一种测定覆盖剂中游离碳含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种测定覆盖剂中游离碳含量的方法，通过加入不同量的碳酸钡基准物质，采用多点校正的方式得到标准工作曲线，在此基础上对覆盖剂样品采用酸溶处理、烘干并加入助熔剂进行高频燃烧红外吸收法测定覆盖剂中游离碳含量，具有分析误差小，准确度高，分析范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁冶金分析
，尤其涉及到一种用高频燃烧红外吸收光谱法测定覆盖剂中游离碳含量的方法。
技术介绍
覆盖剂是炼钢行业的主要原料，在钢铁冶炼过程中起到绝热保温和防止钢液面结壳的作用，覆盖剂的使用能够隔绝空气防止钢液的二次氧化并吸收钢液面上的非金属夹杂物。覆盖剂的组成为(％)：SiO230～35、(CaO+MgO)15～21、AI2O37～12、Fe2O33～5、C 15～20，余为杂质。碳含量过高或者过低直接影响着覆盖剂的性能，因此如何测定覆盖剂中的碳含量是本领域关注的问题。目前对于碳的测定，主要的分析方法有重量法、气体容量法、红外吸收法等。其中重量法是传统的化学分析方法，具有准确度高、溯源性好的优点，但这种方法分析过程冗长，时间和效率上无法满足工业规模生产和科研的需要；气体容量法采用高温管式炉，管式炉加热温度低，最高1350℃，试样不能完全燃烧，因此测定结果偏低；同时在已有的生产实践中高温管式炉大多应用在小企业中，对于包钢这种大型钢铁冶炼企业尚无成熟的应用方案。由于传统技术的诸多缺陷，近年来本领域开始尝试推广使用高频燃烧红外吸收法测定碳含量，例如《高频红外碳硫分析仪测定碳化硅中游离碳和SiC》(王白雪等)、《高频红外碳硫分析仪测定铁沟料中游离碳和碳化硅》(杜建民等)都公开了对使用高频燃烧红外吸收法测定碳含量进行了研究：称取两份样品，一份先将游离碳烧除后测定SiC，另外一份测定总碳，使用下述算式计算碳含量：C游％＝C总％-C碳化硅％。但是，这种方法也面临一些难于解决的技术问题，一方面在试样中含有碳酸盐或其他可酸溶分解的碳化物时会影响测定的准确度；另一方面，该方法需要用合适的标准样品对结果进行校正，否则会使测定结果产生很大偏差。由于本领域在覆盖剂碳含量测定领域尚未有标准的技术方案，市场上自然也不存在标准样品。最近两年来，本领域曾尝试使用碳酸锂作为基准品利用高频燃烧红外吸收法测定碳含量，但是受到碳酸锂基准品本身的限制，其能测定的碳含量比较有限，通常只能覆盖25±10％范围内的碳含量，这基本无法涵盖覆盖剂中的游离碳含量范围(0.1-50％)，因此直接应用于钢铁冶炼分析领域无法适用；另一方面，使用
碳酸锂基准品建立高频燃烧红外吸收法的加标回收率较差，无法满足大批量、高通量的检测要求。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术申请人针对覆盖剂中游离碳含量测定这一特定问题经过多年深入研究专利技术了一种利用碳酸钡作为基准物质，结合高频燃烧红外吸收法测定覆盖剂中游离碳含量的方法，该方法可以满足覆盖剂中游离碳测定要求，又能提高良好的检测精度和加标回收率，满足大规模工业应用的需要。为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种测定覆盖剂中游离碳含量的方法，包括下述步骤：1)线性化校正，通过多点校正的方式对测量所用的仪器进行线性化校正并建立准确的标准曲线：分别称取不同量的碳酸钡基准物质(准确到0.0002g)，将碳酸钡基准物质置于灼烧过并铺有纯铁助熔剂的坩埚内，作为碳标准系列于红外碳硫分析仪进行分析、进行仪器线性化校正；2)覆盖剂中碳含量的测定：将覆盖剂粉碎后干燥，经酸溶解并煮沸除去二氧化碳；将覆盖剂溶液加入到铺有灼烧后高纯水浸泡的酸洗石棉的漏斗中进行减压抽滤，抽干水分后，将附有沉淀的酸洗石棉取出放入灼烧并铺有纯铁助熔剂、锡助熔剂的红外专用坩埚中，烘干后置于红外碳硫分析仪进行测定，在助熔剂及氧气的作用下，碳转化为CO2，脱硫，进入CO2红外吸收池，测定碳含量。其中，在步骤1)的测定中，为了保证标准曲线校准的精确性，并保证碳含量测定覆盖范围大，在称取碳酸钡基准物质时，按照低碳0.002％～5.00％、高碳5.00％～62.00％各10点调整用量，以保证良好的检测灵敏度和检测限。在满足上述要求的基础上，本领域技术人员可以根据需要调整碳酸钡基准物质的用量，例如每次测量前手动输入0.1g的称样量,检查校准后的线性关系：低碳范围内碳酸钡基准物质加入量分别为0.0082g、0.0165g、0.0247g、0.0329g、0.0411g、0.0494g、0.0576g、0.0741g、0.0823g；高碳范围内碳酸钡基准物质加入量分别为0.1645g、0.2468g、0.3291g、0.4112g、0.4937g、0.5760g、0.6582g、0.7405g、0.8227g、0.9051g。本领域技术人员可以理解的是，上述点数目的选取和具体的用量间隔是可以根据需要进行调整的，申请人采用低碳、高碳范围内各取10个点是为了确保标准曲线在大范围内能够涵盖覆盖剂中碳含量的各种情形。在本专利技术中，坩埚中助熔剂的用量可以根据实际情况进行调整，优选的，步骤1)中采用的纯铁助熔剂为0.3g；步骤2)中覆盖剂样品的用量为0.1～0.5g，对应采用0.5g纯铁助熔剂，0.3g锡助熔剂。在该用量范围内，确保试样燃烧完全而且分析速度快。进一步的，为了更好的改善燃烧速度，完全释放碳硫气体，上述助熔剂上还覆盖有钨粉助熔剂，相对于上述纯铁助熔剂，锡助熔剂的用量，步骤1)、2)中钨粉助熔剂的用量均为1.5g。在本专利技术所公开的方法中，通过使用酸溶解样品能够快速、有效的除掉样品表面的二氧化碳和杂质碳。为了保证操作的安全性，优选采用常见的分析纯盐酸，例如6mol/L的盐酸；本专利技术并不限定盐酸等的具体浓度和用量，本领域技术人员可根据实际采购和使用方便进行调整。在此基础上，防止在测量游离碳含量时碳化硅等的存在导致的测定结果偏高，在样品采用酸溶解时加入适量的氟化钠，其中氟化钠与待测覆盖剂样品的相对用量为覆盖剂样品的用量0.1～0.5g，氟化钠0.5g。为了更好的提高检测效果，申请人还深入研究了红外碳硫分析仪的工作参数对测定的影响，主要是分析样品时加压时间、积分时间、吹扫时间、截止比例等参数的设置。申请人的研究发现，当加压时间设定为40s时样品吸收曲线光滑，燃烧完全，回收率高、样品分解完全，同时又不影响高频震荡管的使用寿命；当积分时间设定为55s、吹扫时间设定为50s、截止比例设定为0.01时，样品熔解完全，回收率最高。因此，优选的红外碳硫分析仪的工作参数为加压时间设置在40s、积分时间55s、吹扫时间50s、截止比例0.01。为了防止干扰影响，本专利技术的方法中还可以设置空白对照组，将多组烘干空白样品按照同样的方法放入红外碳硫仪中，试样重量设为1.000g，于同一通道进行测定，重复测定5～6次得到低而且比较一致的读数，用记录最小的三次读数，记算平均值，输入仪器中，仪器在测定试样时进行空白值的电子补偿。根据常规的分析化学技巧，本领域技术人员还可以进行其它的处理以尽可能的准确测定覆盖剂中的游离碳，例如为了防止操作过程中游离碳的残留，可以使用稀盐酸等烧杯、酸洗石棉等进行清洗。申请人应用本专利技术的方法对目前各种常见的覆盖剂进行了测定，发现其分析范围在0.030～50.0％，不仅检出范围大，而且检测下限低，有效适用于各种类
型的覆盖剂检测；而且本专利技术使用碳酸钡作为基准物质建立标准曲线，具有准确度高、精密度好、回收率高等优势，广泛适用于各种钢铁冶炼中所用的覆盖剂游离碳含量测定。具体实施方式为了清晰说明本专利技术的具体操作方法和效果，申请人在下述提供了若干具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定覆盖剂中游离碳含量的方法，包括下述步骤：1)线性化校正：分别称取不同量的碳酸钡基准物质，将碳酸钡基准物质置于灼烧过并铺有纯铁助熔剂的坩埚内，作为碳标准系列于红外碳硫分析仪进行分析、进行仪器线性化校正；2)覆盖剂中碳含量的测定：将覆盖剂粉碎后干燥，经酸溶解并煮沸除去二氧化碳；将覆盖剂溶液加入到铺有灼烧后高纯水浸泡的酸洗石棉的漏斗中进行减压抽滤，抽干水分后，将附有沉淀的酸洗石棉取出放入灼烧并铺有纯铁助熔剂、锡助熔剂的红外专用坩埚中，烘干后置于红外碳硫分析仪进行测定，在助熔剂及氧气的作用下，碳转化为CO2，脱硫，进入CO2红外吸收池，测定碳含量。

【技术特征摘要】
1.一种测定覆盖剂中游离碳含量的方法，包括下述步骤：1)线性化校正：分别称取不同量的碳酸钡基准物质，将碳酸钡基准物质置于灼烧过并铺有纯铁助熔剂的坩埚内，作为碳标准系列于红外碳硫分析仪进行分析、进行仪器线性化校正；2)覆盖剂中碳含量的测定：将覆盖剂粉碎后干燥，经酸溶解并煮沸除去二氧化碳；将覆盖剂溶液加入到铺有灼烧后高纯水浸泡的酸洗石棉的漏斗中进行减压抽滤，抽干水分后，将附有沉淀的酸洗石棉取出放入灼烧并铺有纯铁助熔剂、锡助熔剂的红外专用坩埚中，烘干后置于红外碳硫分析仪进行测定，在助熔剂及氧气的作用下，碳转化为CO2，脱硫，进入CO2红外吸收池，测定碳含量。2.根据权利要求1的方法，其特征在于在步骤1)中，对于碳酸钡基准物质的加...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢艳蓉，
申请(专利权)人：内蒙古包钢钢联股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15