胡胭脂

(廣東韶關(guān)冶煉廠(chǎng)，廣東韶關(guān) 512024)

鋅錠是重要的工業(yè)原料，可用于合金、壓延、鍍鋅、化學(xué)、電氣等行業(yè)，其雜質(zhì)元素含量直接關(guān)系到鋅錠品級(jí)及應(yīng)用范圍。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 470-1997中規(guī)定，鋅錠需要測(cè)定的雜質(zhì)元素有鉛、鐵、鉻、銅、錫、鋁6項(xiàng)［1］。以往檢測(cè)鋅錠中的雜質(zhì)元素主要采用原子吸收法、極譜法、分光光度法、攝譜法、ICP等，部分元素還需基體預(yù)分離，操作繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)。隨著現(xiàn)代檢測(cè)分析技術(shù)的發(fā)展，光電發(fā)射直讀光譜法因其具有快速準(zhǔn)確、精密度高、多元素同時(shí)檢出、過(guò)程及數(shù)據(jù)處理由微機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鋅錠及鋅合金分析中。廣東韶關(guān)冶煉廠(chǎng)引進(jìn)的德國(guó)斯派克Spectro Lab S光電直讀光譜儀分析鋅錠，檢測(cè)過(guò)程需使用火花(Spark)、電弧(Arc)、SAFT 3種光源［2］，分析一個(gè)樣品耗時(shí)34 s。筆者參考有關(guān)鋅合金等的光電直讀光譜分析文獻(xiàn)［3-11］，擬單獨(dú)使用SAFT光源分析測(cè)定鋅錠，經(jīng)過(guò)一系列條件試驗(yàn)，選取最佳工作參數(shù)，建立Spectro Lab S直讀光譜單SAFT光源分析測(cè)定鋅錠中雜質(zhì)元素的分析方法，既滿(mǎn)足生產(chǎn)分析要求又節(jié)約時(shí)間，將樣品分析時(shí)間由34 s縮短至19 s，提高了工作效率、節(jié)約分析成本。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

Spectro Lab S光電直讀光譜儀，德國(guó)斯派克分析儀器公司；

氬氣：純度大于99.999%；

鋅光譜標(biāo)樣：GSB04-1056-1999，其標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表1，葫蘆島鋅廠(chǎng)；

鋅光譜標(biāo)樣：GSB04-1038-2000，其標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表2，葫蘆島鋅廠(chǎng)；

鋅光譜標(biāo)樣：GSB04-2809-2011，其標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表3，中冶葫蘆島有色金屬集團(tuán)有限公司。

表1 鋅光譜標(biāo)樣GSB04–1056–1999元素含量 %

表2 鋅光譜標(biāo)樣GSB04–1038–2000 鋁含量

表3 鋅光譜標(biāo)樣GSB04–2809–2011元素含量 %

1.2 儀器工作條件

沖 洗(Flush)時(shí) 間：3 s；頻 率：0 Hz，參 數(shù)00000；預(yù)激發(fā)(Prespark)時(shí)間：10 s；頻率：200 Hz，參數(shù)00005；SAFT時(shí)間：6 s；頻率：200 Hz，參數(shù)00004；激發(fā)次數(shù)：3次；氬氣壓力：0.4～0.5 MPa；氬氣流量：在分析菜單下，光源開(kāi)，不激發(fā)樣品時(shí)為30 L／h，激發(fā)樣品時(shí)為300 L／h，退出分析程序，回到桌面時(shí)為10 L／h。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

用車(chē)床將鋅錠試樣的測(cè)試面切去1.0～1.5 mm，加工成光潔、平整、無(wú)氣孔、無(wú)夾雜、無(wú)裂紋等缺陷的待測(cè)平面，加工過(guò)程中不得使用潤(rùn)滑劑，切削速度以試樣不氧化為宜。試樣須有新鮮的測(cè)試表面，不得有明顯的臟污、陳舊、氧化、疏松、夾雜或其它外來(lái)物質(zhì)，被反復(fù)處理已經(jīng)污染的表面應(yīng)當(dāng)重新加工。測(cè)試表面應(yīng)當(dāng)有與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相同的粗糙度。

使用光電直讀光譜儀，在選定的儀器分析條件下，以試樣待測(cè)平面為上電極，鎢電極為下電極，以選定的儀器光源對(duì)樣品進(jìn)行激發(fā)，測(cè)量其發(fā)射光強(qiáng)度。根據(jù)工作曲線(xiàn)計(jì)算并輸出鉛、鐵、鎘、銅、錫、鋁的含量，同一表面進(jìn)行三次激發(fā)測(cè)定，取其平均值［2］。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作條件試驗(yàn)

2.1.1 元素分析線(xiàn)的選擇

根據(jù)光譜儀定置及鋅錠中各雜質(zhì)元素的分析特點(diǎn)，選擇各元素靈敏線(xiàn)為分析線(xiàn)，按照與分析線(xiàn)同光源類(lèi)型、同光室安裝、同為原子線(xiàn)或離子線(xiàn)等原則選擇各參比線(xiàn)，見(jiàn)表4［12］。

表4 元素分析線(xiàn)對(duì)

2.1.2 沖洗時(shí)間的選擇

樣品按實(shí)驗(yàn)方法加工后，在沖洗(Flush)時(shí)間1～5 s間進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)定結(jié)果表明，沖洗(Flush)時(shí)間大于1 s時(shí)，Pb，F(xiàn)e，Cd，Cu，Sn，Zn，Al的強(qiáng)度譜線(xiàn)強(qiáng)度基本穩(wěn)定。沖洗是在樣品激發(fā)時(shí)起到輔助電離，防止對(duì)紫外譜線(xiàn)的吸收［13］，選擇沖洗(Flush)時(shí)間為3 s。

2.1.3 預(yù)激發(fā)時(shí)間的選擇

將樣品按實(shí)驗(yàn)方法加工后，在預(yù)激發(fā)(Prespark)時(shí)間3～15 s進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)定結(jié)果表明鉛、鐵、銅、錫的強(qiáng)度在預(yù)激發(fā)時(shí)間大于等于10 s趨于穩(wěn)定，鋁的強(qiáng)度在預(yù)激發(fā)時(shí)間大于等于7 s即可，鎘、鋅的強(qiáng)度在預(yù)激發(fā)時(shí)間3～14 s之間都很穩(wěn)定。綜合預(yù)激發(fā)時(shí)間對(duì)各元素譜線(xiàn)強(qiáng)度的影響，選擇各元素都基本穩(wěn)定的情況下的預(yù)激發(fā)(Prespark)時(shí)間為10 s。

2.1.4 SAFT光源激發(fā)時(shí)間的選擇

用樣品按實(shí)驗(yàn)方法加工后，改變SAFT光源的激發(fā)時(shí)間，在SAFT時(shí)間1～10 s進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：SAFT光源激發(fā)時(shí)間為5～7 s時(shí)，Pb，F(xiàn)e，Cd，Cu，Sn，Zn，Al的譜線(xiàn)強(qiáng)度均基本穩(wěn)定。本試驗(yàn)選擇SAFT激發(fā)時(shí)間為6 s。

2.2 工作曲線(xiàn)繪制

將鋅光譜標(biāo)樣GSB04-1056-1999及GSB04-1038-2000標(biāo)準(zhǔn)樣品按實(shí)驗(yàn)方法加工后測(cè)定光譜強(qiáng)度比，以各個(gè)元素的含量y對(duì)光譜強(qiáng)度比x進(jìn)行線(xiàn)性回歸得到線(xiàn)性方程與線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 各個(gè)元素的線(xiàn)性方程與線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)

2.3 精密度與準(zhǔn)確度試驗(yàn)

分別選擇低含量標(biāo)準(zhǔn)樣品(GSB04-2809-2011，編號(hào)01)和高含量標(biāo)準(zhǔn)樣品(GSB04-2809-2011，編號(hào)05)作為實(shí)驗(yàn)樣，對(duì)樣品按分析方法進(jìn)行加工，做11次獨(dú)立測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6和表7。由表6和表7可知，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均不大于5%，說(shuō)明方法的精密度良好。測(cè)定值在鋅光譜標(biāo)樣標(biāo)準(zhǔn)允許差范圍內(nèi)，說(shuō)明方法的準(zhǔn)確度較高。

表6 方法精密度與準(zhǔn)確度考核(GSB04–2809–2011，編號(hào)01) %

表7 方法精密度與準(zhǔn)確度考核(GSB04–2809–2011，編號(hào)05) %

2.4 方法比對(duì)

選取4個(gè)鋅錠樣品，分別以單SAFT光源法、國(guó)標(biāo)直讀光譜法、ICP-AES法分析測(cè)定其雜質(zhì)含量，進(jìn)行結(jié)果比對(duì)試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 方法比對(duì)結(jié)果

由表8可知，該方法的測(cè)定結(jié)果與國(guó)標(biāo)直讀光譜法和ICP-AES法測(cè)定結(jié)果一致，在相應(yīng)元素含量允許差范圍內(nèi)［2］，可以滿(mǎn)足分析要求。

3 結(jié)論

用Spectro Lab S光電直讀光譜儀單SAFT光源測(cè)定鋅錠中的鉛、鐵、鉻、銅、錫、鋁含量，準(zhǔn)確度高、精密度好，單個(gè)樣品分析時(shí)間從34 s縮短至19 s，節(jié)約分析時(shí)間和成本，提高分析效率。通過(guò)對(duì)元素分析線(xiàn)、氬氣流量及沖洗時(shí)間、預(yù)激發(fā)時(shí)間、SAFT光源激發(fā)時(shí)間等測(cè)定條件進(jìn)行最佳選擇，提高對(duì)雜質(zhì)元素分析的靈敏度，本法采用塊狀樣品，不需溶樣，無(wú)污染，微機(jī)直接顯示分析結(jié)果，快速準(zhǔn)確。該法可直接用于鋅錠的生產(chǎn)控制及成品檢驗(yàn)。

［1］GB／T 12689-2010 鋅及鋅合金化學(xué)分析方法［S］.

［2］GB／T 26042-2010 鋅及鋅合金化學(xué)分析方法光電發(fā)射光譜法［S］.

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