火花直读光谱法快速测定铜阳极板中硫含量

2024-01-22朱海燕尹文梅杨晶丽吴汾

品牌与标准化 2024年1期

朱海燕尹文梅杨晶丽吴汾

【摘要】本文用火花直读光谱法测定铜阳极板中硫含量，分析了火花直读光谱仪检测铜阳极板的最佳预燃时间、最佳曝光时间、工作曲线范围、分析波长等仪器条件参数，同时对铜阳极板试样加工制备方法、曲线校正方法、样品均匀性进行了研究，通过有证标准样品测定和红外碳硫法分析比较，对该方法准确度进行验证，同时进行了精密度实验。结果表明该方法精密度、准确度良好。采用该方法有效缩短了分析检测时长，实现了阳极板中杂质元素的一次测定，满足生产控制要求。

【关键词】火花直读光谱法；铜阳极板；硫含量

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.003

Rapid Determination of Sulfur Content in Copper Anode Plate by Spark Direct Reading Spectroscopy

ZHU Haiyan， YIN Wenmei， YANG Jingli， WU Fen

（Guangxi Jinchuan Nonferrous Metals Co.， Ltd.， Fangchenggang 538002， China）

Abstract： In this article，the spark direct-reading spectrometer was used to conduct analysis the sulfur content for copper anode， choose the best spark direct reading spectrometer detecting copper anode precombustion time， the best exposure time， scope of work curve， analysis instrument condition parameters such as wavelength， at the same time for copper anode plate sample processing and preparation methods and calibration curve method， the uniformity of the sample were studied， through a standard sample. The accuracy of the proposed method was verified by comparing with infrared carbon-sulfur method， and the precision experiment was carried out. The results show that the precision and accuracy of the proposed method are good. This method can effectively shorten the time of analysis and detection， and realize the determination of impurity elements in the anode plate， which meets the requirements of production control.

Keywords： spark direct-reading spectrometer；copper anode plate；sulfur content

铜阳极板是以铜精矿为原料熔炼的铜中间产品，是电解法生产阴极铜的原料。火花直读光谱法因其快速的检测速度和同时检测多种元素的能力，在鋼铁、有色等冶金行业得到广泛应用[1]。在阳极铜的生产过程中，其杂质元素都会出现强烈的化学和物相变化，对阳极钝化、阴极铜质量、电解液净化以及从阳极铜中回收有价元素等方面产生重要影响[2]。铜阳极板是以铜精矿为原料熔炼的铜中间产品，在还原处理时需要进行控制分析。成品对硫、铅、锌、镍、锑、砷等杂质元素有指标要求[3]。因此，快速准确地分析铜阳极板中各杂质元素的成分显得尤为重要。目前，我们采用火花直读光谱法测定铜阳极板中等铅、锌、镍、锑、砷等杂质元素，铜阳极板中硫的分析采用高频红外碳硫仪进行分析。本文对火花直读光谱法测定铜阳极板中硫进行了相关研究，对日常样品进行了分析，结果表明其精密度和准确度均能满足生产控制要求。

1.1仪器设备

火花直读光谱仪；氩气净化机；液氩，氩气纯度大于99.998%，氩气工作压力为0.60 MPa；台式车床。

1.2实验方法

1.2.1试样制备加工

粗铜在阳极炉熔炼过程中，达到工艺控制放铜条件时，从阳极炉放铜口取出液体铜倒入专用模具中，一次浇铸成圆柱状试样，浇铸过程中要避免产生气泡，待铜液自然冷却凝固后脱模。

采用车床加工样锭，对样品表面进行车切，切削样锭表面氧化皮和上下表面毛边、飞刺，制出表面光洁平整且无气孔的待测面，加工时应防止试样过热氧化[4]。

1.2.2仪器分析参数

仪器开机预热达到可进行检测的条件后，先对光谱仪进行描迹、标准化校准。因为在直读光谱仪使用过程中，温度、湿度、氩气压力、振动等变化会使谱线产生位移，透镜污染、电极沾污、电源波等也均会使校准曲线发生平移或转动，所以要用随机提供的系列标准样品（SUS RC11、SUS RC12、SUS RC14）对校准曲线的漂移进行修正。本方法选用火花直读光谱仪分析程序，采用仪器已建立的测纯铜的CU-10方法。该校正曲线依靠多年累积的国际标样库，每条曲线均有几十块标样建立，仪器和曲线本身的设计可以排除重叠干扰和基体的干扰。另外，阳极板杂质元素含量范围一般都比较小，光谱干扰的影响可以忽略[5]。按表1选择测量工作条件。

1.2.3类型标准化校准

在实际工作中，由于分析试样和标准样品的冶金过程和某些物理状态存在差异，常使校准曲线发生变化。通常标样多为锻造和轧制状态，而分析样品为浇铸状态。为了降低试样冶金状态变化对分析结果的影响，并提高分析生产试样的准确性，本研究使用一种与分析试样的化学成分、冶金过程和物理状态相接近的类型标准化样品，对生产试样的测量结果进行类型标准化校准。

本次实验选用元素含量位于校准曲线含量范围之内，并且与分析样品的含量接近的不同炉次的生产试样作为类型标准样品。该样品采用相同的试样加工制备方法制出待测面后，再经车床将该样品部分切削成屑状，屑状样品用高频红外碳硫法进行定值，样锭用于火花直读光谱分析。

在直读光谱仪CU-10分析下，将选用的类型标准样品加入标样库，输入测定的标准值，调用类型标准化程序，进行类型标准化校准。类型标准化样品含量见表2。