影响LECO CS230测定铁矿石中硫准确度的分析

【摘要】简述了LECO CS230碳硫分析仪在分析铁矿石样品时，仪器稳定时间、实验材料预处理及设备维护、空白变化、分析方法、比较水平、样品化学成分等几种因素对分析结果准确性的影响。实验表明，这些因素是影响结果准确性的关键因素；并经过近两年的实验，分析总结出了用LECO CS230测定含铁矿中硫时需注意的问题，从而提高检测结果的准确度。

【关键词】高频红外碳硫仪 铁矿石 偏差

硫作为矿石中常见有害杂质，在矿石中主要以硫化物的形式存在，如黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PbS）等，也有少量以硫酸盐形式存在，如重晶石（CaSO4）等。硫在钢铁中的危害极大，同时对环境也产生污染，需要对其进行严格控制。因此，矿石中硫检测结果的准确度和稳定性对生产活动具有重要意义。

LECO CS230使用高频感应炉，利用红外吸收原理对金属、矿石、陶瓷和其他无机材料的碳和硫元素进行宽范围的检测。分析时，在炉子的高频磁场中，试样和助熔剂被感应加热，在氧气的氛围内燃烧，试样中的C、S元素和氧反应生成少量CO、大量CO2和SO2。分析气体随载气进入气路系统，先到达SO2检测池进行硫的检测，随后通过热的镀铂硅胶，将少量一氧化碳转换成二氧化碳；SO2转换成SO3被赛路路吸收。然后试样气体通过CO2红外检测池检测C含量。

本文用LECO CS230测定铁矿石中硫的含量，硫是以二氧化硫的形式被红外池检测。二氧化硫吸收红外光谱定波长的红外能量。当分析气流经池体时红外源发射的能量被吸收，而不能再到达红外检器；所有其他红外光源的能量经窄通频滤光片也不能抵达红外检测器，测到的被吸收的红外能量只能是某个元素的。该元素的浓度即为检测元件测得的红外能量的大小。

1 实验部分1.1 仪器与试剂

LECO CS230 分析仪（美国力可公司）

纯铁助熔剂A型、钨助熔剂、高纯氧、氮气、瓷坩埚碱石棉、无水高氯酸镁、玻璃棉、镀铂硅胶1.2 分析条件

室温18-35℃、载气（氧气）纯度99.99%、动力气（氮气）必须无油无水、气体流量（载气分析时3L/min，待机时1L/ min；动力气1L/min）、瓷坩埚在使用前须经1050℃高温有氧灼烧2h后干燥密闭保存

1.3 分析方法

仪器稳定后，选择合适的方法并校准，在坩埚底部加一平勺（仪器配备）纯铁助熔剂约0.6g，称取样品0.15―0.16g，并输入样品重量值，再覆盖一满勺钨锡助熔剂于样品上面约1.2 g，然后放置于加样支架上，对样品进行分析。

2 结果与讨论

经过近两年的实验分析，针对本实验室的具体情况，发现造成结果偏差的主要因素有：

2.1 仪器稳定过程

仪器开机后需要1-2h的稳定时间。由于本实验室接受样品时间的不确定性，仪器使用时间不规律，有时长时间不开机，所以仪器达到稳定水平需要较长时间。否则，随着检测时间的延长结果会产生较大偏差。

2.2 实验材料预处理及设备维护

（1）对样品需要进行105±5℃烘干2h，以便除去样品中的水分，减少对分析结果的影响，因为水与二氧化硫的特征吸收波长相接近会干扰红外池的硫测量，并且水与二氧化硫形成酸对过滤网等造成腐蚀。

（2）对炉头和金属筛网等及时清洁，对结块的试剂及时更换，避免粉尘积累产生吸附效应而影响结果及拖尾产生。

2.3 空白变化

不同批次实验，空白会有所变化，尤其对含硫量小于0.01%的样品影响较大。由于所用氧气、坩埚、助熔剂等的更换，及坩埚灼烧处理的效果和存放时间不同，对空白值的影响波动很大，所以应及时消除空白对校准曲线内较低含量值的影响。

2.4 分析方法

选择匹配的分析方法也是影响检测结果的因素之一。样品值包含在所选的标准曲线之内，并且标准值含量与待测样品含量相差不能太大。标准样品及标准曲线的准确性直接影响到分析结果的稳定性，在选择分析方法时，所测样品值需在所建曲线的标样值范围内才能使该样品的测量值更准确。

2.5 比较器水平等分析条件

每个分析方法都有自己的比较水平，所以选择不同的方法就有不同的比较水平。每次分析时间的长短由最短分析时间及比较器水平决定。较高的比较器水平可以缩短总的分析时间。但是，对于极低的输出峰需要一个较大的比较器水平，将分析结束后产生的无效的输出值排除在外。

2.6 样品化学成分

样品化学成分构成波动及所属矿种不同影响矿石样品检测准确度。由于本实验室所检测样品的多样性，样品所属矿种不同，品质也差别很大，虽然现用的分析方法及试剂用量等对大部分铁矿石来说检测效果良好，但是对个别铁矿石样品的检测却存在着不同程度的偏差。经近两年的分析数据总结发现，个别样品的分析效果不佳。

2.6.1？烧失量大的铁矿石硫分析效果不佳

初步分析认为，此类矿物可能因含有结合水，如氢氧根离子，碳酸根离子，碳酸氢根离子，对熔融分析产生较大干扰。因此，选取近期内的几个异常矿石样品对其进行600℃干燥预处理2h，冷却，再对该预处理样品进行硫分析，发现：经过高温干燥后的样品其分析谱图强度明显增强，拖尾现象消除，谱图正常。

因此可知，一些含有结合水等易挥发杂质含量较高的矿石样品，若不进行预处理，结果则相对偏低。

2.6.2？对于一些难熔化合物含量相对较高的矿石样品，进行硫测定时也存在着异常，拖尾现象较为明显。

用铁矿石GSB03-1804-2005标准样品（TFe 55.51，SiO2 7.62，Al2O3 5.54，烧失量5.304）进行验证，在仪器已稳定，在平时正常的分析磁铁矿标准样品校准方法条件下对该标准样品进行检测，发现结果偏高接近1.5倍，曲线严重拖尾，且熔样凹凸不平有气泡。

初步分析，建立曲线所选用的标准样品，一般多为烧失量较小，磁感应程度较强的矿石样品。该被检物质与方法所选样品化学成分差别较大，造成该方法所选用的条件与所测样品不匹配，从而使结果产生严重偏差。

可以发现样品成分和内部组织结构不同，其感应能力不同，因而其熔融的难易程度也不同，所需要的分析条件也得随之改变。为了使样品和标样加入的助熔剂一致，燃烧机理相近，最好选择同类型的矿石标准样品和相适应的分析方法，如调整样品称样量，助熔剂加入量。

3 结论

通过多次实验，得出：用LECO CS230碳硫分析仪在分析铁矿石样品硫含量时，仪器稳定时间、实验材料预处理及设备维护、空白变化、分析方法、比较水平、样品化学成分等是影响分析结果准确性的主要因素。只有把这些条件调配到最佳才能提高检测结果的准确度。

参考文献

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