短暫波動，同樣也影響內(nèi)標強度的變化，因此其比率的變化可用來補償短期波動，正如對樣品基體效應(yīng)的補償一樣。對于那些由閃爍噪聲所引起的波動，可改善分析精度。通過試驗發(fā)現(xiàn)，加入釔標液后，彌補了由于儀器工作條件、霧化效率及基本效應(yīng)等造成的非光譜干擾和光譜干擾，有效地提高了保護渣中主要組分測定的精密度和準確度，回收率在97.38%～101.75%之間，各主要組分測量的相對標準偏差（rsd,n=11）均小于3.0%。傳統(tǒng)濕法分析主要采用行業(yè)標準和傳統(tǒng)的分析方法，其中硅的測定采用高氯酸脫水重量法，鈣的測定采用egta滴定法，鎂的測定采用cydta滴定法，鋁的測定采用edta滴定法，錳的測定采用高碘酸鉀光度法，鈦和鐵的測定采用光度法。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明為icp光譜法，可以同時測定多種組分，同時測定元素的范圍也擴大了數(shù)倍，從而實現(xiàn)了一次性測定保護渣中的多種組分含量。2、本發(fā)明對保護渣進行預(yù)除碳處理，除去樣品中高含量的碳，保證了樣品分解的完全性和安全性，提高了測定的準確性。3、該方法精密度試驗，相對標準偏差（rsd,n=11）均小于3.0%，樣品的加標回收率均在97.38%～101.75%之間。4、本發(fā)明測量結(jié)果準確可靠，操作簡單，試劑用量大為減少，分析速度提高70%以上，大幅縮短了測定周期，滿足了保護渣的綜合利用和生產(chǎn)現(xiàn)場實際工作要求。附圖說明圖1為三氧化二鐵的校準曲線圖；圖2為三氧化二鋁的校準曲線圖；圖3為氧化錳的校準曲線圖；圖4為全鈣的校準曲線圖；圖5為二氧化鈦的校準曲線圖；圖6為二氧化硅的校準曲線圖；圖7為氧化鎂的校準曲線圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。對以下兩個實施例中涉及的主要儀器和試劑介紹如下：1)使用儀器：optima4300dv型全譜直讀雙向觀測等離子體發(fā)射光譜儀（美國pe公司），scd檢測器，中階梯光柵，水平垂直雙向觀測。2)使用試劑：混合熔劑，2份碳酸鈉和1份硼酸研細混勻；分析純鹽酸，ρ約1.19g/ml；熱鹽酸溶液，（1+1）鹽酸溶液；實驗用水為高純水，電阻率：18mω??cm以上。3）所用的器皿在使用前均用稀鹽酸溶液清洗并用高純水浸泡24h后，干燥備用。4）各待測保護渣樣品在105℃下烘干并冷卻至室溫后備用。5）鐵、鋁、錳、鈣、鈦、鎂和釔標準儲備溶液1000μg/ml，硅標準儲備溶液500μg/ml（均由國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院配制），用時鐵、鋁和鎂標準儲備溶液稀釋為100μg/ml，錳標準儲備溶液稀釋為20μg/ml，鈦和釔標準儲備溶液稀釋為10μg/ml。實施例1本實施例保護渣中鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅和鎂成分的快速測定方法包括以下步驟：1)保護渣預(yù)除碳處理：稱取0.2000g保護渣試樣于鉑坩堝中，將坩堝放入750℃的高溫馬弗爐中灼燒10min，對保護渣進行預(yù)除碳處理。2）保護渣試樣溶液制備：將經(jīng)過預(yù)除碳處理并冷卻后的樣品加入1.4g混合熔劑混勻，再覆蓋1.0g混合熔劑，于1000℃高溫爐中熔融10min，取出輕輕轉(zhuǎn)動坩堝，使熔液冷卻并均勻掛在坩堝內(nèi)壁上，待熔液冷卻至室溫后，以水洗凈鉑坩堝外壁，將鉑坩堝置于盛有100ml（1+1）熱鹽酸溶液的燒杯中，在低溫電爐上加熱浸出熔塊至全部溶解，然后將燒杯取下，以流水將燒杯中溶液冷卻至室溫，將溶液移入200ml容量瓶a1中，用水稀釋至刻度，混勻，作為母液備用，之后取10.00ml母液，置于100ml容量瓶b1中，加入3ml鹽酸（ρ約1.19g/ml），10.00ml釔標準溶液（10μg/ml），用水稀釋至刻度，混勻，即制得保護渣試樣溶液。3）待測組分的標準溶液制備：隨同步驟2)母液的制備過程做空白試驗，得到空白母液，置于200ml容量瓶a2中；即和2）中保護渣試樣溶液同時制備，在其制備過程中只是沒有稱取樣品的步驟；在200ml容量瓶a2中取10ml空白母液，置于100ml容量瓶b6中，加入3ml鹽酸（ρ約1.19g/ml），用水稀釋至刻度，混勻，作為校準空白溶液；在200ml容量瓶a2中取10ml空白母液，置于100ml容量瓶b2-b5中，加入3ml鹽酸（ρ約1.19g/ml），10.00ml釔標準溶液（10μg/ml），容量瓶b2-b5中分別加入不同濃度的待測組分鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅、鎂的標準溶液，用水稀釋至刻度，混勻，即制得系列標準溶液；按照不同組分的含量范圍配制系列校準溶液，待測組分為三氧化二鐵、三氧化二鋁、氧化錳、全鈣、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鎂；鐵標準溶液以三氧化二鐵計配制的濃度范圍為0.00-7.15%，鋁標準溶液以三氧化二鋁計配制的濃度范圍為0.00-18.90%，錳標準溶液以氧化錳計配制的濃度范圍為0.00-2.58%，鈣標準溶液以全鈣計配制的濃度范圍為0.00-40.00%，鈦標準溶液以二氧化鈦計配制的濃度范圍為0.00-1.67%，硅標準溶液以二氧化硅計配制的濃度范圍為0.00-42.78%，鎂標準溶液以氧化鎂計配制的濃度范圍為0.00%-16.58%。4）校準曲線的繪制：開啟icp光譜儀，按照表1中的icp分析工作條件，選擇各標準溶液中目標元素的波長，用icp光譜儀在相應(yīng)波長處分別測定不同濃度的各標準溶液中目標元素的譜線強度，以各標準溶液的濃度為橫坐標，其7個對應(yīng)目標元素的譜線強度為縱坐標，用計算機自動繪制出校準曲線，這7個待測組分樣品的校準曲線如圖1至圖7所示；其中，各目標元素的波長選擇如表2所示（也可根據(jù)儀器的最優(yōu)分析波長和樣品的實際情況選擇其它波長）。5)測定保護渣樣品中各組分含量：與步驟4）相同條件下，應(yīng)用icp光譜儀分別測定保護渣試樣溶液中各目標元素的譜線強度，進而計算出保護渣中各組分含量，得到的結(jié)果及與傳統(tǒng)濕法分析結(jié)果對比如表3所示；通過干擾試驗可知7個目標元素（fe、al、mn、ca、ti、si、mg）相互間不存在干擾，可以同時進行測量；精密度試驗：隨機抽取兩個保護渣溶液，按照上述試驗步驟平行測定11次，相對標準偏差均小于3.0%；準確度試驗：采用加標回收的方式對準確度進行檢查，回收率在97.67%～101.55之間，準確度良好，滿足檢測需要。表1icp分析工作條件頻率放電功率等離子體冷卻氣流量輔助氣流量霧化器流量樣品提取量40.68hz1200kw15l/min0.2l/min0.8l/min1.5ml表2本實施例中各目標元素選擇的檢測波長fe/nmal/nmmn/nmca/nmti/nmsi/nmmg/nm238.204396.153257.610422.673336.121251.611285.213表3本發(fā)明icp法與傳統(tǒng)濕法分析結(jié)果對比fe2o3al2o3mnotcatio2sio2mgo濕法3.329.820.2625.480.2532.693.72icp法3.309.800.2725.400.2632.793.75實施例2本實施例保護渣中鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅和鎂成分的快速測定方法包括以下步驟：1)保護渣預(yù)除碳處理：稱取0.2500g保護渣試樣于鉑坩堝中，將坩堝放入750℃的高溫馬弗爐中灼燒10min，對保護渣進行預(yù)除碳處理。2）保護渣試樣溶液制備：將經(jīng)過預(yù)除碳處理并冷卻后的樣品加入2.5g混合熔劑混勻，再覆蓋1.0g混合熔劑，于1000℃高溫爐中熔融12min，取出輕輕轉(zhuǎn)動坩堝，使熔液冷卻并均勻掛在坩堝內(nèi)壁上，待熔液冷卻至室溫后，以水洗凈鉑坩堝外壁，將鉑坩堝置于盛有80ml（1+1）熱鹽酸溶液的燒杯中，在低溫電爐上加熱浸出熔塊至全部溶解，然后將燒杯取下，以流水將燒杯中溶液冷卻至室溫，將溶液移入250ml容量瓶a1中，用水稀釋至刻度，混勻，作為母液備用，之后取10.00ml母液，置于100ml容量瓶b1中，加入5ml鹽酸（ρ約1.19g/ml），10.00ml釔標準溶液（10μg/ml），用水稀釋至刻度，混勻，即制得保護渣試樣溶液。3）待測組分的標準溶液制備：隨同步驟2)母液的制備過程做空白試驗，得到空白母液，置于250ml容量瓶a2中；即和2）中保護渣試樣溶液同時制備，在其制備過程中只是沒有稱取樣品的步驟；在250ml容量瓶a2中取10ml空白母液，置于100ml容量瓶b6中，加入5ml鹽酸（ρ約1.19g/ml），用水稀釋至刻度，混勻，作為校準空白溶液；在250ml容量瓶a2中取10ml空白母液，置于100ml容量瓶b2-b5中，加入5ml鹽酸（ρ約1.19g/ml），10.00ml釔標準溶液（10μg/ml），容量瓶b2-b5中分別加入不同濃度的待測組分鐵、鋁、錳、鈣、鈦、硅、鎂的標準溶液，用水稀釋至刻度，混勻，即制得系列標準溶液；按照不同組分的含量范圍配制系列校準溶液，待測組分為三氧化二鐵、三氧化二鋁、氧化錳、全鈣、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鎂；鐵標準溶液以三氧化二鐵計配制的濃度范圍為0.00-7.15%，鋁標準溶液以三氧化二鋁計配制的濃度范圍為0.00-18.90%，錳標準溶液以氧化錳計配制的濃度范圍為0.00-2.58%，鈣標準溶液以全鈣計配制的濃度范圍為0.00-40.00%，鈦標準溶液以二氧化鈦計配制的濃度范圍為0.00-1.67%，硅標準溶液以二氧化硅計配制的濃度范圍為0.00-42.78%，鎂標準溶液以氧化鎂計配制的濃度范圍為0.00%-16.58%。4）校準曲線的繪制：開啟icp光譜儀，按照表1中的icp分析工作條件，選擇各標準溶液中目標元素的波長，用icp光譜儀在相應(yīng)波長處分別測定不同濃度的各標準溶液中目標元素的譜線強度，以各標準溶液的濃度為橫坐標，其7個對應(yīng)目標元素的譜線強度為縱坐標，用計算機自動繪制出校準曲線，這7個待測組分樣品的校準曲線如圖1至圖7所示；其中，各目標元素的波長選擇如表2所示（也可根據(jù)儀器的最優(yōu)分析波長和樣品的實際情況選擇其它波長）。5)測定保護渣樣品中各組分含量：與步驟4）相同條件下，應(yīng)用icp光譜儀分別測定保護渣試樣溶液中各目標元素的譜線強度，進而計算出保護渣中各組分含量，得到的結(jié)果及與傳統(tǒng)濕法分析結(jié)果對比如表4所示；通過干擾試驗可知7個目標元素（fe、al、mn、ca、ti、si、mg）相互間不存在干擾，可以同時進行測量；精密度試驗：隨機抽取兩個保護渣溶液，按照上述試驗步驟平行測定11次，相對標準偏差均小于3.0%；準確度試驗：采用加標回收的方式對準確度進行檢查，回收率在97.38%～101.75%之間，準確度良好，滿足檢測需要。表4本發(fā)明icp法與傳統(tǒng)濕法分析結(jié)果對比fe2o3al2o3mnotcatio2sio2mgo濕法2.314.800.3029.960.2633.422.56icp法2.294.830.2930.100.2733.532.58以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。當前第1頁12