徐靜 王彬果 趙靖 商英（邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心，河北邯鄲 056015）

ICP-AES法測(cè)定低、微碳鉻鐵中硅、錳和磷含量

徐靜 王彬果 趙靖 商英（邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心，河北邯鄲 056015）

介紹了邯鋼技術(shù)中心開發(fā)的用ICP-AES法同時(shí)測(cè)定低、微碳鉻鐵中硅、錳和磷的方法。試樣先用鹽酸溶解，在加入一定量的過氧化氫加熱，然后定容。結(jié)果表明，該方法的準(zhǔn)確度和精密度都能滿足國(guó)標(biāo)要求，效果良好。該法與傳統(tǒng)化學(xué)濕法相比，分析時(shí)間可由原來的8 h縮短到3 h，提高了工作效率。

低碳 微碳 鉻鐵 測(cè)定 硅 錳 磷 含量

1 前言

在冶金行業(yè)中，鉻鐵是冶煉不銹鋼等高附加值鋼種時(shí)的重要合金化元素，在使用時(shí)對(duì)其有著很高的品質(zhì)要求[1]。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鉻鐵中的微量元素如硅、錳和磷的測(cè)定均采用傳統(tǒng)的濕法化學(xué)或原子吸收法，操作繁瑣，不能進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定，費(fèi)時(shí)費(fèi)力[2-4]，單一元素的測(cè)試便需4 h。我們開發(fā)了ICP-AES法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)低、微碳鉻鐵中硅、錳和磷含量的同時(shí)測(cè)定，分析速度快，準(zhǔn)確度高，能夠滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的日常分析要求。采用本法完成了本單位所承擔(dān)的2010年度的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可委員會(huì)下發(fā)的能力驗(yàn)證任務(wù)，取得了滿意結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器工作參數(shù)和試劑

儀器：ICP原子發(fā)射光譜儀（IRIS intrepidⅡ型，美國(guó)賽默飛世爾公司生產(chǎn)）。

儀器工作參數(shù)：如表1所示。主要試劑：鹽酸（1+1）；濃硝酸。

表1 儀器工作參數(shù)

2.2 樣品制備

稱取0.500 0 g試樣于250 mL的錐形瓶中，加入20mL鹽酸（1+1），低溫加熱溶解，待樣品溶解完全后，加入10 mL的過氧化氫繼續(xù)在電熱板上低溫加熱至微沸，待溶液冒大泡后取下冷卻，然后移入100 mL的容量瓶中，定容至刻度混勻。

2.3 校準(zhǔn)曲線的繪制

選取硅、錳和磷含量有一定梯度變化的5個(gè)低、微碳鉻鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品，按照上述方法溶解后，用ICP光譜儀測(cè)定各元素強(qiáng)度，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品中各元素的已知含量在儀器上建立該方法的工作曲線。其中Si的測(cè)量范圍為0.19%～1.39%，Mn的測(cè)量范圍為0.24%～0.44%，磷的測(cè)量范圍為0.026%～0.054%，如表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品列表/%

3 結(jié)果與討論

3.1 溶解條件的選擇

鉻鐵遇硝酸易發(fā)生鈍化，使得反應(yīng)無法進(jìn)行。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鹽酸在較溫和的條件下便可和樣品發(fā)生反應(yīng)，但碳含量的不同又使得樣品的溶解程度有所不同，而國(guó)標(biāo)對(duì)低碳鉻鐵中碳含量的規(guī)定在0.25%～0.50%之間[5]，實(shí)驗(yàn)表明，碳含量越低反應(yīng)越完全，碳含量較高時(shí)會(huì)有少量的黑渣存在，所存在的少量黑渣認(rèn)為是一些酸不溶的碳化物。

為了使不溶殘?jiān)芙馔耆瑢?shí)驗(yàn)對(duì)比了硝酸和過氧化氫對(duì)殘?jiān)娜芙饽芰?，如?所示。從表3可以看出，加入硝酸或過氧化氫都能使樣品溶解完全，但考慮到硝酸會(huì)使溶液酸度增加，而過氧化氫在反應(yīng)完成后以水的形式存在，不會(huì)對(duì)試樣造成任何干擾，且不產(chǎn)生污染環(huán)境的廢液，故最終選擇加入過氧化氫來氧化不溶性殘?jiān)?/p>

表3 溶解效果對(duì)比表

3.2 試樣用量的影響

鉻鐵合金中以P的含量最低，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求不大于0.04%[5]，由于含量很低，稱樣量太少時(shí)，P的強(qiáng)度太低，曲線線性不好。實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同稱樣量時(shí)工作曲線的優(yōu)劣，如表4所示，當(dāng)樣品用量為0.500 0 g時(shí)，各元素工作曲線的線性都很好，相關(guān)系數(shù)R2均在0.999以上，故最終確定樣品用量為0.500 0 g。

3.3 準(zhǔn)確度和精密度

為了驗(yàn)證本法的準(zhǔn)確性，隨機(jī)選擇4個(gè)低、微碳鉻鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品，用本法的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)照。見表4。由表4中的結(jié)果可知，測(cè)量誤差很小，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的誤差范圍內(nèi)，可完全滿足要求。

表4 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)/%

對(duì)同一試樣連續(xù)進(jìn)行了10次測(cè)量，來驗(yàn)證儀器短期精密度，如表5所示。從表5可以看出，所選分析譜線的穩(wěn)定性很好，說明該儀器對(duì)該方法中幾個(gè)元素有很好的分析精度。

表5 儀器精密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

方法精密度實(shí)驗(yàn)采用同一試樣進(jìn)行5次平行溶樣，在同一校準(zhǔn)曲線上進(jìn)行測(cè)量，來驗(yàn)證該方法的重現(xiàn)性，結(jié)果如表6所示。從表6可以看出，在不同次的操作下，結(jié)果的平行性很好，說明采用鹽酸加過氧化氫溶樣效果很好，樣品溶解完全且在溶樣過程中無揮發(fā)損失。

以該方法參加了2010年度低碳鉻鐵的能力驗(yàn)證任務(wù)，所得數(shù)據(jù)同CANS的統(tǒng)計(jì)平均值吻合的很好，獲得了滿意證書，這也進(jìn)一步說明了該方法是穩(wěn)定可靠的。

表6 方法精密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語(yǔ)

ICP-AES法測(cè)定低、微碳鉻鐵中硅、錳和磷具有方便、快速以及準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，測(cè)量誤差可完全控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的誤差范圍內(nèi)，在日常分析中可替代較為復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)方法。由于可進(jìn)行多元素的同時(shí)測(cè)定，使得分析時(shí)間由原來的8 h縮短至3 h，大大降低了分析人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

[1]劉繼丙,郭軍,季常濤，等.利用氮化鉻鐵合金生產(chǎn)高氮無鎳奧氏體不銹鋼的研究[J].鐵合金,2010（01）:26-28.

[2]GB/T 4699.3-2007，鉻鐵、硅鉻合金和氮化鉻鐵磷含量的測(cè)定鉍磷鉬藍(lán)分光光度法和鉬藍(lán)分光光度法[S].

[3]GB/T 5687.2-2007，鉻鐵、硅鉻合金和氮化鉻鐵硅含量的測(cè)定高氯酸脫水重量法[S].

[4]GB/T 5687.10-2006，鉻鐵錳含量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法[S].

[5]GB/T 5683-2008，鉻鐵[S].

Measurement and Determination of Silicon,Manganese and Phosphorus Contents in Low and Micro Carbon Ferrochromium with ICP-AES Method

Xu Jing,Wang Binguo,Zhao Jing,Shang Ying

The method of simultaneous measurement and determination for silicon,manganese and phosphorus contents in low and micro carbon ferrochromium with ICP-AES method is introduced.The sample was dissolved in hydrochloric acid, added with a certain amount of hydrogen peroxide,heated and then diluted to volume.Results showed the accuracy and precision of this method could both meet GB requirement.Compared with traditional chemical wetting method,the above method shortens analyzing time from 8 hours to 3 hours,improving the efficiency.

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（收稿 2011－02－16責(zé)編崔建華）

徐靜，女，2007年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)就職于河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司技術(shù)中心，從事冶金分析工作。