CN103674985A - 一种准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，属于冶金材料测试分析技术领域。首先将各元素不同浓度梯度的试样用湿式分析法进行定量后作为标样；按1：0.05~0.09的质量比将标样与粘合剂混合，研磨10~180s，过100~200目筛，在5~45t压力下压制5~50s，得到标准片；采用X-射线荧光光谱仪对标准片进行分析，结合定量分析值，建立工作曲线；采用同样的混合压片法制备测试片，用X-射线荧光光谱仪进行分析，再结合工作曲线，得出硅、硫、磷元素含量的检测结果。本发明所述方法准确可靠，重现性好，稳定性高，操作简便快速，适用于大批量样品的快速测定，为工业化生产提供实时分析数据，有利于企业提高产品质量，降本增效，推广应用价值较高。

Description

一种准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法

技术领域

本发明属于冶金材料测试分析技术领域，具体涉及一种准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法。 

背景技术

钢铁冶炼过程中使用的发热剂含有一定量的硅、硫、磷元素，这些元素含量的高低及配比将影响发热剂的发热效果，进而对钢铁的冶炼过程、成材率及产品质量等都产生重要影响。湿式分析法是传统分析检测法中最常用的一种，它需要对发热剂中各待测元素分别进行化学分析，不但检测周期长，抗干扰性差，成本也比较高，越来越不适用于快节奏工业化生产发展的需要。因此，有必要研发一种测定结果准确可靠，分析操作简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素检测的新方法，这对于准确控制炼钢发热剂的性能质量，进而对冶炼过程的工艺参数进行适应性调整，提高产品质量，为企业降本增效，将具有十分重要的现实意义和良好的应用前景。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法。 

本发明的目的是这样实现的：一种准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，包括标样制备、工作曲线绘制、样品制备及检测工序，具体包括： 

A、标样制备：根据炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的浓度范围，选取各元素不同浓度梯度的试样，采用湿式分析法对各试样的硅、硫、磷元素进行定量分析，经定量分析确定浓度的试样作为标样；

B、工作曲线绘制：按1：0.05~0.09的质量比将标样与粘合剂混合，在研磨池中研磨10~180s，过100~200目筛，得待测标样粉末，然后在5~45t压力下压制5~50s，得到标准片；采用X-射线荧光光谱仪对标准片进行分析，结合步骤A得到的定量分析值，以各标样中硅、硫、磷元素的荧光强度为横坐标，含量为纵坐标，建立分析工作曲线；

所述分析条件如下表所示：

C、样品制备：按1：0.05~0.09的质量比将待测试样与粘合剂混合，在研磨池中研磨10~180s，过100~200目筛，得待测试样粉末，然后在5~45t压力下压制5~50s，得到测试片；

D、检测：采用X-射线荧光光谱仪对测试片进行分析，结合步骤B得到的分析工作曲线，即可得到硅、硫、磷元素含量的检测结果；

所述分析条件同步骤B。

    为了提高检测结果的准确度、精确度，本发明所述检测方法对样品的制备工艺及检测参数设定都进行了相应调整。首先，在制样方面，本发明在试样与粘合剂混合前，通过干燥去除试样中的自由水与结合水，克服了水分效应对分析结果的影响。根据试样的均匀性、颗粒度以及分析谱线的波长范围，调整了制样时的混合研磨时间及物料配比，使试样与粘合剂的物相得到统一，消除了粒度影响，优选加入的分散剂有利于克服物料的团聚现象及不均匀效应，减小了分析误差。通过调整压片时的压力大小及压制时间，在一定程度上增强了待测元素的X射线荧光强度，从而提高了检测结果的准确度和可靠性。 

其次，在工作曲线绘制及试样检测方面，本发明所述方法选择的元素分析谱线发射强度大、性背比高、灵敏度好，无异质干扰，提高了分析结果的准确度和精确度。在仪器工作条件的选择上，本发明所述方法设定的参数组合能够有效增加检测信号强度，提高分析结果的准确性，测定结果不加修正即可使用。此外，本发明所述方法对功率、电压、电流等参数的选择，在保证待测元素荧光激发率的同时，还降低了电子参数频繁改变造成的不稳定影响，减少了系统误差，且有利于保护设备，延长检测设备的使用寿命。 

综上所述，本发明所述检测方法分析结果准确可靠，重现性好，稳定性高，操作简便快速，尤其适用于大批量样品的快速测定，能够为快节奏工业化生产提供实时分析数据，有利于企业对冶炼过程中的工艺参数进行快速而准确地调整优化，增加成品率，提高产品质量，同时减少了化学药品消耗，经济效益明显提高，具有良好的推广应用价值。 

附图说明

    图1：硅的工作曲线，其中Y轴代表硅的X荧光强度，X轴代表硅的质量百分比含量； 

图2：硫的工作曲线，其中Y轴代表硫的X荧光强度，X轴代表硫的质量百分比含量；

图3：磷的工作曲线，其中Y轴代表磷的X荧光强度，X轴代表磷的质量百分比含量。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均落入本发明的保护范围。 

一种准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，包括标样制备、工作曲线绘制、样品制备及检测工序，具体包括： 

A、标样制备：根据炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的浓度范围，选取各元素不同浓度梯度的试样，采用湿式分析法对各试样的硅、硫、磷元素进行定量分析，经定量分析确定浓度的试样作为标样；

B、工作曲线绘制：按1：0.05~0.09的质量比将标样与粘合剂混合，在研磨池中研磨10~180s，过100~200目筛，得待测标样粉末，然后在5~45t压力下压制5~50s，得到标准片；采用X-射线荧光光谱仪对标准片进行分析，结合步骤A得到的定量分析值，以各标样中硅、硫、磷元素的荧光强度为横坐标，含量为纵坐标，建立分析工作曲线；

所述分析条件如下表所示：

C、样品制备：按1：0.05~0.09的质量比将待测试样与粘合剂混合，在研磨池中研磨10~180s，过100~200目筛，得待测试样粉末，然后在5~45t压力下压制5~50s，得到测试片；

D、检测：采用X-射线荧光光谱仪对测试片进行分析，结合步骤B得到的分析工作曲线，即可得到硅、硫、磷元素含量的检测结果；

所述分析条件同步骤B。

所述步骤A中，炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的浓度范围分别为23.20～61.20%、0.027～0.408%及0.007～0.225%。 

所述步骤A中，选取各元素不同浓度梯度的试样，其浓度梯度值如下表所示： 

所述步骤A中，湿式分析法为容量法。

所述步骤A中，采用湿式分析法对各试样的硅、硫、磷元素进行定量分析，至少重复2次。 

所述步骤B及步骤C中，标样或待测试样在与粘合剂混合前，需在105~110℃下，干燥55~65min，至绝干。 

所述步骤B及步骤C中，标样或待测试样在与粘合剂混合前，优选在108℃下，干燥60min，至绝干。 

所述步骤B及步骤C中，粘合剂可以为纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、硬脂酸、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇或硼酸中的任一种。 

所述步骤B及步骤C中，粘合剂优选为乙基纤维素或硼酸中的任一种。 

所述步骤B及步骤C中，标样或待测试样与粘合剂的质量比优选为1:0.07。 

所述步骤B及步骤C中，标样或待测试样与粘合剂混合后的研磨过程中，优选加入1~2滴分散剂。 

所述分散剂可以为甲基纤维素、乙二醇、丙二醇、无水乙醇、丙酮或硼酸中的任一种。 

所述分散剂优选为无水乙醇或硼酸中的任一种。 

所述步骤B及步骤C中，研磨时间优选为100s。 

所述步骤B及步骤C中，待测标样粉末及待测试样粉末优选在40t压力下压制20s，得到相应的标准片及测试片。 

所述步骤B及步骤C中，标准片及测试片的直径为40mm，厚度为6mm。 

实施例1

A、标样制备：根据炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的浓度范围，选取各元素不同浓度梯度的试样，其浓度梯度值如下表所示：

采用容量法对各试样的硅、硫、磷元素进行定量分析，取3次分析的平均值，经定量分析确定浓度的试样作为标样。

B、工作曲线绘制：将标样50g在108℃下，干燥60min，至绝干，按1：0.07的质量比将标样与乙基纤维素混合，加入2滴无水乙醇，在研磨池中研磨100s，过200目筛，得待测标样粉末，然后在40t压力下压制20s，得到标准片；采用帕纳科PW4400型X-射线荧光光谱仪对标准片进行分析，结合步骤A得到的定量分析值，以各标样中硅、硫、磷元素的荧光强度为横坐标，含量为纵坐标，建立分析工作曲线，如图1、图2、图3所示。 

所述分析条件如下表所示： 

C、样品制备：将待测1号试样50g在108℃下，干燥60min，至绝干，按1：0.07的质量比将待测试样与乙基纤维素混合，加入2滴无水乙醇，在研磨池中研磨100s，过200目筛，得待测试样粉末，然后在40t压力下压制20s，得到测试片。

D、检测：采用帕纳科PW4400型X-射线荧光光谱仪对测试片进行分析，所述分析条件同步骤B，结合步骤B得到的分析工作曲线，即可得到硅、硫、磷元素含量的检测结果。 

实验结果： 

1号试样的精密度实验结果如下表所示（n=12）：

由上表可见，对同一个试样压制12个测试片进行分析，各组分元素分析结果精密度较好。

1号试样的准确度实验结果如下表所示： 

各个组分元素的认定值，硅采用高氯酸脱水重量法测定（张巍 李海涛，高氯酸脱水重量法测定矿石中高含量硅[J]，《当代化工》，2006年03期），硫采用高频燃烧红外吸收法测定（张东升，高频燃烧—红外吸收法测定铁矿石中硫[J]，《冶金分析》，2005年第二十五卷第六期），磷采用ICP-AES法测定（谢芬，ICP-AES法测定磷铜合金中的磷[J]，《武钢技术》，2011，49(4)）。实验结果表明，两种分析结果满足国家允许偏差，准确度好。

实施例2

A、标样制备：根据炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的浓度范围，选取各元素不同浓度梯度的试样，其浓度梯度值同实施例1，采用容量法对各试样的硅、硫、磷元素进行定量分析，取3次分析的平均值，经定量分析确定浓度的试样作为标样。

B、工作曲线绘制：将标样50g在105℃下，干燥65min，至绝干，按1：0.05的质量比将标样与硼酸混合，加入2滴无水乙醇，在研磨池中研磨10s，过100目筛，得待测标样粉末，然后在5t压力下压制50s，得到标准片；采用帕纳科PW4400型X-射线荧光光谱仪对标准片进行分析，结合步骤A得到的定量分析值，以各标样中硅、硫、磷元素的荧光强度为横坐标，含量为纵坐标，建立分析工作曲线，同实施例1。 

所述分析条件同实施例1。 

C、样品制备：将待测2号试样50g在105℃下，干燥65min，至绝干，按1：0.05的质量比将待测试样与硼酸混合，加入2滴无水乙醇，在研磨池中研磨10s，过100目筛，得待测试样粉末，然后在5t压力下压制50s，得到测试片。 

D、检测：采用帕纳科PW4400型X-射线荧光光谱仪对测试片进行分析，所述分析条件同步骤B，结合步骤B得到的分析工作曲线，即可得到硅、硫、磷元素含量的检测结果。 

实验结果： 

2号试样的精密度实验结果如下表所示（n=12）：

由上表可见，对同一个试样压制12个测试片进行分析，各组分元素分析结果精密度较好。

2号试样的准确度实验结果如下表所示： 

各个组分元素的认定值，硅采用高氯酸脱水重量法测定（方法的出处同实施例1），硫采用高频燃烧红外吸收法测定（方法的出处同实施例1），磷采用ICP-AES法测定（方法的出处同实施例1）。实验结果表明，两种分析结果满足国家允许偏差，准确度好。

实施例3

A、标样制备：根据炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的浓度范围，选取各元素不同浓度梯度的试样，其浓度梯度值同实施例1，采用容量法对各试样的硅、硫、磷元素进行定量分析，取3次分析的平均值，经定量分析确定浓度的试样作为标样。

B、工作曲线绘制：将标样50g在110℃下，干燥55min，至绝干，按1：0.09的质量比将标样与甲基纤维素混合，加入1滴无水乙醇，在研磨池中研磨180s，过200目筛，得待测标样粉末，然后在45t压力下压制5s，得到标准片；采用帕纳科PW4400型X-射线荧光光谱仪对标准片进行分析，结合步骤A得到的定量分析值，以各标样中硅、硫、磷元素的荧光强度为横坐标，含量为纵坐标，建立分析工作曲线，同实施例1。 

所述分析条件同实施例1。 

C、样品制备：将待测3号试样50g在110℃下，干燥55min，至绝干，按1：0.09的质量比将待测试样与甲基纤维素混合，加入1滴无水乙醇，在研磨池中研磨180s，过200目筛，得待测试样粉末，然后在45t压力下压制5s，得到测试片。 

D、检测：采用帕纳科PW4400型X-射线荧光光谱仪对测试片进行分析，所述分析条件同步骤B，结合步骤B得到的分析工作曲线，即可得到硅、硫、磷元素含量的检测结果。 

实验结果： 

3号试样的精密度实验结果如下表所示（n=12）：

由上表可见，对同一个试样压制12个测试片进行分析，各组分元素分析结果精密度较好。

3号试样的准确度实验结果如下表所示： 

各个组分元素的认定值，硅采用高氯酸脱水重量法测定（方法的出处同实施例1），硫采用高频燃烧红外吸收法测定（方法的出处同实施例1），磷采用ICP-AES法测定（方法的出处同实施例1）。实验结果表明，两种分析结果满足国家允许偏差，准确度好。

本发明的工作原理：

本发明所述分析条件的选择主要基于以下几点：1、滤光片的使用：对于一个待测样品，由于高含量组分受激发能力强、强度高，所以硅组分可以加滤光片使其分辨率满足分析要求，而硫、磷两个组分浓度范围低，为使得激发提供较高的强度所以不用滤光片。2、谱线的选择：因最内层电子受激发的强度最大，故硅、硫、磷三组分均选择KA线。3、电流电压的选择：根据电流大小影响强度，电压大小影响激发效果，考虑到高硅低硫、磷的物料组成，为使得达到要求的分析强度，低含量组分选择低压高流。4、探测器的选择：组分各待测元素均属于轻元素，故选择长波辐射的流气式正比计数器即Flow。5、狭缝的选择：根据狭缝大小与强度成正比关系考虑，硫、磷采用550μm而硅采用150μm。6、分析时间选择：分析条件表中所述的时间已经充足激发样品强度，因此选择高含量元素短分析时间，低含量元素长分析时间的模式进行分析。

Claims (10)

1.一种准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于包括标样制备、工作曲线绘制、样品制备及检测工序，具体包括：

A、标样制备：根据炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的浓度范围，选取各元素不同浓度梯度的试样，采用湿式分析法对各试样的硅、硫、磷元素进行定量分析，经定量分析确定浓度的试样作为标样；

B、工作曲线绘制：按1：0.05~0.09的质量比将标样与粘合剂混合，在研磨池中研磨10~180s，过100~200目筛，得待测标样粉末，然后在5~45t压力下压制5~50s，得到标准片；采用X-射线荧光光谱仪对标准片进行分析，结合步骤A得到的定量分析值，以各标样中硅、硫、磷元素的荧光强度为横坐标，含量为纵坐标，建立分析工作曲线；

所述分析条件如下表所示：

C、样品制备：按1：0.05~0.09的质量比将待测试样与粘合剂混合，在研磨池中研磨10~180s，过100~200目筛，得待测试样粉末，然后在5~45t压力下压制5~50s，得到测试片；

D、检测：采用X-射线荧光光谱仪对测试片进行分析，结合步骤B得到的分析工作曲线，即可得到硅、硫、磷元素含量的检测结果；

所述分析条件同步骤B。

2.如权利要求1所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤A中，炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的浓度范围分别为23.20～61.20%、0.027～0.408%及0.007～0.225%。

3.如权利要求2所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤A中，选取各元素不同浓度梯度的试样，其浓度梯度值如下表所示：

。

4.如权利要求3所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤B及步骤C中，标样或待测试样在与粘合剂混合前，需在105~110℃下，干燥55~65min，至绝干。

5.如权利要求1~4任一项所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤B及步骤C中，粘合剂可以为纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、硬脂酸、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇或硼酸中的任一种。

6.如权利要求5所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤B及步骤C中，粘合剂可以为乙基纤维素或硼酸中的任一种。

7.如权利要求6所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤B及步骤C中，标样或待测试样与粘合剂的质量比为1:0.07。

8.如权利要求7所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤B及步骤C中，研磨时间为100s。

9.如权利要求8所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤B及步骤C中，待测标样粉末及待测试样粉末需在40t压力下压制20s，得到相应的标准片及测试片。

10.如权利要求1、2、3、4、6、7、8或9任一项所述的准确可靠、简便快速的炼钢发热剂中硅、硫、磷元素的检测方法，其特征在于所述步骤B及步骤C中，标准片及测试片的直径为40mm，厚度为6mm。

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