潘洪泳，趙顯法，潘秀香，何傳瓊

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司大新錳礦分公司，廣西 大新 532315)

電解金屬錳分為普通級(jí)(w%=99.7%)和高純級(jí)(w%=99.9%)兩類，在傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，主要用于以不銹鋼為主的特種鋼和以鋁錳合金為主的有色合金。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和新興產(chǎn)業(yè)的興起，電解金屬錳成為制造四氧化三錳的主體材料，由于純度高，雜質(zhì)少，在冶金、電子、功能材料和精細(xì)錳鹽制品領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，同時(shí)對(duì)錳的純度和雜質(zhì)含量(C、S、P、Fe、Si、Se)也有更高要求［1-3］。

高頻燃燒紅外吸收法具有快速、準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便、能實(shí)現(xiàn)碳硫同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于鋼鐵合金、礦物、土壤等樣品中碳硫含量的快速測(cè)定［4-9］。傳統(tǒng)紅外吸收測(cè)定金屬錳中碳和硫含量方法中，助熔劑一般采用(純鐵+鎢粒)、(錫粒 +鎢粒)、(純鐵 +鎢粒 +錫粒)［10］。選擇這 3種助熔劑，操作員在加入量方面不好控制，加入助熔劑量多，試樣在燃燒時(shí)易飛濺或產(chǎn)生灰塵，加入量少時(shí)試樣燃燒不充分，影響分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。

本文采用單一鎢粒作為助熔劑測(cè)定金屬錳中碳和硫進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明金屬錳試樣在高頻爐中燃燒充分，用本法測(cè)定金屬錳試樣中碳硫含量，分析結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，且靈敏度高，完全滿足科研和生產(chǎn)檢驗(yàn)的需要。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

助熔劑：0.371 mm(40目)鎢粒，株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司(C 0.000 6%、S 0.000 3%);

標(biāo)準(zhǔn)樣品：北京納克分析儀器有限公司生產(chǎn)，YSBC 11139 －2007(C 0.027%、S 0.012 6%);

標(biāo)準(zhǔn)樣品：重慶鋼鐵集團(tuán)公司鋼研所生產(chǎn)，YSBC 18101 －03(C 0.168%、S 0.019%);

紅外碳硫分析儀：四川旌科儀器制造有限公司生產(chǎn)的CS-878A型紅外碳硫分析儀;

L-CS瓷坩堝：φ=25 mm×25 mm，湖南省醴陵市茶山萬財(cái)坩堝瓷業(yè)有限公司生產(chǎn)，使用前在馬弗爐中1 000℃灼燒4 h以上，放到干燥器中備用;

電子天平(精確至0.000 1 g);干燥劑(燒堿石棉、高氯酸鎂);醫(yī)用氧(純度達(dá)99.9%以上)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 儀器工作條件

高頻燃燒功率2.5 kW，氧氣流量2.0 L/min，高頻爐陽極電流3 A，柵極電流130 mA，分析時(shí)間40 s，加熱時(shí)間15 s，清洗時(shí)間30 s，分析通道：低碳低硫通道。

1.2.2 試樣測(cè)定與校準(zhǔn)

稱取0.35 g左右金屬錳標(biāo)樣均勻置于坩堝中，均勻覆蓋1.5 g左右鎢粒，置于高頻爐升降臺(tái)上，啟動(dòng)分析鍵，分析程序自動(dòng)完成測(cè)量工作。選取金屬錳標(biāo)樣進(jìn)行3～5次測(cè)定，得到重復(fù)性較好的結(jié)果，通過方法校準(zhǔn)使標(biāo)樣的碳硫測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定在誤差范圍之內(nèi)。

2 結(jié)果與討論

2.1 助熔劑用量

按1.2.2測(cè)定方法，在標(biāo)樣量不變的情況下，改變鎢助熔劑量，對(duì)電解金屬錳標(biāo)樣進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果 如下表1。

表1 助熔劑用量對(duì)熔融效果的影響

從表1可知，當(dāng)鎢助熔劑量很少時(shí)，熔融不完全，熔融體表面不平滑，有空洞，坩堝底部有氣泡，誤差相對(duì)較大，而當(dāng)助熔劑量在1.5 g左右時(shí)測(cè)定熔融狀態(tài)良好，熔融體表面平滑、積分曲線光滑，試樣不飛濺，結(jié)果接近標(biāo)準(zhǔn)值。反之稱試樣量多時(shí)熔融狀態(tài)不佳，產(chǎn)生灰塵多，積分曲線不光滑，分析結(jié)果不穩(wěn)定，因此助熔劑的加入量大約是試樣量的4倍左右最佳。

2.2 不同試樣量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

按1.2.2，用校準(zhǔn)過的紅外測(cè)定儀，對(duì)碳含量0.027%、硫含量0.0126%的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行稱樣量試驗(yàn)，其結(jié)果如表2。

表2 不同稱樣量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

從表2可知，試樣量少時(shí)熔融體表面不平滑，被測(cè)氣體濃度較低、紅外輻射信號(hào)較弱，靈敏度較差，影響結(jié)果的準(zhǔn)確度;若試樣量大，如不增加助熔劑量就會(huì)造成燃燒不充分，而增加助熔劑用量，分析成本加大，產(chǎn)生灰塵增多，影響分析結(jié)果。本試驗(yàn)選擇樣品試樣量為0.35 g左右為最佳。

2.3 精密度試驗(yàn)

選擇1個(gè)普通級(jí)和1個(gè)高純級(jí)電解金屬錳試樣，分別按1.2.2 測(cè)定10 次，結(jié)果見表3。

從表3看出RSD均小于5%，說明本方法精密度高。

2.4 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

按1.2.2方法分別對(duì)不同C、S含量的電解金屬錳標(biāo)樣進(jìn)行5次測(cè)定，結(jié)果見表4。

表3 精密度試驗(yàn)結(jié)果 %

從表4表明本方法準(zhǔn)確度高，重復(fù)性好，測(cè)定結(jié)果具較高的可信度。

表4 標(biāo)樣樣品中碳硫分析結(jié)果 %

3 結(jié)論

1)采用單一鎢粒作為助熔劑測(cè)定金屬錳中碳和硫含量的最佳分析為試樣(0.35±0.05)g，鎢粒助熔劑加入1.5 g，試樣熔融狀態(tài)良好，試樣中碳、硫釋放完全。

2)本方法與傳統(tǒng)方法相比操作簡(jiǎn)單快速，同時(shí)降低了試樣分析成本，方法的準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)偏差(RSD)＜5%，滿足生產(chǎn)和科研工作的需要，取得滿意的效果。

［1］周柳霞.中國(guó)電解錳業(yè)50多年發(fā)展回顧與展望［J］.中國(guó)錳業(yè)，2010，28(1)：1 －4.

［2］楊娟，曾正茂.2010年中國(guó)電解錳行業(yè)狀況分析［J］.中國(guó)錳業(yè)，2011，29(2)：6 －9.

［3］譚柱中.“十一”五中國(guó)電解錳工業(yè)的發(fā)展和“十二五”展望［J］.中國(guó)錳業(yè)，2011，29(1)：1 －4.

［4］程堅(jiān)平，徐汾蘭，奚居柏.紅外吸收法測(cè)定金屬錳中碳、硫含量［J］.安徽冶金，2002(4)：53－55.

［5］李蘭群，尹艷清.高頻感應(yīng)燃燒—紅外吸收法測(cè)定復(fù)合碳硅錳鐵合金中的碳和硫［J］.冶金分析，2010，30(6)：62－65.

［6］陳英.高頻紅外分析低硫的影響因素［J］.理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè))，2004，40(5)：279 －280.

［7］李泉.低含量碳硫在高頻紅外分析中的影響因素［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2008(19)：60.

［8］蘇彬，趙峰，劉小紅.高頻紅外燃燒—紅外吸收法測(cè)定鋼鐵中的低碳低硫［J］.安陽工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(2)：28－29.

［9］劉宏，譚文志.高頻燃燒—紅外吸收法測(cè)定鋼鐵中的超低碳［J］.中國(guó)冶金，2010，20(9)：26－29.

［10］陳益超，成吉彪.高頻燃燒—紅外吸收測(cè)定電解金屬錳中的低碳低硫［J］.中國(guó)錳業(yè)，2011，27(1)：1－4.