王 娜

(新疆有色地質(zhì)勘查局 測(cè)試中心, 新疆 烏魯木齊 830026)

分析測(cè)試新方法(120～123)

高頻紅外碳硫分析儀測(cè)定石膏礦中的三氧化硫

王 娜

(新疆有色地質(zhì)勘查局 測(cè)試中心, 新疆 烏魯木齊 830026)

利用高頻紅外碳硫儀對(duì)石膏礦中三氧化硫含量的測(cè)定進(jìn)行了研究，取得了較好的結(jié)果. 方法檢出限為0.003 0%. 用石膏標(biāo)準(zhǔn)樣品(GBW03109a, GBW03110)進(jìn)行分析，測(cè)定值與認(rèn)定值相符，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=9)在0.32%～0.81%之間. 使用石膏標(biāo)準(zhǔn)樣品(GBW03111)進(jìn)行本法與國(guó)標(biāo)硫酸鋇重量法做比對(duì)試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果無(wú)顯著性差異. 加標(biāo)回收率為96.4%～104.0%.

高頻紅外碳硫儀；石膏；三氧化硫

石膏是主要化學(xué)成分為硫酸鈣(CaSO4)的水合物，已被廣泛用于建筑材料和工業(yè)材料. 三氧化硫含量是表征石膏品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，因此，對(duì)石膏中三氧化硫測(cè)量工作十分重要.

目前，石膏中三氧化硫含量的測(cè)定方法主要有重量法[1]、容量法[2]和離子交換法[3]等，其中硫酸鋇重量法(GB/T5484-2000)是石膏中三氧化硫含量測(cè)定的經(jīng)典方法. 但上述方法具有檢測(cè)步驟繁瑣、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn).

高頻紅外碳硫分析法由于具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快、結(jié)果準(zhǔn)確等諸多優(yōu)點(diǎn)，在碳和硫的測(cè)定方面得到了廣泛的應(yīng)用[4]. 本法采用高頻紅外碳硫分析儀測(cè)定石膏中三氧化硫的含量，可以實(shí)現(xiàn)石膏中三氧化硫的快速、準(zhǔn)確測(cè)定.

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器及主要試劑

878A型 HCS系列高頻紅外碳硫分析儀(四川旌科儀器制造公司)；氧氣：純度不低于99.5%. 陶瓷坩堝：使用前將瓷坩堝置于馬弗爐中，于120 ℃灼燒2 h，取出稍冷后儲(chǔ)存在干燥器中；C型純鐵助溶劑：純度≥99.8% ，粒度≤1.25 mm，ω(S)<0.000 5%；金屬鎢粒：粒度≤1.25 mm，ω(S)<0.000 5%；干燥劑：無(wú)水高氯酸鎂，粒度0.7～1.2 mm；凈化劑：燒堿石棉，粒度0.7～1.2 mm.

1.2 儀器工作條件

清洗時(shí)間：45 s；加熱時(shí)間：22 s；分析時(shí)間：40 s；氣流量：2.3 L/min.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 儀器校準(zhǔn)

選擇碳含量大于待測(cè)試料的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)校正儀器. 在選定的通道上進(jìn)行3～5 次分析，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，得出校正系數(shù). 再用與試料含量相近的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證，在其允許差范圍內(nèi)方可進(jìn)行試樣分析.

1.3.2 試樣測(cè)定

從干燥器中取出陶瓷坩堝置于電子天平上，稱取0.35 g左右的純鐵助溶劑，稱量，去皮，且將鐵屑均勻鋪滿坩堝底部，再稱取0.035 g左右的樣品，并稱量、輸入試料質(zhì)量，取下. 加入一勺鎢粒(1.8 g左右)均勻覆蓋在樣品上. 將瓷坩堝移至坩堝基座上. 按儀器說(shuō)明進(jìn)行操作，儀器自動(dòng)進(jìn)行分析，分析結(jié)束后記錄三氧化硫的百分含量. 隨同試樣做空白實(shí)驗(yàn).

2 結(jié)果與討論

2.1 稱樣量的選擇

按試驗(yàn)條件考察了不同稱樣量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響. 試驗(yàn)結(jié)果表明稱樣量在0.035 g時(shí)，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定可靠. 稱樣量太小，被測(cè)氣體濃度較低，檢測(cè)信號(hào)較弱，分析誤差增大；稱樣量太大，燃燒試樣所需的功率較大，容易造成試樣熔融不完全，積分時(shí)間延長(zhǎng)，容易造成樣品分解不徹底，致使分析結(jié)果偏低不穩(wěn)定. 此外，需要更多助溶劑，增加了分析成本.

2.2 助溶劑的選擇及加入量

在碳硫分析中，加入一定量的的助溶劑，一方面可以降低樣品的熔點(diǎn)，使樣品易于熔融;另一方面助溶劑在燃燒過(guò)程中，有氧化放熱作用，使樣品熔體燃燒更充分. 故在選擇助熔劑時(shí)應(yīng)考慮試樣燃燒完全、碳硫全部釋放且助熔劑本身碳硫含量低且穩(wěn)定性好等因素. 助溶劑的加入量直接關(guān)系到樣品燃燒過(guò)程中硫是否完全釋放[5].

測(cè)定硫的助溶劑通常有純鐵、純銅或氧化銅、鎢粒、錫粒、鑰粒等. 考慮到助熔效果及成本等因素，本試驗(yàn)選擇純鐵、鎢粒二元混合物進(jìn)行. 為保證樣品充分燃燒，通常以0.35 g左右純鐵襯底，樣品均勻覆蓋其上，最后再均勻覆蓋1.8 g左右的鎢粒.

2.3 方法檢出限、精密度和準(zhǔn)確度的測(cè)定

本試驗(yàn)在其他條件不變的情況下，加入約0.35 g純鐵，一勺(約1.8 g)鎢粒，對(duì)空白進(jìn)行了12次測(cè)定，計(jì)算方法檢出限. 測(cè)定結(jié)果分別為ω(S)/%:0.001 6、0.000 6、-0.001 2、0.000 8、-0.000 3、-0.000 7、0.001 5、0.002 2、-0.000 8、0.001 1、-0.001 3、0.000 5. 由測(cè)定結(jié)果求得標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.001 0%，方法的檢出限由3倍標(biāo)偏差表示為0.003 0%.

應(yīng)用本方法對(duì)石膏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW03109a、GBW 03110進(jìn)行測(cè)定，均平行測(cè)定9次，計(jì)算相應(yīng)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD). 結(jié)果如表1所列. 測(cè)定結(jié)果的精密度(RSD)小于1%，符合《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》的要求.

表1 方法精密度、準(zhǔn)確度試驗(yàn)(n=9)Table 1 Accuracy and precision tests (n=9)

為考察方法的可靠性，應(yīng)用本方法對(duì)石膏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW03111進(jìn)行測(cè)定，并與國(guó)標(biāo)硫酸鋇重量法進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，平行測(cè)定3份，結(jié)果如表2所列. 兩種方法的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值均吻合較好，測(cè)定結(jié)果無(wú)顯著性差異，結(jié)果證明試驗(yàn)方法可靠.

2.4 方法加標(biāo)回收率

為確定方法的可行性，采用2個(gè)石膏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，加標(biāo)回收率為97.6%～102.3%(如表3所列)，滿足《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》要求.

表2 本法與國(guó)標(biāo)硫酸鋇重量法比對(duì)試驗(yàn)(n=3)

表3 加標(biāo)回收率

2.5 樣品分析

按本試驗(yàn)方法對(duì)石膏樣品進(jìn)行測(cè)定，并與國(guó)標(biāo)法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，測(cè)定結(jié)果無(wú)顯著性差異，結(jié)果如表4所列.

表4 樣品分析結(jié)果(n=9)Table 4 Analytical results of samples %

3 結(jié)論

用高頻紅外碳硫分析儀測(cè)定石膏礦中的三氧化硫含量，準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單、工作效率高. 該方法可作為一種常用的分析手段和方法，在今后石膏礦中的三氧化硫含量檢測(cè)中具有較大的應(yīng)用前景.

[1] 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB/T5484-2000石膏化學(xué)分析方法[S]

[2] 童綺.石膏中三氧化硫快速容量法測(cè)定 [J].非金屬礦，2003,26(2):37-38.

[3] 鄧玉蓮，鐘靖華，廖志明.離子交換法測(cè)定石膏三氧化硫的研究[J].大眾科技. 2009(9):106-106.

[4] 朱鵬明.HCS系列高頻紅外碳硫分析儀原理與技術(shù)創(chuàng)新[J].冶金標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量.2004，5:1-3.

[5] 張明杰，戴雪峰，陸丁榮，等.高頻燃燒一紅外碳硫儀用于農(nóng)用地土壤質(zhì)量調(diào)查樣品中碳硫的快速測(cè)定[J].巖礦測(cè)試，2010,29 (2) :139-142.

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《分析測(cè)試技術(shù)與儀器》編輯部

High Frequency Infrared Carbon Sulfur Analyzer Determinate Sulfur Trioxide in Gypsum Mines

WANG Na

(Test Center of Xinjiang Nonferrous Geological Exploration Bureau , Urumqi 830026，China)

In this paper, a method for the determination of the contents of sulfur trioxide in gypsum mines by high frequency infrared carbon sulfur analyzer with satisfactory results was established. The detection limit of the method was 0.003 0%. The proposed method was applied to the analysis of certified reference materials of gypsum (GBW03109a, GBW03110), and obtained results in consistent with the certified values, the RSD(n=9) was 0.32%～0.81%. By the analysis of the certified reference material of gypsum (GBW03111), there was no significant difference between this method and the routine gravimetric method of BaSO4. Recovery rates obtained by standard spike method were in the range of 96.4%～104.0%.

high frequency infrared carbon sulfur analyzer;gypsum mine;sulphur trioxide

2017-02-22;

2017-04-21.

王娜(1985-)，本科，主要研究領(lǐng)域?yàn)榛瘜W(xué)分析，E-mail：314892011@qq.com.

O657.3

B

1006-3757(2017)02-0120-04

10.16495/j.1006-3757.2017.02.009