田小亭

(內蒙古金屬材料研究所，內蒙古 包頭 014034)

硅鐵就是鐵和硅組成的鐵合金。硅鐵是以焦炭、鋼屑、石英(或硅石)為原料，用電爐冶煉制成的鐵硅合金。由于硅和氧很容易化合成二氧化硅，所以硅鐵常用于煉鋼時作脫氧劑，同時由于SiO2生成時放出大量的熱，在脫氧的同時，對提高鋼水溫度也是有利的。同時，硅鐵還可作為合金元素加入劑，廣泛應用于低合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中，硅鐵在鐵合金生產及化學工業(yè)中，常用作還原劑。

硅鐵中鐵元素檢測無國家標準或者行業(yè)標準，實驗室以三氯化鈦還原-重鉻酸鉀容量法檢測為主，此方法檢測周期長、操作煩瑣，不能更好更快地服務客戶。ICP法具有檢出限低、線性范圍寬、光譜干擾少、精密度好、檢測速度快等優(yōu)點[1]。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

iCAP7400型全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國熱電)，儀器控制軟件TEVA。硝酸，ρ=1.42g/mL；氫氟酸，ρ=1.15g/mL；高氯酸，ρ=1.67g/mL；鹽酸，ρ=1.19g/mL；鐵標準溶液，1000ug/mL，直接購買。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器工作條件

儀器主要參數：工作高頻27.12MHz，輸出功率1150W，冷卻氣流量16L/min，輔助氣流量0.5L/min，蠕動泵轉速100r/min，垂直觀察高度15mm，霧化器壓力26psi，積分時間：長波15s，短波30s。

1.3 試驗方法

準確稱取0.1000g，粒度不大于0.125mm的試樣。隨同試樣做空白。將試樣置于200mL聚四氟乙烯燒杯中，加入10mL硝酸，滴加10mL氫氟酸，因反應劇烈，邊加邊搖動，至試樣溶解完全，加入5mL高氯酸冒煙至近干，取下冷卻，用少量水沖洗杯壁，加5mL鹽酸，加熱溶解鹽類，冷卻至室溫。將試液過濾至100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

1.4 工作曲線的配制

硅鐵硅為主含量，加氫氟酸，高氯酸冒煙，可消除硅元素干擾。分別移取鐵標準溶液0mL、5mL、10mL、15mL、20mL、25mL于100mL容量瓶中，鐵元素工作曲線濃度為0ug/mL、50ug/mL、100ug/mL、150ug/mL、200ug/mL、250ug/mL。

2 結果與討論

2.1 分析譜線的選擇

ICP靈敏度高，線性范圍寬，每個元素有很多條譜線，選擇合適的譜線非常重要。選取兩個硅鐵標準物質GBW(E)010398和GBW01432，選取鐵元素四條分析線進行試驗，結果見表1。

表1 分析譜線試驗結果

由表1結果可知：低強度譜線239.562、240.488結果準確度低于高強度譜線259.940、238.204?？紤]被測元素含量及準確度，選擇譜線259.940nm作為分析譜線。

2.2 試樣分解研究

試樣的消解是成分分析檢測試驗的關鍵。按試驗方法分別加入不同比例的硝酸、氫氟酸、高氯酸、鹽酸對試樣的消解效果進行試驗。試驗結果表明硝酸用量10ml、氫氟酸用量10ml、高氯酸用量5ml，鹽酸用量5ml、測定結果比較穩(wěn)定。溶樣時，加熱板溫度不宜過高，否則酸蒸發(fā)過快，試樣來不及消解完全，造成測試結果偏低。

2.3 稱樣量的研究

國標要求稱樣量是一個特定的值或者一個小區(qū)間的特定范圍。稱樣量小，有利于樣品的消解，但同時會導致所分析的樣品欠缺足夠的代表性；而稱樣量大，會增加消解酸的用量，增加成本且不利于樣品在酸溶液中的分散。在保證結果準確度的前提下，選擇合適的稱樣量即有利于樣品消解又有利于節(jié)能減耗。選取硅鐵標準物質GBW01432進行稱樣量試驗，結果見表2。

表2 稱樣量試驗結果

如表2結果可知：稱樣量不同測試結果基本一致。說明本實驗擬合的試樣分解方法不僅能充分滿足檢測員在稱樣時的稱樣量選擇度，而且還能滿足含鐵量更高的硅鐵的檢測任務。但為了保證選樣的代表性，此處建議稱樣量選擇為0.1000g。

2.4 分析譜線的線性方程、相關系數

選取鐵元素譜線259.940nm，設定儀器最佳工作條件，測定鐵元素工作曲線，線性及相關系數如圖1所示。

圖1 工作曲線

由圖1可知：鐵元素相關系數0.9997，大于0.999，符合ICP的一般要求。在工作曲線下運行多遍空白，計算方法檢出限為0.459%。

2.5 干擾試驗

硅鐵中硅和鐵為主含量，硅基體對鐵元素發(fā)射強度有影響，且對強度的增感或抑制是同時存在的，溶解樣品時加氫氟酸，硅元素與氟元素生成SiF4，高氯酸冒煙趕走SiF4，消除硅元素干擾。雜質元素鋁、鈣含量居多，鋁、鈣元素高強度譜線都在300nm以上，與鐵元素譜線259.940nm不存在干擾，其余雜質元素含量很低，干擾可以忽略不計。

2.6 樣品分析

按照上述分析譜線、試樣分解、稱樣量、工作曲線條件試驗得出的最優(yōu)方案，選取兩個硅鐵標準物質GBW(E)010398和GBW01432平行測定11次，結果見表3。

表3 測試結果與標準值對照表

由表3結果可知：兩個硅鐵標準物質的十一組測定值與標準值最大誤差均不超過標準值的5%，準確度符合化學分析方法的一般要求。經過計算GBW(E)010398和GBW01432兩個標準物質的相對標準偏差分別為0.321%和0.396%，符合化學分析方法的一般要求，說明該試驗擬合的整套分析方法對于硅鐵中鐵元素檢測具有很好的應用潛力。

3 結語

通過上述系列研究結果表明：準確稱量0.1000g硅鐵樣品于200mL聚四氟乙烯燒杯中，加入硝酸、氫氟酸溶解，加高氯酸冒煙，補加鹽酸溶解鹽類，采用Fe的259.940nm分析譜線，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀能準確、快速地進行硅鐵中Fe含量的測定。同時該方法還具有操作簡易、線性范圍寬、準確度高、便于檢驗員操作的優(yōu)點。