一種穩定高效、靈敏準確的錳鐵中鉻、錫、砷元素含量的檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種穩定高效、靈敏準確的錳鐵中鉻、錫、砷元素含量的檢測方法。所述檢測方法是將待測錳鐵試樣經硝酸、氫氟酸溶解，高氯酸冒煙破壞碳化物，加入1%的亞硝酸鈉脫色，定容，得到待測試樣液。用等離子體原子發射光譜法測定試樣液的鉻、錫、砷元素譜線強度，通過測定各待測元素標準溶液的譜線強度為縱坐標和標準溶液的質量分數為橫坐標得到各待測元素標準工作曲線，然后根據該待測試樣液的譜線強度，在鉻、錫、砷元素的標準工作曲線中得到對應的鉻、錫、砷元素含量值。本發明所述檢測方法能夠實現大批量錳鐵試樣鉻、錫、砷元素含量的同步檢測，操作方便，分析周期短，檢測結果具有良好的穩定性、準確性和重現性，具有較高的推廣應用價值。
【專利說明】一種穩定高效、靈敏準確的猛鐵中鉻、錫、砷元素含量的檢 測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶金材料分析測試【技術領域】，具體涉及一種穩定高效、靈敏準確的錳 鐵中鉻、錫、砷元素含量的檢測方法。
【背景技術】
[0002] 在鋼的冶煉過程中，由于鐵水中錳含量較少，為了使鋼材中的錳含量達標，經常需 要添加錳鐵合金，同時，在煉鋼中，錳鐵也可以作為脫氧劑使用，是冶煉生產中使用最多的 鐵合金。鉻、錫、砷作為錳鐵中的微量元素，其含量的高低將對錳鐵合金的質量和使用產生 重要影響。
[0003] 目前常用的錳鐵中鉻、錫、砷元素含量的檢測方法主要有光度法和原子吸收光譜 法等，其中，光度法要使用大量的化學試劑，且三個元素要分別測定；原子吸收光譜法雖然 具有選擇性強、靈敏度高等特點，但線性范圍不理想，也不宜進行大批量多元素的同步分 析。
[0004] 因此，研發一種靈敏度高、重現性好、測定范圍寬、分析速度快、穩定可靠的錳鐵中 鉻、錫、砷元素含量的檢測方法，對于準確控制錳鐵合金的性能質量，提高大批量錳鐵合金 的元素分析效率，為企業降本增效，都將具有十分重要的現實意義和較高的推廣應用價值。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種穩定高效、靈敏準確的錳鐵中鉻、錫、砷元素含量的檢 測方法。
[0006] 本發明的目的是這樣實現的，所述穩定高效、靈敏準確的錳鐵中鉻、錫、砷元素含 量的檢測方法，是用等離子體原子發射光譜法測定試樣液的鉻、錫、砷元素譜線強度，根據 該譜線強度，在鉻、錫、砷元素的標準工作曲線中得到對應的鉻、錫、砷元素含量值，所述的 試樣液經過下列工序制得： A、 在錳鐵待測試樣中，按100ml/g試樣的用量加入質量分數為65%的硝酸溶液，再滴加 2~3滴氫氟酸，于115~125°C下加熱至試樣溶解； B、 待工序A中的試樣溶解完全，按80ml/g試樣的用量加入高氯酸； C、 待工序B中的溶液冒煙近干時，冷卻，再滴加質量分數為1%的亞硝酸鈉溶液至試樣 溶液褪色； D、 在工序C所得的試樣溶液中，按100ml/g試樣的用量加入水，混勻，即得到待測鉻、 錫、砷元素的試樣液。
[0007] 本發明具有以下優點： 1)本發明所采用的溶樣方法，使溶樣溫度控制在130°C以下，制樣時間不超過30min， 溶解試樣快速、完全，有利于提高檢測結果的準確度。
[0008] 2)本發明所述檢測方法無需使用大量的化學試劑，減少了化學試劑對環境造成的 污染和對檢測人員的身體傷害，降低了檢測成本。
[0009] 3)本發明所述方法在分析譜線的選擇上，具有強度大、峰形好、干擾小、穩定性好 的特點，提高了檢測結果的可靠性。
[0010] 4)本發明所述檢測方法能夠實現大批量錳鐵試樣多元素含量的同步檢測，操作方 便，分析周期短，減輕了分析測試人員的勞動強度。
[0011] 5)采用本發明所述方法對錳鐵中的鉻、錫、砷元素含量進行檢測，其分析結果具有 良好的穩定性、準確性和重現性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1為鉻元素的標準工作曲線，其中Y軸代表譜線強度（cts/s)，X軸代表標準溶 液的質量分數（％)。
[0013] 圖2為錫元素的標準工作曲線，其中Y軸代表譜線強度（cts/s)，X軸代表標準溶 液的質量分數（％)。
[0014] 圖3為砷元素的標準工作曲線，其中Y軸代表譜線強度（cts/s)，X軸代表標準溶 液的質量分數（％)。
[0015]
【具體實施方式】 下面對本發明作進一步的說明，但不以任何方式對本發明加以限制，基于本發明教導 所作的任何變換或替換，均屬于本發明的保護范圍。
[0016] 本發明所述穩定高效、靈敏準確的錳鐵中鉻、錫、砷元素含量的檢測方法，是用等 離子體原子發射光譜法測定試樣液的鉻、錫、砷元素譜線強度，根據該譜線強度，在鉻、錫、 砷元素的標準工作曲線中得到對應的鉻、錫、砷元素含量值，所述的試樣液經過下列工序制 得： A、 在錳鐵待測試樣中，按100ml/g試樣的用量加入質量分數為65%的硝酸溶液，再滴加 2~3滴氫氟酸，于115~125°C下加熱至試樣溶解； B、 待工序A中的試樣溶解完全，按80ml/g試樣的用量加入高氯酸； C、 待工序B中的溶液冒煙近干時，冷卻，再滴加質量分數為1%的亞硝酸鈉溶液至試樣 溶液褪色； D、 在工序C所得的試樣溶液中，按1000ml/g試樣的用量加入水，混勻，即得到待測鉻、 錫、砷元素的試樣液。
[0017] 所述鉻、錫、砷元素的標準工作曲線是用等離子體原子發射光譜儀分別測定空白 溶液及各待測元素多個標準溶液的譜線強度，以所述空白溶液及各待測元素多個標準溶液 的質量分數為橫坐標和譜線強度為縱坐標繪制得到，所述空白溶液及各待測元素多個標準 溶液經過下列工序制得： a、 稱取0. 0750g純度99. 9%的電解錳和0. 0200g純度99. 98%的金屬鐵各5份分別 置于5個容量瓶中，分別加入10ml質量分數為65%的硝酸溶液，再滴加2~3滴氫氟酸，于 115?125°C加熱至試樣溶解； b、 待工序a中的試樣溶解完全，分別加入8ml高氯酸； c、 待工序b中的溶液冒煙近干時，冷卻，再分別滴加質量分數為1%的亞硝酸鈉溶液至 試樣溶液褪色； d、 在工序c所得的試樣溶液中，分別加入10ml水； e、 在工序d所得的試樣溶液中，依次加入1. 00mg/ml的各待測元素標準溶液0. 00ml、 0. 50ml、l. 00ml、2. 00ml、5. 00ml，混勻后分別得到空白溶液及各待測元素多個標準溶液，則 工作曲線各校準點鉻、錫、砷元素的質量分數分別為〇、〇. 50%、1. 00%、2. 00%、5. 00%。
[0018] 所述鉻元素標準溶液經過下列工序制得： 1) 將基準重鉻酸鉀于150°C烘lh，置于干燥器中冷卻至室溫； 2) 稱取2. 8289g工序1)所得重鉻酸鉀置于燒杯中，按50ml/g重鉻酸鉀的用量加入水 溶解，再移入l〇〇〇ml容量瓶中，用水定容至刻度，混勻，即得1. 00mg/ml的鉻元素標準溶液。 [0019] 所述錫元素標準溶液經過下列工序制得： 稱取1. OOOOg純度99. 9%的金屬錫置于燒杯中，按50ml/g錫的用量加入質量百分數為 19%的鹽酸溶液，于78~82°C加熱至錫溶解，冷卻，再移入1000ml容量瓶中，用質量百分數為 19%的鹽酸溶液定容至刻度，混勻，即得1. 00mg/ml的錫元素標準溶液。
[0020] 所述砷元素標準溶液經過下列工序制得： 1) 稱取1. 3200g基準三氧化二砷置于燒杯中，按2. 5ml/g三氧化二砷的用量加入質量 百分數為17. 5%的硝酸溶液溶解，于115?125°C加熱至三氧化二砷溶解； 2) 在工序1)所得試樣溶液中，按1. 52ml/g三氧化二砷的用量加入質量百分數為98% 的硫酸溶液，于145~155°C加熱至冒硫酸煙，冷卻，再次于145~155°C加熱至冒硫酸煙，再次 冷卻； 3) 在工序2)所得試樣中，按50ml/g三氧化二砷的用量加入水，于95?105°C加熱至試 樣溶解，冷卻； 4) 將工序3)所得試樣溶液移入1000ml容量瓶中，用水定容至刻度，混勻，即得1. 00mg/ ml的砷元素標準溶液。
[0021] 所述等離子體原子發射光譜法測定試樣液的鉻、錫、砷元素譜線強度時，其工作條 件為：功率1150W，霧化壓力26. 08psi，輔助氣流量0· 5L/min，泵速130rpm，積分時間15s。
[0022] 所述等離子體原子發射光譜法測定試樣液的鉻、錫、砷元素譜線強度時，其最佳 分析譜線對于鉻元素為267. 716nm/126，對于錫元素為189. 989nm/477，對于錫元素為 193.759nm/474。
[0023] 所述1%的亞硝酸鈉溶液是將1. 0000g亞硝酸鈉溶解于100ml水中制成。
[0024] 所述的水為蒸餾水或去離子水中的任一種。
[0025] 所述的水優選為去離子水。
[0026] 所述氫氟酸的密度為1. 15g/ml，所述高氯酸的密度為1. 67g/ml。
[0027] 實施例1 --猛鐵試樣中鉻、錫、砷元素含量的檢測 1)配制各待測元素的標準溶液 鉻元素標準溶液的配制：將基準重鉻酸鉀于150°c烘lh，置于干燥器中冷卻至室溫。稱 取2. 8289g已烘干并冷卻的重鉻酸鉀，置于300ml燒杯中，加入50ml去離子水溶解，再移入 1000ml容量瓶中，用去離子水定容至刻度，混勻，即得1. 00mg/ml的鉻元素標準溶液。
[0028] 錫元素標準溶液的配制：稱取1. 0000g純度99. 9%的金屬錫，置于250ml燒杯中， 加入質量百分數為19%的鹽酸溶液50ml，于80°C加熱至錫溶解，冷卻，再移入1000ml容量 瓶中，用質量百分數為19%的鹽酸溶液定容至刻度，混勻，即得1. OOmg/ml的錫元素標準溶 液。
[0029] 砷元素標準溶液的配制：稱取1. 3200g基準三氧化二砷，置于100ml燒杯中，緩慢 加入質量百分數為17. 5%的硝酸溶液溶解10ml，于120°C加熱至三氧化二砷溶解。在溶解 得到的試樣溶液中，加入質量百分數為98%的硫酸溶液2ml，于150°C緩慢加熱，蒸發除去大 部分硝酸，直至冒硫酸煙。稍冷卻后，用水沖洗杯壁，再次于150°C加熱至冒硫酸煙，再次冷 卻。在冷卻所得試樣中，加入10ml去離子水，于10(TC加熱至試樣溶解，冷卻。將所得試樣 溶液移入l〇〇〇ml容量瓶中，用去離子水定容至刻度，混勻，即得1. OOmg/ml的砷元素標準溶 液。
[0030] 2)繪制各待測元素的工作曲線 稱取0. 0750g純度99. 9%的電解錳和0. 0200g純度99. 98%的金屬鐵各5份分別置于5 個容量瓶中，分別加入l〇ml質量分數為65%的硝酸溶液，再滴加3滴氫氟酸，于120°C加熱 至試樣溶解。待試樣溶解完全，于5個容量瓶中分別加入8ml高氯酸，待溶液冒煙近干時，冷 卻，再滴加質量分數為1%的亞硝酸鈉溶液至試樣溶液褪色，在褪色后所得的試樣溶液中， 分別加入l〇ml去離子水。
[0031] 依次在5個容量瓶的試樣溶液中，加入1. OOmg/ml的各待測元素標準溶液0· 00ml、 0. 50ml、l. 00ml、2. 00ml、5. 00ml，混勻后分別得到空白溶液及各待測元素多個標準溶液，則 工作曲線各校準點鉻、錫、砷元素的質量分數分別為〇、〇. 50%、1. 00%、2. 00%、5. 00%。
[0032] 用iCAP6300型號的等離子體原子發射光譜儀分別測定空白溶液及各待測元素多 個標準溶液的譜線強度，以所述空白溶液及各待測元素多個標準溶液的質量分數為橫坐標 和譜線強度為縱坐標作圖，即可得到所述鉻、錫、砷元素的標準工作曲線，如圖1、圖2、圖3 所示。
[0033] 等離子體原子發射光譜儀的工作條件如表1所示，各待測元素的最佳分析譜線如 表2所示： 表1工作條件
【權利要求】
1. 一種穩定高效、靈敏準確的錳鐵中鉻、錫、砷元素含量的檢測方法，其特征在于用等 離子體原子發射光譜法測定試樣液的鉻、錫、砷元素譜線強度，根據該譜線強度，在鉻、錫、 砷元素的標準工作曲線中得到對應的鉻、錫、砷元素含量值，所述的試樣液經過下列工序制 得： A、 在錳鐵待測試樣中，按100ml/g試樣的用量加入質量分數為65%的硝酸溶液，再滴加 2~3滴氫氟酸，于115~125°C下加熱至試樣溶解； B、 待工序A中的試樣溶解完全，按80ml/g試樣的用量加入高氯酸； C、 待工序B中的溶液冒煙近干時，冷卻，再滴加質量分數為1%的亞硝酸鈉溶液至試樣 溶液褪色； D、 在工序C所得的試樣溶液中，按1000ml/g試樣的用量加入水，混勻，即得到待測鉻、 錫、砷元素的試樣液。
2. 根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于所述鉻、錫、砷元素的標準工作曲線是 用等離子體原子發射光譜儀分別測定空白溶液及各待測元素多個標準溶液的譜線強度，以 所述空白溶液及各待測元素多個標準溶液的質量分數為橫坐標和譜線強度為縱坐標繪制 得到，所述空白溶液及各待測元素多個標準溶液經過下列工序制得 ： a、 稱取0. 0750g純度99. 9%的電解錳和0. 0200g純度99. 98%的金屬鐵各5份分別 置于5個容量瓶中，分別加入10ml質量分數為65%的硝酸溶液，再滴加2~3滴氫氟酸，于 115?125°C加熱至試樣溶解； b、 待工序a中的試樣溶解完全，分別加入8ml高氯酸； c、 待工序b中的溶液冒煙近干時，冷卻，再分別滴加質量分數為1%的亞硝酸鈉溶液至 試樣溶液褪色； d、 在工序c所得的試樣溶液中，分別加入10ml水； e、 在工序d所得的試樣溶液中，依次加入1. 00mg/ml的各待測元素標準溶液0. 00ml、 0. 50ml、l. 00ml、2. 00ml、5. 00ml，混勻后分別得到空白溶液及各待測元素多個標準溶液，則 工作曲線各校準點鉻、錫、砷元素的質量分數分別為〇、〇. 50%、1. 00%、2. 00%、5. 00%。
3. 根據權利要求2所述的檢測方法，其特征在于所述鉻元素標準溶液經過下列工序制 得： 1) 將基準重鉻酸鉀于150°C烘lh，置于干燥器中冷卻至室溫； 2) 稱取2. 8289g工序1)所得重鉻酸鉀置于燒杯中，按50ml/g重鉻酸鉀的用量加入水 溶解，再移入l〇〇〇ml容量瓶中，用水定容至刻度，混勻，即得1. 00mg/ml的鉻元素標準溶液。
4. 根據權利要求2所述的檢測方法，其特征在于所述錫元素標準溶液經過下列工序制 得： 稱取1. 0000g純度99. 9%的金屬錫置于燒杯中，按50ml/g錫的用量加入質量百分數為 19%的鹽酸溶液，于78~82°C加熱至錫溶解，冷卻，再移入1000ml容量瓶中，用質量百分數為 19%的鹽酸溶液定容至刻度，混勻，即得1. 00mg/ml的錫元素標準溶液。
5. 根據權利要求2所述的檢測方法，其特征在于所述砷元素標準溶液經過下列工序制 得： 1)稱取1. 3200g基準三氧化二砷置于燒杯中，按2. 5ml/g三氧化二砷的用量加入質量 百分數為17. 5%的硝酸溶液溶解，于115?125°C加熱至三氧化二砷溶解； 2) 在工序1)所得試樣溶液中，按1. 52ml/g三氧化二砷的用量加入質量百分數為98% 的硫酸溶液，于145~155°C加熱至冒硫酸煙，冷卻，再次于145~155°C加熱至冒硫酸煙，再次 冷卻； 3) 在工序2)所得試樣中，按50ml/g三氧化二砷的用量加入水，于95?105°C加熱至試 樣溶解，冷卻； 4) 將工序3)所得試樣溶液移入1000ml容量瓶中，用水定容至刻度，混勻，即得1. OOmg/ ml的砷元素標準溶液。
6. 根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于所述等離子體原子發射光譜法測定試 樣液的鉻、錫、砷元素譜線強度時，其工作條件為：功率1150W，霧化壓力26. 08psi，輔助氣 流量〇. 5L/min，泵速130rpm，積分時間15s。
7. 根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于所述等離子體原子發射光譜法測定試 樣液的鉻、錫、砷元素譜線強度時，其最佳分析譜線對于鉻元素為267. 716nm/126,對于錫元 素為 189. 989nm/477,對于錫元素為 193. 759nm/474。
8. 根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于所述的水為蒸餾水或去離子水中的任 一種。
9. 根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于所述氫氟酸的密度為1. 15g/ml，所述 高氯酸的密度為1.67g/ml。
【文檔編號】G01N21/73GK104062281SQ201410316887
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】陳濤, 趙綏 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司