王 娜

(新疆有色地質勘查局 測試中心, 新疆 烏魯木齊 830026)

分析測試新方法(120～123)

高頻紅外碳硫分析儀測定石膏礦中的三氧化硫

王 娜

(新疆有色地質勘查局 測試中心, 新疆 烏魯木齊 830026)

利用高頻紅外碳硫儀對石膏礦中三氧化硫含量的測定進行了研究，取得了較好的結果. 方法檢出限為0.003 0%. 用石膏標準樣品(GBW03109a, GBW03110)進行分析，測定值與認定值相符，測定值的相對標準偏差(n=9)在0.32%～0.81%之間. 使用石膏標準樣品(GBW03111)進行本法與國標硫酸鋇重量法做比對試驗，測定結果無顯著性差異. 加標回收率為96.4%～104.0%.

高頻紅外碳硫儀；石膏；三氧化硫

石膏是主要化學成分為硫酸鈣(CaSO4)的水合物，已被廣泛用于建筑材料和工業(yè)材料. 三氧化硫含量是表征石膏品質的重要指標之一，因此，對石膏中三氧化硫測量工作十分重要.

目前，石膏中三氧化硫含量的測定方法主要有重量法[1]、容量法[2]和離子交換法[3]等，其中硫酸鋇重量法(GB/T5484-2000)是石膏中三氧化硫含量測定的經典方法. 但上述方法具有檢測步驟繁瑣、檢測時間長等缺點.

高頻紅外碳硫分析法由于具有操作簡單、分析速度快、結果準確等諸多優(yōu)點，在碳和硫的測定方面得到了廣泛的應用[4]. 本法采用高頻紅外碳硫分析儀測定石膏中三氧化硫的含量，可以實現石膏中三氧化硫的快速、準確測定.

1 試驗部分

1.1 儀器及主要試劑

878A型 HCS系列高頻紅外碳硫分析儀(四川旌科儀器制造公司)；氧氣：純度不低于99.5%. 陶瓷坩堝：使用前將瓷坩堝置于馬弗爐中，于120 ℃灼燒2 h，取出稍冷后儲存在干燥器中；C型純鐵助溶劑：純度≥99.8% ，粒度≤1.25 mm，ω(S)<0.000 5%；金屬鎢粒：粒度≤1.25 mm，ω(S)<0.000 5%；干燥劑：無水高氯酸鎂，粒度0.7～1.2 mm；凈化劑：燒堿石棉，粒度0.7～1.2 mm.

1.2 儀器工作條件

清洗時間：45 s；加熱時間：22 s；分析時間：40 s；氣流量：2.3 L/min.

1.3 試驗方法

1.3.1 儀器校準

選擇碳含量大于待測試料的有證標準物質來校正儀器. 在選定的通道上進行3～5 次分析，對系統(tǒng)進行線性調節(jié)，得出校正系數. 再用與試料含量相近的標準物質進行驗證，在其允許差范圍內方可進行試樣分析.

1.3.2 試樣測定

從干燥器中取出陶瓷坩堝置于電子天平上，稱取0.35 g左右的純鐵助溶劑，稱量，去皮，且將鐵屑均勻鋪滿坩堝底部，再稱取0.035 g左右的樣品，并稱量、輸入試料質量，取下. 加入一勺鎢粒(1.8 g左右)均勻覆蓋在樣品上. 將瓷坩堝移至坩堝基座上. 按儀器說明進行操作，儀器自動進行分析，分析結束后記錄三氧化硫的百分含量. 隨同試樣做空白實驗.

2 結果與討論

2.1 稱樣量的選擇

按試驗條件考察了不同稱樣量對測定結果的影響. 試驗結果表明稱樣量在0.035 g時，測定結果穩(wěn)定可靠. 稱樣量太小，被測氣體濃度較低，檢測信號較弱，分析誤差增大；稱樣量太大，燃燒試樣所需的功率較大，容易造成試樣熔融不完全，積分時間延長，容易造成樣品分解不徹底，致使分析結果偏低不穩(wěn)定. 此外，需要更多助溶劑，增加了分析成本.

2.2 助溶劑的選擇及加入量

在碳硫分析中，加入一定量的的助溶劑，一方面可以降低樣品的熔點，使樣品易于熔融;另一方面助溶劑在燃燒過程中，有氧化放熱作用，使樣品熔體燃燒更充分. 故在選擇助熔劑時應考慮試樣燃燒完全、碳硫全部釋放且助熔劑本身碳硫含量低且穩(wěn)定性好等因素. 助溶劑的加入量直接關系到樣品燃燒過程中硫是否完全釋放[5].

測定硫的助溶劑通常有純鐵、純銅或氧化銅、鎢粒、錫粒、鑰粒等. 考慮到助熔效果及成本等因素，本試驗選擇純鐵、鎢粒二元混合物進行. 為保證樣品充分燃燒，通常以0.35 g左右純鐵襯底，樣品均勻覆蓋其上，最后再均勻覆蓋1.8 g左右的鎢粒.

2.3 方法檢出限、精密度和準確度的測定

本試驗在其他條件不變的情況下，加入約0.35 g純鐵，一勺(約1.8 g)鎢粒，對空白進行了12次測定，計算方法檢出限. 測定結果分別為ω(S)/%:0.001 6、0.000 6、-0.001 2、0.000 8、-0.000 3、-0.000 7、0.001 5、0.002 2、-0.000 8、0.001 1、-0.001 3、0.000 5. 由測定結果求得標準偏差為0.001 0%，方法的檢出限由3倍標偏差表示為0.003 0%.

應用本方法對石膏國家標準物質GBW03109a、GBW 03110進行測定，均平行測定9次，計算相應的相對標準偏差(RSD). 結果如表1所列. 測定結果的精密度(RSD)小于1%，符合《地質礦產實驗室測試質量管理規(guī)范》的要求.

表1 方法精密度、準確度試驗(n=9)Table 1 Accuracy and precision tests (n=9)

為考察方法的可靠性，應用本方法對石膏國家標準物質GBW03111進行測定，并與國標硫酸鋇重量法進行比對試驗，平行測定3份，結果如表2所列. 兩種方法的測定值與標準值均吻合較好，測定結果無顯著性差異，結果證明試驗方法可靠.

2.4 方法加標回收率

為確定方法的可行性，采用2個石膏國家標準物質，進行加標回收率試驗，加標回收率為97.6%～102.3%(如表3所列)，滿足《地質礦產實驗室測試質量管理規(guī)范》要求.

表2 本法與國標硫酸鋇重量法比對試驗(n=3)

表3 加標回收率

2.5 樣品分析

按本試驗方法對石膏樣品進行測定，并與國標法測定結果進行比對，測定結果無顯著性差異，結果如表4所列.

表4 樣品分析結果(n=9)Table 4 Analytical results of samples %

3 結論

用高頻紅外碳硫分析儀測定石膏礦中的三氧化硫含量，準確度高、操作簡單、工作效率高. 該方法可作為一種常用的分析手段和方法，在今后石膏礦中的三氧化硫含量檢測中具有較大的應用前景.

[1] 國家質量技術監(jiān)督局.GB/T5484-2000石膏化學分析方法[S]

[2] 童綺.石膏中三氧化硫快速容量法測定 [J].非金屬礦，2003,26(2):37-38.

[3] 鄧玉蓮，鐘靖華，廖志明.離子交換法測定石膏三氧化硫的研究[J].大眾科技. 2009(9):106-106.

[4] 朱鵬明.HCS系列高頻紅外碳硫分析儀原理與技術創(chuàng)新[J].冶金標準化質量.2004，5:1-3.

[5] 張明杰，戴雪峰，陸丁榮，等.高頻燃燒一紅外碳硫儀用于農用地土壤質量調查樣品中碳硫的快速測定[J].巖礦測試，2010,29 (2) :139-142.

聲明

本刊許可中國學術期刊(光盤版)等數字化傳播的聲明

本刊已許可中國學術期刊(光盤版)、超星全文"域出版"期刊、《中文科技期刊數據庫》、《中國終身教育學術研究數據庫》和《萬方數據-數字化期刊群》在其系列數據庫產品中以數字化方式復制、匯編、發(fā)行、信息網絡傳播本刊全文． 該社著作權使用費與本刊稿酬一并支付． 作者向本刊提交文章發(fā)表的行為即視為同意我社上述聲明．

《分析測試技術與儀器》編輯部

High Frequency Infrared Carbon Sulfur Analyzer Determinate Sulfur Trioxide in Gypsum Mines

WANG Na

(Test Center of Xinjiang Nonferrous Geological Exploration Bureau , Urumqi 830026，China)

In this paper, a method for the determination of the contents of sulfur trioxide in gypsum mines by high frequency infrared carbon sulfur analyzer with satisfactory results was established. The detection limit of the method was 0.003 0%. The proposed method was applied to the analysis of certified reference materials of gypsum (GBW03109a, GBW03110), and obtained results in consistent with the certified values, the RSD(n=9) was 0.32%～0.81%. By the analysis of the certified reference material of gypsum (GBW03111), there was no significant difference between this method and the routine gravimetric method of BaSO4. Recovery rates obtained by standard spike method were in the range of 96.4%～104.0%.

high frequency infrared carbon sulfur analyzer;gypsum mine;sulphur trioxide

2017-02-22;

2017-04-21.

王娜(1985-)，本科，主要研究領域為化學分析，E-mail：314892011@qq.com.

O657.3

B

1006-3757(2017)02-0120-04

10.16495/j.1006-3757.2017.02.009