高頻紅外光譜法測定鐵礦中硫的檢測方法的思考

李偉龍

（中鋼集團天津地質研究院有限公司，天津 300171）

作為鐵礦石的進口大國，我國鐵礦石進口長期以來存在著產地復雜、品質波動大的特點，而這些特點就使得鐵礦石中硫的檢測方法具備著較高重要性，考慮到冶金行業標準YB/T421-92、YB/T006-91中都對鐵礦石硫含量做出了明確規定，為了較好滿足這類標準要求，本文就高頻紅外光譜法測定鐵礦中硫的檢測方法展開具體研究。

1 鐵礦石中硫的檢測方法比較

硫酸鋇重量法、燃燒碘酸鉀容量法、庫倫滴定法、高頻紅外光譜法均屬于我國當下應用較為廣泛的鐵礦石中硫的檢測方法，四種檢測方法的優缺點如下。

1.1 硫酸鋇重量法

作為一種較為傳統的鐵礦石中硫的檢測方法，硫酸鋇重量法曾在我國有過較為廣泛的應用，不過由于這一檢測方法存在著步驟繁瑣、分析速度慢、難以滿足生產需求的不足，硫酸鋇重量法正逐漸被業界淘汰。

1.2 燃燒碘酸鉀容量法

燃燒碘酸鉀容量法在我國當下的應用較為廣泛，這一鐵礦石中硫的檢測方法雖然能夠取得較為準確的檢測結果，但僅能夠實現0．002%～0．5%硫含量鐵礦石的測定卻是這一檢測方法存在的不足，這主要是由于硫含量較高鐵礦往往在燃燒碘酸鉀容量法檢測下出現部分SO2轉化成SO3的情況。

1.3 庫倫滴定法

相較于硫酸鋇重量法、燃燒碘酸鉀容量法，庫侖滴定法檢測的準確度和精密度均已達到國家標準要求，KZDL23B型快速智能定硫儀在我國很多鋼鐵企業的應用便證明了其實踐價值。

1.4 高頻紅外光譜法

高頻紅外光譜法是業界公認的最優秀鐵礦石中硫的檢測方法，雖然該檢測方法在一些情況下存在著檢測結果不盡人意的問題，但相較于庫倫滴定法等上述三種檢測方法，高頻紅外光譜法在穩定性、精密度等方面具備著較高優越性。

2 高頻紅外光譜法的應用關鍵點

為了應對不同地域鐵礦石硫含量存在的波動差異，業界對鐵礦石中硫的檢測存在較高要求，雖然高頻紅外光譜法在這一領域的應用具備較強優勢，但高頻紅外光譜法應用的一些關鍵點卻必須得到高度重視。

2.1 樣品的稱樣

高頻紅外光譜法在應用中直接受到樣品稱樣環節的影響，這主要是由于不同的樣品稱樣量將直接導致樣品所含的C、S存在差別，由此獲得的校正曲線也將直接導致結果的波動，高頻紅外光譜法的鐵礦石硫含量檢測質量自然將受到影響，低含量鐵礦石樣品檢測結果較高、高含量鐵礦石樣品檢測結果較低等檢測問題常常出現。此外，由于高頻紅外光譜法應用過程中樣品的燃燒溫度不是恒定不變的，這就使得不同常見的測量儀器往往會出現線性范圍、校正曲線特性不同的現象，由此可見測量儀器同樣影響著高頻紅外光譜法的測量質量。因此，建議相關人員在高頻紅外光譜法應用前必須深入明晰相關儀器的特性，由此選擇合適稱樣量才能夠更好滿足鐵礦石中硫的檢測需要。

2.2 助溶劑的使用

助溶劑的使用直接關系著高頻紅外光譜法下鐵礦石中硫檢測的穩定性，這點必須得到相關人員重視，低含量樣品的檢測則需要得到特別重視。例如，在對某碳硫質量分數小于15μg/g的樣品檢測中，檢測人員需要在檢測過程分別加入碳硫質量分數≤8μg/g的助熔劑1．5g、入碳硫質量分數≤5μg/g的助熔劑2g，而這就使得0．5g助溶劑的被引入了碳硫量波動，這主要是由于助溶劑的添加往往不參與結果計算。同樣，如果樣品稱樣量為0．5g，使用3μg/g碳硫含量的助熔劑就將產生3μg/g的偏差。考慮到助溶劑使用帶來的偏差，建議低含量樣品的檢測盡量保證助熔劑加入量一致。此外，由于純鐵助溶劑往往會導致試樣燃燒不完全，建議采用8:2比例的W+Sn作為助溶劑，而純鐵的助溶劑僅適用于 0．2 ～ 2．0 之間變化。

2.3 樣品與助溶劑的疊放

助溶劑在高頻紅外光譜法下鐵礦石硫檢測中發揮著增加導磁物質、提供燃燒溫度的作用，這類作用的發揮就使得樣品的流動性大大提升，稀釋下的樣品檢測精度也將實現一定程度的提升，不過由于樣品與助溶劑的疊放順序往往會對檢測結果造成直接影響，這點必須引起檢測人員的重視。例如，鐵基樣品在高頻感應下的燃燒往往會導致嚴重飛濺，這不僅使得檢測結果將受到影響，燃燒室石英管、陶瓷保護套的使用壽命也將大大縮減，如果將鎢粒作為打底，樣品同樣會對石英管造成污染，而將樣品置于底層、鎢粒置于上層，上述狀況就能夠實現較好避免，因此樣品與助溶劑的疊放順序必須得到高度重視。“0．2g純鐵→樣品→0．2g錫粒→1．3g鎢粒”屬于較為典型的樣品與助溶劑疊放順序，“1．3g鎢粒→0．2g錫粒→樣品→0．2g純鐵”的順序在我國當下的應用也較為廣泛。

2.4 坩堝與試劑的控制

坩堝與試劑均會對高頻紅外光譜法下鐵礦石中硫檢測的質量造成影響，具體影響與應對措施如下。

（1）坩堝的影響與應對。坩堝的空白向來受到高頻紅外光譜法下鐵礦石中硫檢測研究人員的關注，這主要是由于未經特別處理過的坩堝往往在檢測中存在著10～100μg/g的空白，而這就直接影響著檢測的精度和穩定性，因此坩堝的預處理必須得到重視，為此，在應用高頻紅外光譜法前，檢測人員應將坩堝在1100℃的馬弗爐中烘烤4h。

（2）試劑的影響與應對。分析氣、載氣的干燥純凈是保證高頻紅外光譜法應用質量的關鍵，因此具體檢驗前試劑的凈化必須得到高度重視。其中，通過堿石棉然后經過高氯酸鎂就能夠實現試劑的凈化，不過檢驗過程中必須避免試劑安裝順序顛倒、干燥分析氣高氯酸鎂失效，否則鐵礦石中硫的檢測質量將出現一定幅度的波動，這主要是由于堿石棉的吸水作用低于高氯酸鎂，試劑安裝順序顛倒下載氣將攜帶少量水汽進入分析系統。而高氯酸鎂失效則會導致硫的基線出現一個較小的峰，由此成硫的分析曲線拖尾就將直接導致檢測結果偏高。

2.5 比較水平和時間的選擇

分析時間的長短均有可能影響高頻紅外光譜法下鐵礦石中硫的檢測結果，一般情況下，過長的分析時間會因拖尾導致測定結果偏高，而過短的分析時間則會因吸收不完全導致測定值偏低。而在實際調查研究中發現，按照儀器原始參數開展的高頻紅外光譜法檢測很容易出現硫釋放曲線“雙峰”過大問題，這便直接說明了檢測結果的不準確，相較于標準偏差RSD＞3．0%也較為直觀說明了這一點。表1為改變儀器參數的實例，而通過改變儀器參數便實現了較好的硫釋放曲線形狀，相對標準差值偏差RSD也實現了≤3．0%。

表1 改變儀器參數實例

2.6 其他因素

除上文內容外，灰塵吸附、溫度均會對高頻紅外光譜法的檢測質量造成影響，具體影響如下。

（1）灰塵吸附影響。隨著高頻紅外光譜法的分析次數提升，灰塵吸附帶來的檢測誤差將不斷增加，而徹底進行灰塵過濾器的灰塵清理后，檢測結果的精確度就能夠得到更好保障。（2）溫度影響。灰塵過濾器、紅外分析系統均會受到

溫度的影響，其中灰塵過濾器的問題提升將直接導致吸附效果降低，高頻紅外光譜法的檢測質量也將由此受到影響；紅外分析系統的溫度變化則會導致分析氣體體積的變化，氣體通過固定長度紅外池將因此出現時間差，同時紅外光源發射光強也將出現波動，這些同樣將導致高頻紅外光譜法下鐵礦中硫的檢測質量出現波動，因此這些因素必須得到檢測人員重視，儀器的維護成本也能夠得到較好保障。

3 結語

綜上所述，高頻紅外光譜法能夠較好服務于鐵礦石中硫的檢測。而在此基礎上，本文涉及的樣品的稱樣、助溶劑的使用、樣品與助溶劑的疊放等檢測要點，則直觀證明了研究的實踐價值。

[1]智紅梅,朱莉,陳金身．高頻燃燒紅外光譜法測定陶瓷原料中的硫化物[J]．中國陶瓷,2013,49(03):36-37,76．

[2]徐金龍,田瓊,黃健．高頻爐直接燃燒-紅外光譜法測定鐵礦石中硫的應用[J]．理化檢驗(化學分冊),2013,49(02):244-246．

[3]周強,朱春要,陸娜萍．直接樣品燃燒-紅外光譜法測定鎂碳磚中總碳量[J]．理化檢驗(化學分冊),2013,49(05):563-565,569．