ICP-OES法测定包芯线喂料金属钙中铜、镍、铝、铬、锰、硅、铁、镁

年季强,周 强,朱春要,陆娜萍

（江苏省（沙钢）钢铁研究院分析测试中心，江苏 张家港 215625）

ICP-OES法测定包芯线喂料金属钙中铜、镍、铝、铬、锰、硅、铁、镁

年季强,周 强,朱春要,陆娜萍

（江苏省（沙钢）钢铁研究院分析测试中心，江苏 张家港 215625）

研究利用ICP-OES法测定钙铁包芯线喂料金属钙粒中铜、镍、铝、铬、锰、硅、铁和镁等杂质元素的含量，替代以化学法分别单独测定上述元素。将金属钙粒从钙铁包芯线中剥离后筛分，立即用1+1硝酸溶解，采用基体匹配法制作校准曲线，在选定的分析谱线和仪器参数条件下测量，并考察试样的制备条件及称样量对测试结果的影响。该方法相对标准偏差为0.21%～12.5%，回收率90.0%～110%，操作简便、快速、准确度高,可满足日常检测要求。

电感耦合等离子体原子发射光谱法；钙铁包芯线；喂料；金属钙粒；杂质元素

0 引 言

钙铁包芯线作为炼钢生产过程中进行钙处理的一种高效的终端精炼技术手段，能很好地满足钢水脱氧、脱硫，改变夹杂形态，促进夹杂物的上浮，减少连铸时水口结瘤的作用，从而净化钢液，改善钢水的可浇性[1-2]。为保证钙铁包芯线的质量，稳定生产操作，提高产品质量，降低生产成本，需要对钙铁包芯线中金属钙粒的纯度进行准确地测定。

金属钙根据其生产工艺的不同主要分为两大类：将CaCl2电解得到的钙称为电解钙；用铝热法生产的钙称为还原钙。因制备方法不同，引入的杂质也有所不同[3-4]。根据金属钙及其制品[3]和金属钙分析方法[4]要求，金属钙中杂质元素硅、铝采用分光光度

法，铁、镍、铜、锰、镁等采用原子吸收光谱法测定。光度法测定铝元素含量时，需萃取分离杂质元素，然后经萃取富集后才能达到测试方法的测试范围，试样前处理非常繁琐，且容易带来污染或损失，铁、镍、铜、锰、镁虽能在同一溶液中配制校准溶液，但原子吸收法测试时，不能同时测定，每次都需要更换阴极灯，多次建立校准曲线，造成测试时间较长。ICP-OES法则可以做到多元素同时测定，具有操作简单、分析速度快、检出限低、线性范围宽、结果准确可靠等特点，已经成为一种广泛采用的常规分析方法。本文建立了钙铁包芯线的取样、制样及ICP-OES法测定金属钙粒中8种常见杂质元素的方法[5-8]。

1 试验与方法

1.1 试剂与仪器

于是，李公甫又多了一个儿子……替别人养孩子，难的并非是一粥一饭，而是轻重拿捏。既不能把他当作自己的亲生骨血来教训打磨，又不能当成外人任由他随意发展。这个度，还真不是每个人都能把握好的。

2.3 称样量

仪器：美国热电全谱直读等离子体发射光谱仪（ICAP6300-ICP-OES），仪器的最佳工作条件见表1；超纯水发生器（Milli-Q Synthesis MILLIPORE，USA）。

1.2 样品制备

1.2.1 取样

2.5 加标回收率

1.2.2 样品溶解

钙是金属钙粒中主要元素，因此钙的谱线干扰是影响其他元素测定结果的主要原因。分别配制铁、镍、铜、锰、镁、硅、铝，铬标准溶液，并测量，根据谱线强度及峰型，选择灵敏度高、光谱干扰少的谱线作为分析谱线。因基体元素钙属于非富线元素，光谱谱线较少，且光谱背景较低，对分析元素的干扰也较少；本文采用基体匹配法制作校准曲线，可进一步消除谱线干扰。各元素推荐分析谱线见表4。

1.3 校准曲线

准确称取25.000 g基准碳酸钙于400 mL聚四氟乙烯烧杯中，加少量水，缓慢加入100mL硝酸（1+1）溶解，加热煮沸，冷却后，转移至250 mL塑料容量瓶中，定容，摇匀。分别移取25.00mL基准钙溶液于8个100 mL塑料容量瓶中，此校准溶液中基体钙为10.0mg/mL。然后按表2分别用镁、铜、硅、铁、铝、镍、铬和锰标准储备溶液配制校准溶液，用空白及标样1～5制作校准曲线，标样6和7用于验证，结果见表6。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线的线性范围、相关系数及检出限

分别快速称取1.000，7.500，12.500 g的试样各3份放入400mL聚四氟乙烯烧杯中，按“1.2.2”步骤进行处理。为使基体钙的浓度匹配，选择合适的稀释比例，定容，摇匀。用ICP测定其中的杂质元素含量，结果见表5。金属钙的电极电位φ°Ca2+/Ca=-2.87V，具有很强的还原性。在空气中暴露10min以上，即被氧化成灰黑色。表5实验数据表明：取样量不同，试样中镁、铁、铝元素含量测定结果相差较大，其他成分结果基本一致，因此称样量对试样中部分元素测定结果有影响。故本文在制取试样时，迅速取样并采取大量称量试样溶解测试，使试样具有代表性，减少试样氧化和吸水过程，测定结果稳定一致。由于包芯线中主要是铁粉和钙粒，铁粉粒度较小，容易沾染在钙粒表面，曾尝试用丙酮洗涤钙颗粒表面的铁粉，洗涤后钙粒表面很快发黑，因为钙的化学性质非常活泼，很容易被空气氧化及吸收空气中的水分，加速氧化过程。最后选用毛刷刷去金属钙粒表面的铁粉。

笔者认为，作为人类文明的重要构成，社会管理是一个可以进行描述的历史事实，应该从历史、问题出发，努力呈现具体管理文化赖以生成的历史语境、现实处境，以此为基础把握具体管理模式的深层构架，并从当代社会的管理问题与管理需要出发，理解不同文明背景下、不同样态的管理文化的汇通基础，进一步探索不同文明背景下、不同样态的管理文化的汇通可能。

2.2 基体匹配和分析线选择

快速称取12.500 g金属钙粒于400 mL聚四氟乙烯烧杯中，盖上表面皿，从杯嘴缓慢加入50mL水，反应平稳后，再加入80mL HNO3（1+1），待剧烈反应停止，置于低温电炉上加热至试料溶解，取下冷却至室温，转移至250 mL容量瓶中，定容，摇匀，作为母液；若试样分解不完全，可加入少许盐酸或过氧化氢后加热至试样溶解完全，溶液清亮。移取母液20.00mL于100mL塑料容量瓶中定容，摇匀。

试剂：硝酸（1+1），盐酸（1+1），过氧化氢，优级纯；实验用水均为超纯水（电阻率＞18MΩ·cm）；氩气纯度大于99.99%；标准储备溶液：镁、铜、硅、铁、铝、镍、铬和锰（1.000mg·L-1），购自国家标准物质研究中心，用时按比例分别稀释到：Mg、Fe、Al 100μg·mL-1；Si、Mn 20μg·mL-1；Cu、Ni、Cr 10μg·mL-1。

互联网给高校学生管理工作提供了便捷，提升了辅导员的工作效率；但互联网具有双刃剑效应，我们要以正确的态度看待互联网，充分利用互联网优势来创新学生管理工作。

根据金属钙中各元素的含量范围配制6个标准系列溶液，确定各元素的测定范围，考察线性回归相关系数。在给定的仪器工作条件下，用空白溶液和标准溶液绘制工作曲线，并对空白溶液测定11次，计算其标准偏差。以3倍的标准偏差为其检出限，并把检出限的5倍定义为测定下限，结果见表3。用本文建立的方法制作校准曲线，线性相关性都大于0.9995。

2.4 精密度和准确度

分别对标样6、标样7以及样1和样2进行6次测定，结果见表6。对比标样6和标样7测定结果，测定结果与实验设计元素含量相吻合。对样1和样2进行测定，相对标准偏差为0.21%～12.5%。

对实物的操作，如刻度尺、钟表、天平、量筒、温度计、电路器材等，课前在网络平台上发布具体的操作步骤，学生在课前可以进行学习和了解，在课上通过小组讨论和合作探究，每个人都可以实操，组员之间相互纠正。对比较难学的电路部分，可以提供真实器材，让学生动手做，为了体验真实情境，老师可以在课件中加入虚拟电路实验，让学生沉浸在情境中,帮助学生理解和应用。

钙铁包芯线中的金属钙粒具有很强的还原性，在空气中暴露10min以上，样品表面变成灰黑色，即被氧化。目前，还没有统一的钙铁包芯线取样方法。为保证测定试样具有代表性，经多次试验后，将新制取的钙铁包芯线头部用钢丝钳剪去至少20 cm以上，然后再在剩余的部分剪下约10～15cm的几段，将其中的金属钙粒和铁粉全部倒入直径为1 mm的样品筛中进行筛分，用毛刷刷筛分到的金属钙粒，去除表面的铁粉，最后迅速装入密封袋中储存，立即准确称取试样进行溶解测定，整个过程不超过5min。

本文建立了一种测定金属钙中铜、镍、铝、铬、锰、硅、铁和镁等杂质元素含量的ICP-OES方法。该方法比国标方法[4]简便、快速，且分析精密度和准确度高，是一种可靠的炉前检测方法。通过对样品制取条件、称样量等实验条件的探索研究，初步分析了样品前处理过程对试验结果的影响，结果显示快速取样和大量称量溶样能有效减少样品氧化和吸水变质，使测定结果保持稳定。

相思病得在心肺上 At heart, bitterness I’m painfully suffering

3 结束语

选择样1和样2加入适量各元素标准储备溶液，测定各元素的回收率，结果见表7。由表7可知，回收率90.0%～110.0%，方法的准确度良好。

溢洪道下部土壤水分转化为冰并且在冻结时被挤压到不饱和区上，导致膨胀的冻土对溢洪道产生压力。当地下水位达到季节性冻结层的底部时，开始受到孔隙压力，直到溢洪道后侧完成冻结。用式(3)～式(7)近似表示：

[1]吴健鹏，王金，于学斌.冷镦钢钙处理工艺研究与应用[J].炼钢，2009，25（1）：4-7.

[2]杨兆林，宋超.钙铁包芯线的制作及其在钙处理中的应用[J].安徽冶金，2009（2）：33-37.

他声音低沉得像个真正成熟的大人，稳健的脚步一步步撕开我记忆中的黑幕，那条路在我颠倒的视线里渐渐清晰明了。

由表1可知，路面经过冷补沥青修补料处治后，其抗滑性能可满足道路行车安全要求。该高速公路坑槽修补路面经过1年使用后，其表面骨料在行车荷载的作用下逐渐被磨光并趋向稳定，摩擦系数BPN均满足规范中对高速公路沥青路面摆值＞45的要求。

[3]GB/T 4864—2008金属钙及其制品[S].北京：中国标准出版社，2008.

该监控软件已经在少数台站进行业务试运行,在运行过程中,程序的主要功能运行良好。首先能够完成常规的报文传输监控功能,试运行阶段遇到的报文上传中断情况均及时发出报警。特别是在夜间不守班期间,报文监控功能发挥了很大的作用。例如8月14日凌晨03:55湖州站土壤水分中心站软件突然自动关闭,造成04时整点文件未及时上传,监控软件于4:04发出短信报警,值班员及时到达值班室处理,在规定时间之前上传了文件,未造成逾限报。其次是双套站数据对比效果明显,能及时发现传感器故障。此外,值班员对软件其他的功能也比较满意,试运行期间软件制作的气候概况与人工基本一致,未发现算法的错误。

[4]GB/T 10267—1988金属钙分析方法[S].北京：中国标准出版社，1988.

[5]符延发，王银妹，冯爱南.ICP-AES法测定金属钙中多种杂质元素的含量[J].光谱学与光谱分析，1984，4（6）：49-55.

[6]周桂海.EDTA滴定法测定钙-铁包芯线中金属钙[J].梅山科技，2008（3）：41-42.

[7]杨立霞，刘淑萍，吴培.EDTA滴定法测定钢包喂铁钙包芯线中钙[J].冶金分析，2005，25（1）：71-73.

[8]张瑞霖，赵艳兵，王琳.ICP-AES法测定金属钙中铁、镍、铜、锰、镁、硅、铝[J].山西化工，2012，32（2）：40-43.

Determination of Cu，Ni，Al，Cr，Mn，Si，Fe and Mg in calcium-iron cored wire feedstock of metallic calcium by ICP-OES

NIAN Ji-qiang，ZHOU Qiang，ZHU Chun-yao，LU Na-ping
（Analysis&Characterization Center，Institute of Research of Iron&Steel，Jiangsu Province/Sha-Steel，Zhangjiagang 215625，China）

The method for determination of copper，nickel，aluminum，chromium，manganese，silicon，iron and magnesium in calcium-iron cored wire feedstock of metallic calcium was researched with ICP-OES.The conventional chemical method could be replaced for the complexity of separate element measurement.The stripped metallic calcium particles from calcium-iron cored wire were immediately dissolved with 1+1 nitric acid.The calibration curve was prepared by matrix matching method，and the sample was measured under the condition of distinct spectral lines and instruments parameters.Based on the preparation conditions，the sample quantity of sample was established.The relative standard deviation was in the range of 0.21%to 12.5%and the recovery was between 90.0%to 110%.The result showed that the proposed method was simple，rapid and accurate，which can be suitable for routine test requirement.

ICP-OES；calcium-iron cored wire；feedstock；metallic calcium；impurity

O659.21；O657.31；TF111.3；TF803.13

：A

：1674-5124（2014）04-0060-03

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.04.015

2013-08-17；

：2013-10-09

年季强（1982-），男，安徽蚌埠市人，工程师，硕士，主要从事冶金湿法分析工作。