用ICP—AES法同时测定生铁中的硅锰磷铬镍铜钛含量

５６　福建分析测试Ｆｕｊｉａｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ＆Ｔｅｓｔｉｎｇ　用ＩＣＰ－ＡＥＳ法同时测定生铁中的硅锰磷铬镍铜钛含量　丁见福　（福建三安钢铁有限公司质计部理化检测科，福建　泉州　３６２４１　１）　摘要：采用硫酸一盐酸一硝酸混合酸溶解试样，标准物质为参照，用电感耦合等离子体发生光谱法同时测定生铁中　的硅、锰、磷、铬、镍、铜、钛含量，结果表明，该方法的测定值与标准值吻合，方法简便快捷，精密度和准确度较高，可　为企业质检提供参考，用于指导生产。　关键词：电感耦合等离子体发射光谱；生铁；硅；锰；磷；铬；镍；铜；钛　中图分类号：０６５７．３文献标识码：Ａ文章编号：１００９—８１４３（２０１５）０６—００５６－０４　Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－８１４３．２０１５．０６．１３　Ｕｓｅ　ＩＣＰ—ＡＥＳ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃｏｎ，ｍａｎｇａｎｅｓｅ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，　ｃｈｒｏｍｉｕｍ，ｎｉｃｋｅｌ，ｃｏｐｐｅｒ　ａｎｄ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｉｎ　ｃａｓｔ　ｉｏｎ　Ｄｉｎｇ　Ｊｉａｎ—ｆｕ　（Ｆｕｊｉａｎ　Ｓａｎａｎ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，ｑｕａｌｉｔｙ　ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｑｕａｎｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ　３６２４１１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩＣＰ—ＡＥＳ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃｏｎ，ｍａｎｇａｎｅｓｅ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｃｈｒｏｍｉｕｍ，ｎｉｃｋｅｌ，　ｃｏｐｐｅｒ　ａｎｄ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｉｎ　ｃａｓｔ　ｉｏｎ，ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｗａｓ　ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ　ｂｙ　Ｈ２ＳＯ４一ＨＣ１一ＨＮＯ３　ｍｉｘ　ａｃｉｄ，ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｗａｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｖａｌｕｅｓ．Ｉｔ　ｉｎｄｉ－　ｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＩＣＰ—ＡＥＳ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｇｕｉｄｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｂｕｔ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｃｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＣＰ—ＡＥＳ；ｃａｓｔ　ｉｏｎ；ｓｉｌｉｃｏｎ；ｍａｎｇａｎｅｓｅ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ；ｃｈｒｏｍｉｕｍ；ｎｉｃｋｅｌ；ｃｏｐｐｅｒ；ｔｉｔａｎｉｕｍ　硅、锰、磷、铬、镍、铜、钛等是生铁中的常见元　素，对这些元素的测定，国家标准和一些经典的化　学分析方法常采用光度法、容量法、重量法、原子吸　收法　Ｉ和光电直读光谱法口　，其中化学分析方法操作　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＩＣＰ—ＡＥＳ）具有操作简单、分析速度　快、化学干扰少，检出限低、精密度高等优点，近年　来应用日益广泛。本文对生铁试样的前处理及ＩＣＰ　光谱仪上同时测定硅、锰、磷、铬、镍、铜、钛做了一　些研究和探讨，通过对标准样品的分析，取得了较　繁琐、分析流程长、消耗试剂多、成本高，不适合现　代企业检测与品质管理的要求　。而原子吸收法虽　然能分析部分元素，但试样前期处理过程复杂，对　分析试剂要求高，且不能同时测定。直读光谱只能　分析块状金属，而且要求表面光洁且具有一定的致　好的结果，满足现代企业产品品质检测的需要，可　以用于指导生产。　１　实验部分　１．１　主要仪器及工作参数　密程度；直读光谱的前处理比较简单，所以分析速　度快，可以作为生产的质量中间控制环境，但是分　析结果不能用作仲裁，因此直光电读光谱最适合炉　７１５一ＥＳ型全谱直读等离子发生光谱仪（Ｖａｒｉａｎ　公司生产，美国）。　仪器工作参数：样品导人参数设置：进样延时：　前快速分析　。由于电感耦合等离子体原子发射光　谱法（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ　Ａｔｏｍｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　收稿日期：２０１５—７—２１　作者简介：丁见福（１９８６一），男，助理工程师，从事理化检测工作，Ｅｍａｉｌ：５４７５０６２８０＠１６３．ｅｏｍ　丁见福：用ＩＣＰ—ＡＥＳ法同时测定生铁中的硅锰磷铬镍铜钛含量　５７　３０ｓ；泵速：１５ｒｐｍ；清洗时间：１０ｓ。读数次数：３。功　度和稳定性有明显的影响，本文通过对激发功率、　等离子流量、一次读数时间等进行试验研究，选定　的分析条件见表１。　２．２样品处理条件的确定　率、等离子气流量、辅助气流量、雾化器压力、观察　高度、一次读数时间、观测方向、仪器稳定延时等参　数通过试验选择。　元素分析谱线根据Ｖａｒｉａｎ公司产品说明书关　于仪器谱线表推荐，选择背景低、信噪比高、灵敏度　大的谱线为分析谱线。硅、锰、磷、铬、镍、铜、钛的　分析谱线分别为：２５１．６１１、２７９．４８２、２１３．６１８、　２６７．７１６、２３１．６０４、３２７．３９５、３３６．１２２　ｎｍ。　用硝酸溶解样品时，溶解速度慢，硅和锰的谱　线强度较低　；用硝酸和盐酸的混合酸溶样时磷元　素的强度低，且硅元素不易溶解；生铁中的碳含量　较高，用硫酸、盐酸和硝酸的混合酸溶样时碳化物　１．２主要试剂　被破坏，试样元素谱线强度增强，补加适量的过硫　酸铵，可以避免磷化氢的生成、有机磷被破坏、低价　磷化物被进一步氧化、聚磷酸盐解聚嘲，从表２可以　硫酸、盐酸、硝酸混合酸：按体积（ｖ，、，）配制，硫　酸＋盐酸＋硝酸＋水＝５０＋３０＋１　５＋９０５；过硫酸铵溶液：　３０％；亚硝酸钠溶液：１０％，其他试剂均为分析纯；实　验室用水为去离子水；生铁标样为国家标准样品。　试剂均为中国国药产品。　１．３实验方法　看出硫酸、盐酸和硝酸的溶样效果最好，最终确定　硫酸＋硝酸＋盐酸＋水的体积（ｖ／ｖ）为５０＋３０＋１５＋　９０５。　２．３工作曲线的绘制　准确称取０．１０００　ｇ样品于１００　ｍＬ锥形瓶中，加　３０　ｍＬ混合酸、５　ｍＬ过硫酸铵溶液，低温加热溶解试　考虑到使用及购买的方便，本文采用国家标准　样品绘制工作曲线，即国家标准样品与待测试样采　样，若有二氧化锰沉淀析出，滴加亚硝酸钠溶液　（１０％）５滴，煮沸还原二氧化锰并分解过量的过硫　酸铵。冷却，移人１００　ｍＬ容量瓶中，用蒸馏水定　容。再用快速滤纸干过滤，除去溶液中的悬浮物，　滤液用于测定。　用相同的处理方法，用仪器测定强度。工作曲线标　样含量见表３。　将工作曲线标样含量进行相关分析，得到各元　素相关系数见表４。从表４可见该工作曲线中硅、　锰、铬、镍、铜和钛的相关系数（ｒ）大于０．９９９；磷在生　铁中属于微量元素，且光谱强度低，所以相关系数　一２结果与讨论　２．１　仪器工作参数的选择　般可以维持在０．９９８左右。　按本文实验方法和选定的测量条件，测定空白　２．４检出限和测定下限　ＩＣＰ—ＡＥＳ法工作参数的选择对被测元素的强　表１仪器工作参数表　硝酸　标样１　标样６　标样１　４５５．１　１４７０．４　４４９．２　１５９０．７　２３９．５　１７．６　４５．２　１７．１　溶解速度慢　溶解速度慢　ｓｉ的ｒ值低　９９５．３　２３３．２　盐酸＋硝酸　标样６　标样１　９７４．５　３４８．５　１４３１．０　４４．６　２２．３　ｓｉ的ｒ值低　正常　正常　６５６．０　２４９０．１　硫酸＋盐酸＋硝酸，补加过硫酸铵　标样６　５６．１　５８　福建分析测试技术交流　２０１５，２４（６）　溶液１Ｏ次，以测定结果的标准偏差３倍作为检出　限；１０倍作为测定下限，结果见表５。　由表５看出，除了由于磷在生铁中属于微量元　工作参数的选用等进行了试验，实现了对生铁中　素，且光谱强度低，故其检出限为０．０２５％ｏ（检测下限　为Ｏ．２５％ｏ），其余金属元素的检测限均小于０．０２％０　（检测下限小于为０．２％ｏ），所以本方法的检出限和测　定下限较低，完全能够满足日常分析要求。　２．５准确度和精密度　选取两个标准样品，作精密度试验（ｎ＝ｌ１），结　果见表６。　由表６可见，本试验方法的相对标准偏差均小　于３％，说明方法的精密度良好；测定值与标准值吻　合，说明方法的准确度良好。　将测定值与标准值进行相关分析，结果见图１，　合金铸铁ＹＳＢＣ３７０２４—０９的测定值与标准值相关系　数为０．９９７４，高磷铸铁９１２０的测定值与标准值相关　系数为０．９９９９，均达到极显著水平。再将这两种生　铁的测定值与标准值分别进行配对ｔ检验，结果均　显示测定值与标准值无显著性差异。对于合金铸　铁ＹＳＢＣ３７０２４－０９，ｔ＝０．５５１８，　＝６，Ｐ双尾＝０．６００９；　对于高磷铸铁９１２０，ｔ＝０．４４，　＝６，Ｐ双尾＝０．６７５３。　３结论　本方法对生铁样品溶解、谱线选择、ＩＣＰ—ＡＥＳ　表３工作曲线标样含量　标准值　％　图１　测定值与标准值相关性，”表示极显著水平　（Ｐ＜０．０１）　单位：％　检出限　测定下限　０．００１４　０．０１４　０．００１２　０．０１２　０．００２５　０．０２５　０．００１２　０．０１２　０．００１５　０．０１５　０．００１６　０．０１６　０．００１６　０．０１６　２０１５，２４（６）　丁见福：￣ＪＩＣＰ—ＡＥｓ法同时测定生铁中的硅锰磷铬镍铜钛含量　５９　表６　ＩＣＰ－ＡＥＳ检测精密度实验结果　单位：％　硅、锰、磷、铬、镍、铜和钛的多元素同时测定，与《钢　【３】刘钢耀，周景涛，安静．ＩＣＰ—ＡＥＳ法测定生铁及铸铁中十元　铁及合金化学分析方法标准汇编》中的丁二酮肟分　素【ｊ】．包钢科技．２００８，３４：７３～７５．　光光度法测定镍含量　１和高氯酸脱水重量法测定硅　［４】廖红梅，黄云华，陈宇平．电感耦合等离子体原子发射光　含量Ｉ８　等方法相比，采用ＩＣＰ—ＡＥＳ具有操作简单、分　谱法同时测定生铁中硅锰磷砷锑锡［Ｊ】．福建分析测试，　析快速且具有一定的精准度和准确度，测定值与标　２０１０，１９（２）：８０～８２．　准值一致，在实际分析中有实用的价值，可为现代　［５】辛仁轩．等离子体发射光谱分析【Ｍ】．北京：化学工业出版　社，２０１０：２０３～２０４．　企业的产品品质检测和生产管理提供应用。　［６】张小康，张正兢．工业分析［Ｍ】．北京：化学工业出版社，　参考文献　２００４：１５７—１５８．　［７】中国标准出版社第五编辑室．钢铁及合金化学分析方法　［１】ＧＢ／Ｔ２２３．６４—２００８．钢铁及合金锰含量的测定火焰原子吸　标准汇编［Ｍ】．北京：中国标准出版社，２００８：２７９　２８８．　收光谱法［ｓ］　［８】中国标准出版社第五编辑室．钢铁及合金化学分析方法　【２］ＧＢ／Ｔ４３３６－２００２．碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光　标准汇编［Ｍ】．北京：中国标准出版社，２００８：４４３～４４８．　谱分析方法【ｓ］