红外碳硫仪测定矿石中高含量硫

王存月，宫志爱

（天津天钢联合特钢有限公司，天津 301500）

燃烧容量法或者是重量法历来是作为检测高含量样品中的硫的重要方法，虽然测量结果具有一定的准确性，然过程繁杂，检测时间相对较长，无法开展大批量样品快速准确检测业务。红外吸收法检测速度快速，过程简单，检测结果准确，不过按照标准称量，碳硫测定仪只能测试出3%的硫含量，准确度还需要进一步完善[1]。因此研究红外碳硫仪对矿石中高含量硫的测定十分必要。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器设备选用的是无锡市高速分析仪器有限公司生产的HIR-944型的红外碳硫仪和HWF-900B高频感应燃烧炉。纯铁助熔剂(C型)；钨粒助熔剂(300μm～830μm)；锡粒助熔剂；材字304碳素钢；SiO2(99.99%)；GBW系列标准物质；Na2CO3(AR)；ZnO(AR)；BaCl2(AR)；AgNO3(AR)；甲 基 橙 ；HCl(AR)；乙醇(AR)。

1.2 实验方法

在1000℃的高温且干净的马弗炉之中将瓷坩埚烧上4个小时，然后待其自然冷却，最后在备用好的干燥器之中将其进行保存。调试好相关仪器参数：氧气分压设置为0.2MPa，顶氧的流量设置为1.0L/min，分析气流量设置为3.0L/min。

当仪器参数设定完毕后，将仪器设备打开，并确保该仪器设备得以稳定0.5h，然后将0.25g的纯铁添加到坩埚中，并将样品加入其中，最后再运用0.25g的纯铁和1.40g的钨粒覆盖在其中，最后在燃烧炉中进行检测作业。重量法则参考相关规范标准展开即可[2,3]。

2 结果与讨论

2.1 检测池选择

运用单点校正法来进行实验，相关参数依据默认值，并总共分析40s的时间，然后对于含硫10%～30%的未知样品，分别运用低硫检测池和高硫检测池来进行检测，同时比对重量法的检测结果，以便于确定最佳的检测池[4]。分别运用304碳素钢来单点校正低硫检测池，GBW07268来对高硫检测池进行单点校正。检测结果如表1所示，结果可知：称样的重量直接影响到低硫检测池最终的硫含量结果，称样量越少，则检测出来的硫含量越高，但是和重量法相比较，其检测结果依然较低。而称样量的多少对于高硫检测池的结果影响并不大，且检测结果十分接近重量法，不过检测的平行性并不佳。相对来说，运用高硫检测池进行硫检测更为适宜。

表1 不同检测池与重量法结果对比

2.2 称样量选择

实验条件同上，并称量0.0200g～0.0700g的样品，每一个重量都要分别测量10次，并将RSD和RE值进行对比分析，最终选取能够释放出最多S元素的称样量，并将该称样量作为最佳称样量。开始检测作业前，首先称样0.0400g～0.0500g的样品，并运用GBW07268作为校正仪器，最终的检测结果相对较低。并设置称样量和检出值的平均值为曲线，结果可见：当称样量为0.0400g时，甚至更高时，检测出来的硫含量值最低，也就是说，对于含硫为30%左右的样品而言，若称重量过大，就无法得出最终精确的检测值。而当称样量在0.0200g的时候，检出值相对较低，这也说明了，当称重量太低的时候，也无法得出准确的检测结果。综合各种要素来看，当称重量为0.0300g的时候，检测的准确性最佳。

2.3 燃烧时间选择

选择高硫检测池，单点校正办法，样品称重量确定为0.0300g，燃烧时间调整为30s～45s，相关参数则采用默认值即可，同样对最终的RSD和RE进行对比，选取可以确保S元素得以最佳释放的燃烧时间。开始检测之前，首先称重0.0300g的样品，当燃烧时间确定为40s的时候，其最终的检测结果偏低，也就是说，选择40s的燃烧时间，根本无法实现硫的完全释放。而当燃烧时间为50s的时候，已经达到了检测仪器的极值，导致仪器进行报警。综合对比分析各项要素，最终确定最佳的燃烧时间应为40s～45s。

2.4 助熔剂选择

实验条件同上。首先在检测仪器中添加0.25g左右的铁粉，然后在添加0.0300g的的样品，紧接着将0.25g的铁粉加入其中，最后再添加1.40g左右的钨粒。然后可以考虑将0.80g左右的锡粒添加在助熔剂中，并对两种助熔剂条件的样品进行检测。

当添加锡粒后，能够显著增加测定值，未能对平行性进行有效的未改善，且锡粒燃烧之后会产生较大的灰尘，需要将炉腔进行定期的清理，工作量相对较大。因此最终确定不再助熔剂中添加锡粒。

2.5 校正曲线选择

实验条件同上。同样选择称重样品量为0.0300g，同时进行单点和多点曲线的构建，并分别将几种标准物质进行5次检测，最终确定最佳的校正曲线。结果可知，运用多点校正，RSD的检测结果相对于单点校正来说更佳，检测的范围也显著提高。因此最终确定选用多点校正曲线。

2.6 SiO2固体研磨稀释

运用SiO2来对其进行稀释，其纯度可以选用99.99%，并采用玛瑙钻钵研磨硫化矿样品大约30min左右，样品的称重量保持在0.0400g～0.0500g的范围之内，相关参数均采用默认值，分别测试11次，具体结果如表2所示：

表2 加SiO2稀释检出结果

由表2可知，运用稀释法，其检测的精密度并不佳，可能由于未能均匀研磨，稀释的倍数过大，样品称量时存在一定的误差。加之该检测方法步骤繁多，误差较大，不宜采用该检测方法。

2.7 精密度和准确度

选择高硫检测池进行检测，且运用多点校正办法，同时设定的燃烧时间为45s，称样的样品量确定为0.0300g，相关参数全部运用默认设置，样品的检测需要超过11次。

2.8 方法对照实验

按照设置好的条件，进行未知样品的检测，总共测试5次，并和重量法的检测结果进行比对分析。结果显示，运用设置条件进行检测后，针对含硫量在10%～35%左右的样品来说，其检测的RSD值都比2%要小，相较于重量法检测出来的3%左右的RE值来说，该检测方法得到的检测结果基本满意。

综上所述，矿石产品中含有多种成分，其中硫成分是十分重要的一种成分，对其准确检出十分必要。文章主要探讨了高频红外碳硫仪在检测高含硫样品的实际检测效果，运用高硫检测池，并采取多点校正办法，燃烧的时间确定为45s，样品的称样量确保为0.0300g，其他参数按照默认设置。并将检测结果和重量法检测结果进行比对，可知，检出的RSD和RE值都较为满意。可见，该检测方法用于检测矿石中的高含硫成分是可行的，其检测成本相对较低，检测速率较快，值得推广应用。