晏高華 楊浩義

(湖北省機電研究設計院，武漢 430070)

碳酸鍶是一種重要的無機化工原料。由于碳酸鍶對X射線及其它射線的吸收作用[1]，廣泛應用于光學玻璃的制造，如彩色顯像管、顯示器、工業(yè)監(jiān)視器等。碳酸鍶還可作為制備磁性材料鐵酸鍶和高檔電子陶瓷的原料。在陶瓷中加入碳酸鍶作配料可減少皮下氣孔，擴大燒結范圍，增加熱膨脹系數(shù)。此外，碳酸鍶還廣泛用于高介電材料、壓電材料、涂料的制造以及糖的精制和金屬鋅的精煉等[2]，其用途涉及電子信息、化工、輕工、陶瓷、冶金等十多個行業(yè)。由于其純度將直接影響應用效果和相關產品質量，因此有關標準[3，4]對碳酸鍶中硫等雜質的含量作出了較嚴格的限制。

目前測定碳酸鍶中硫含量的標準分析方法有重量法[3]和返滴定法[4]，但這些方法分析流程長、操作繁瑣。因此，建立操作簡便、快速、準確的方法以滿足生產的需求十分必要。

高頻紅外碳硫分析儀已廣泛應用于金屬、非金屬材料中碳、硫的測定，對與鍶同族的化合物產品碳酸鋇和石灰石中硫的測定也有相關報道[5，6]。筆者嘗試用高頻爐燃燒-紅外吸收法測定碳酸鍶中的全硫，由于水分對硫的測定有較大干擾[7]，因此筆者探討了干基碳酸鍶的測定。針對碳酸鍶是非電磁感應物質，呈粉末狀、質輕、含碳量高，所以樣品在燃燒時難以產生較大的電磁感應渦流，同時粉末狀樣品具有流動性強、質輕易飛散等特點，筆者重點試驗了各種助熔劑和樣品處理方式對硫釋放率及測定結果的影響。結果表明，按一定順序和比例加入純鐵、錫粒、鎢粒三元復合助熔劑，硫釋放率高且穩(wěn)定，同時以薄鋁片蓋住混合物，樣品不易飛散，稱樣量也有所增加，測定范圍拓寬，測定結果的準確度和重復性更佳。利用有證石灰石標準物質校準儀器，解決了碳酸鍶無標樣校正的問題，該方法用于實際樣品分析，測定結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

高頻紅外碳硫儀：HIR-944B型，無錫市高速分析儀器有限公司；

鎢粒：粒度0.8～1.4 mm，硫含量小于0.000 7%；

錫粒：粒度0.425～0.850 mm，硫含量小于0.002%；

純鐵：屑狀，純度大于99.8%，硫含量小于0.002%；

氧氣：純度不低于99.5%；

薄鋁片(圓形)：純度不低于99.99%，直徑18 mm，厚度0.07 mm，質量約為50 mg；

坩堝：于1 200℃高溫中灼燒4 h，冷卻于干燥器中備用。

1.2 儀器工作參數(shù)

高頻紅外碳硫分析儀主要工作參數(shù)如表1所示。

表1 儀器工作參數(shù)

1.3 實驗方法

試樣分析前，用有證石灰石標準物質校準儀器，結果誤差應在標準物質給定范圍內，采用空白校正；試樣分析時，將坩堝置于電子天平上，加入0.500 g純鐵，去皮；準確稱取約0.100 g試樣，穩(wěn)定后輸入質量，將坩堝取下輕敲使試樣分散均勻；再加入0.300 g錫粒，1.5 g鎢粒均勻覆蓋在試樣上，以薄鋁片蓋在混合物上，壓緊，把盛樣坩堝送入燃燒室燃燒測定，當分析結束時，結果自動扣除空白后直接顯示出硫的百分含量。

2 結果與討論

2.1 取樣量的選擇及樣品加入方式

對碳酸鍶樣品，需對稱樣量進行控制。稱樣量太大會由于樣品獲得熱能不足而導致硫釋放不完全；稱樣量太小，由于缺乏代表性使測定結果精密度難以保證。結合儀器實際情況，分別試驗了稱樣量為10、30、50、100、150、200、250 mg時的試樣結果。試驗結果表明，稱樣量控制在50～200 mg為宜。試驗還發(fā)現(xiàn)樣品與助熔劑的接觸程度和頂吹氧氣流直接影響硫的測定。通過加入樣品后輕敲坩堝，使得樣品平鋪、分散于坩堝中與助熔劑均勻接觸，樣品上層覆蓋薄鋁片避免頂吹氧氣流的影響，硫的測定結果穩(wěn)定。

2.2 最短分析時間和截止值

最短分析時間和截止值是計算機用來判別何時應該結束分析的依據(jù)，由于分析最終結果與釋放曲線的面積積分值成正比，有效地釋放曲線面積對結果的影響非常重要，而面積與截止值和最短分析時間有直接關系，因此設定這兩項參數(shù)比較關鍵。通過觀察時間-相對濃度的吸收峰值，在5 s時出峰，15 s時峰值最大，30 s時基本結束，所以選擇硫元素最短分析時間為35 s，硫截止值設為6。

2.3 助熔劑的選擇及加入順序

對碳酸鍶樣品，為了使其中的硫釋放完全，助熔劑的選擇十分重要。試驗了純鐵、錫粒、鎢粒等常用助熔劑的影響，結果表明，以3種助熔劑同時加入效果較好。加入順序采用純鐵+樣品+錫粒+鎢粒，樣品燃燒充分，硫釋放率高，試驗結果見表2。

表2 助熔劑加入順序的確定

2.4 助熔劑的加入量

為了優(yōu)選三元混合助熔劑最佳用量，固定試樣稱樣量0.050 g，將錫粒、純鐵、鎢粒及比較水平等條件，按三因素四水平進行正交試驗并最優(yōu)化，試驗表明各種助熔劑的最佳用量為純鐵0.5 g、錫粒0.3 g、鎢粒1.5 g。

2.5 鋁片的作用及用量

由于碳酸鍶粉末樣品蓬松、質輕，僅以錫粒、鎢粒覆蓋，存在頂吹氧氣流將部分碳酸鍶樣品吹散而引起燃燒使樣品飛濺，以及測定結果波動的現(xiàn)象。為了解決這一問題，試驗用硫空白值低的圓形純鋁片覆蓋在樣品上，并壓緊試料，結果表明，該法不僅能阻止樣品飛濺，同時也能起到助熔的作用，測定結果更為穩(wěn)定可靠。另外，純鋁的加入量小于200 mg無明顯影響，當采用厚度為0.07 mm、直徑為18 mm的鋁片(質量約為50 mg)時，用量在適用范圍內效果理想。

2.6 空白值的控制

由于稱樣量較小，助熔劑加入量較大，因此空白值的主要來源是助熔劑，其次是坩堝和氧氣。本實驗通過采用含硫量極低的助熔劑，大大降低了空白值的影響，多次試驗表明，以0.100 g稱樣量計算，空白平均值為0.000 2%。對于較高含量樣品的測定可忽略，對于極低含量樣品的測定，進行空白校正處理后測定結果更為準確。

2.7 標準物質的測定及精密度試驗

由于國內目前尚無碳酸鍶標準物質，使測定硫時儀器的校正遇到了困難?？紤]到石灰石和碳酸鍶屬同族的碳酸鹽化合物，性質相對比較接近，因此采用硫含量分別為0.073%(YSBC 28705-935)和0.115%(YSBC 28710-9310)的石灰石標準物質對儀器進行校準，然后對試樣進行測定，將測定結果與標準方法的測定結果進行比較，結果見表3。由此可知，用石灰石標準物質校準儀器后測定碳酸鍶中的硫是可行的。

表3 樣品中硫的測定結果(n=5)

2.8 樣品測定及回收試驗

為了消除實際樣品中水分的影響，試樣分析前應在105～110℃干燥2 h，置于干燥器中冷卻至室溫。

采用本法對實際樣品進行測定，并分別加入0.025 0 g石灰石標準物質(編號為BH0120-3Wa，硫質量分數(shù)為0.201%)進行加標回收試驗，試驗結果見表4。由表4 可知，回收率分別為96%、98%。

表4 試樣測定及回收試驗結果(n=5) %

3 結論

采用高頻紅外吸收法測定碳酸鍶中全硫的含量，適用于日常分析檢驗，具有操作簡單、快速的優(yōu)點，單只試樣的分析時間僅需1 min。通過合理的選擇助熔劑、覆蓋鋁片以及有證石灰石標準物質的應用，提高了分析結果的準確度和重現(xiàn)性。

[1] 陳鴻彬.高純碳酸鍶制備[J].化學世界,1990,31(5): 202-203.

[2] 徐旺生，何秉忠，徐瑩，等.由天青石制高純碳酸鍶新工藝研究[J].化工礦物與加工, 2002 (5): 4-7.

[3] SJ/T 10461-1993 電子玻璃用碳酸鍶[S].

[4] HG/T 2969-1999 工業(yè)碳酸鍶[S].

[5] 謝華林.高頻燃燒紅外吸收法測定碳酸鋇中硫[J].冶金分析，2005，25(2)：62-64.

[6] 楊浩義，晏高華. 高頻紅外吸收法測定石灰石中的硫[J].兵器材料科學與工程，2007，30(5):66-68.

[7] 俎濤.紅外碳硫儀水分干擾的校正[J].冶金分析,2000,20(6):58-59.