于 惠，楊惠蘋

（天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

0 引言

生鐵是煉鋼的重要原料，其中碳、硅、錳、磷、硫、鈦六大成分的含量對生鐵的質(zhì)量具有重要影響，尤其是生鐵中磷含量對煉鋼生產(chǎn)工藝操作影響較大，因此準確測定出生鐵中磷含量對煉鐵、煉鋼操作具有重要指導(dǎo)意義。目前生產(chǎn)中生鐵磷含量的檢測的方法是X-熒光光譜儀，但需要定期采用吸光光度法對X-熒光光譜儀檢測方法進行效驗，吸光光度計法效驗具有適用濃度范圍廣，分析成本低、操作簡便迅速、靈敏度高、準確度高等優(yōu)點[1]。目前天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司（下稱天鋼聯(lián)合特鋼公司）由于冶煉工藝改進，引入了磷含量更高的生產(chǎn)原料，使得生鐵中磷含量較之前大幅上漲。在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，當生鐵中磷含量＞0.150%時，吸光光度法經(jīng)常出現(xiàn)測定數(shù)值偏低且不穩(wěn)定的情況。

為了提高高磷生鐵磷含量測定的準確度，本文對現(xiàn)有吸光光度法測定高磷生鐵磷含量數(shù)值偏的問題進行了研究，從樣品溶解條件、試劑加入量、比色皿規(guī)格三方面，對吸光光度法檢測生鐵磷含量的工藝進行了改進，并對檢測工藝改進后的實踐結(jié)果進行了分析。

1 吸光光度計分析法

1.1 儀器及器具

721 分光光度計（上海菁華科技儀器有限公司）；DL-1 電爐（上海喆鈦有限公司）；100 ml 錐形瓶（四川蜀玻有限責任公司）；100 ml 容量瓶（四川蜀玻有限責任公司）。

1.2 生鐵磷檢測用試劑

濃硝酸：≥98.0%（天津市凱信化學工業(yè)有限公司）。

高錳酸鉀：≥99.5%（天津市申泰化學試劑有限公司）。

鉬酸銨：≥99.0%（天津市凱達化工廠）。

酒石酸鉀鈉：≥99.0%（天津市恒興化學試劑有限公司）。

氟化鈉：≥98.0%（天津市申泰化學試劑有限公司）。

氯化亞錫：≥98.0%（天津市風船化學試劑科技有限公司）。

硝酸溶液：1:1（體積比），將一份濃硝酸與一份蒸餾水混勻。

高錳酸鉀溶液：25 g/l, 稱取2.5 g 高錳酸鉀溶于水中，稀釋至100 ml，混勻，可適當加熱至溶解完全。

鉬酸銨-酒石酸鉀鈉溶液：80 g/l-80 g/l，稱取8 g酒石酸鉀鈉溶于水中，再稱取8 g 鉬酸銨溶于水中，稀釋至100 ml，混勻，可適當加熱至溶解完全。

氟化鈉-氯化亞錫溶液：24 g/l-4 g/l，稱取24 g氟化鈉溶于水中，再稱取4 g 鉬酸銨溶于水中，稀釋至1000 ml，混勻，可適當加熱至溶解完全.

1.3 生鐵樣品制備

取生鐵樣品，首先使用臺鉆去除表皮雜質(zhì)，然后取三點鉆孔得到粉末。將粉末放入鐵缽中研磨，采用80 目篩網(wǎng)過篩，獲得待測樣品[2]。

1.4 生鐵磷檢測方法及步驟

（1） 稱取待測樣品0.2000 g 于100 ml 錐形瓶中，隨同實驗做系列標準樣品及空白。加濃硝酸25 ml，水浴加熱3 min 使溶解，取下，流水冷至室溫；用脫脂棉過濾于100 ml 容量瓶中，將濾液稀釋至刻度，混勻備用，獲得母液。

（2）吸取母液25.00 ml 于100 ml 錐形瓶中，加入硝酸溶液5 ml，于電爐上加熱至沸。滴加高錳酸鉀溶液6 滴，繼續(xù)加熱氧化1.5 min，取下；立即加入鉬酸銨-酒石酸鉀鈉溶液5 ml，搖勻；再加氟化鈉-氯化亞錫溶液20 ml，搖勻，得到待測試液。

（3）將分光光度計調(diào)至650 nm 波長，以水為空白比色，使用0.5 cm 比色皿進行測試。先測定系列標準樣品的吸光度值，建立標準曲線；再測定待測樣品的吸光度值，由標準曲線對應(yīng)出待測樣品磷含量數(shù)值。

2 原有方法存在的問題及解決方法

2.1 樣品溶解問題及解決方法

由于現(xiàn)實生產(chǎn)生中鐵樣品磷含量較高，原有方法中樣品酸溶水浴加熱3 min 無法保證樣品中的磷完全溶解，因此我們對溶解條件進行改進實驗。分別采取延長水浴加熱時間和改用電爐加熱兩種方式進行實驗（見圖1、圖2），對所得試液進行了測定，并將測定結(jié)果與標準值進行對比，對比結(jié)果如表1 所示[3]。由表1 顯示的實驗數(shù)據(jù)可以看出，電爐加熱3 min 所得數(shù)據(jù)更接近標準樣品的標準值。

表1 通過延長水浴鍋加熱時間和電爐加熱3 min，標準樣品的測定值

圖1 水浴加熱情況

圖2 電爐加熱情況

為對比測試結(jié)果穩(wěn)定性，將標準值為0.097%的標準樣品分別采用水浴加熱3 min 和電爐加熱3 min 所得試液在不同時間段內(nèi)進行測定，測定結(jié)果如表2 所示。由表2 顯示的實驗數(shù)據(jù)可以看出，電爐加熱3 min 所得樣品試液的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更高。綜上所述，利用電爐加熱比水浴加熱所得樣品的分析結(jié)果準確度和穩(wěn)定性均更高。

表2 水浴加熱3 min 與電爐加熱3 min 測定數(shù)據(jù)穩(wěn)定性對比 /%

2.2 試劑加入量問題及解決方法

由于高磷生鐵樣品中磷含量較一般生鐵高，原有方法中氟化鈉-氯化亞錫溶液試劑20 ml 的加入已經(jīng)量無法保證樣品可以充分反應(yīng)。因此，進行了增加氟化鈉-氯化亞錫溶液加入量的實驗[2]，以測試其對實驗分析數(shù)據(jù)的影響，測試結(jié)果如表3 所示。由表3 顯示的實驗數(shù)據(jù)可以看出：隨著還原劑的加入量的不斷增加，測定值與標準值越來越接近；當加入量增加到60 ml 時，測定值與標準值最為接近；當加入量超過60 ml 時，測定值無明顯變化。因此可以得出，還原劑的加入量60 ml 為最合適。

表3 氟化鈉- 氯化亞錫溶液的加入量對測定結(jié)果的影響

2.3 比色皿規(guī)格問題及解決方法

原方法中使用的是0.5 cm 的比色皿。按照容器越小，引入誤差相對量會越大的思路，我們決定從比色皿的規(guī)格大小進行研究[2]。選用0.5 cm、1.0 cm、2.0 cm 的比色皿分別對標準值為0.094%和0.189%的標準樣品連續(xù)測定五次，并對每組實驗結(jié)果進行極差值計算。測試結(jié)果和極差值如表4 所示。由表4 顯示的實驗數(shù)據(jù)可以看出：0.5 cm 的比色皿確實引入了較大的相對誤差，隨著比色皿規(guī)格的增大，每組實驗結(jié)果的極差值均在減?。划敳捎?.0 cm 比色皿進行測試時，兩組測試數(shù)據(jù)的極差值均在誤差范圍內(nèi)（≤0.005%），能夠達到實驗預(yù)期要求。

表4 選用規(guī)格不同比色皿測定數(shù)據(jù)結(jié)果的穩(wěn)定性情況

3 新方法準確度和穩(wěn)定性分析

3.1 新方法準確度分析

根據(jù)以上實驗可得，最佳測試條件為采用電爐加熱3 min 溶解樣品、增加氟化鈉-氯化亞錫溶液加入量至60 ml、采用2.0 cm 比色皿進行測定。按照新方法對磷含量不同的一系列生鐵標準樣品進行測定，結(jié)果如表5 所示。對表5 顯示的測定數(shù)據(jù)進行分析，數(shù)據(jù)誤差均≤0.005%，在允許范圍內(nèi)，說明新方法能夠滿足預(yù)期要求的準確度[4]。

表5 使用新方法對一系列生鐵標準樣品測定結(jié)果

3.2 新方法穩(wěn)定性分析

為表征新方法的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，利用新方法對磷含量不同的一系列生鐵標準樣品在不同時間段內(nèi)進行重復(fù)測定，得到結(jié)果如表6 所示。從表中可見，各生鐵標準樣品在5 min 內(nèi)多次測定時，所得分析結(jié)果極差值最大為0.004%，滿足允許誤差要求。說明新方法能夠達到預(yù)期要求的穩(wěn)定度[5]。

表6 對一系列生鐵標準樣品不同時間段測定結(jié)果

4 結(jié)語

為了解決原有吸光光度法分析高磷生鐵含磷量存在的問題，本文從吸光光度法分析生鐵含磷的樣品溶解條件、試劑加入量、比色皿規(guī)格三方面入手，探究不同條件下高磷生鐵樣品中磷含量的實際檢測效果。實驗結(jié)果表明，電爐加熱3 min 溶解樣品、增加氟化鈉-氯化亞錫溶液的量至60 ml 和采用2.0 cm 比色皿為最佳測試條件，可以極大提升吸光光度法檢測高磷生鐵樣品中磷含量的準確度和穩(wěn)定性，新的測試方法完全能夠滿足生產(chǎn)要求，值得推廣應(yīng)用。