高频红外光谱法测定铁矿中硫的检测方法的思考

李伟龙

（中钢集团天津地质研究院有限公司，天津 300171）

作为铁矿石的进口大国，我国铁矿石进口长期以来存在着产地复杂、品质波动大的特点，而这些特点就使得铁矿石中硫的检测方法具备着较高重要性，考虑到冶金行业标准YB/T421-92、YB/T006-91中都对铁矿石硫含量做出了明确规定，为了较好满足这类标准要求，本文就高频红外光谱法测定铁矿中硫的检测方法展开具体研究。

1 铁矿石中硫的检测方法比较

硫酸钡重量法、燃烧碘酸钾容量法、库伦滴定法、高频红外光谱法均属于我国当下应用较为广泛的铁矿石中硫的检测方法，四种检测方法的优缺点如下。

1.1 硫酸钡重量法

作为一种较为传统的铁矿石中硫的检测方法，硫酸钡重量法曾在我国有过较为广泛的应用，不过由于这一检测方法存在着步骤繁琐、分析速度慢、难以满足生产需求的不足，硫酸钡重量法正逐渐被业界淘汰。

1.2 燃烧碘酸钾容量法

燃烧碘酸钾容量法在我国当下的应用较为广泛，这一铁矿石中硫的检测方法虽然能够取得较为准确的检测结果，但仅能够实现0．002%～0．5%硫含量铁矿石的测定却是这一检测方法存在的不足，这主要是由于硫含量较高铁矿往往在燃烧碘酸钾容量法检测下出现部分SO2转化成SO3的情况。

1.3 库伦滴定法

相较于硫酸钡重量法、燃烧碘酸钾容量法，库仑滴定法检测的准确度和精密度均已达到国家标准要求，KZDL23B型快速智能定硫仪在我国很多钢铁企业的应用便证明了其实践价值。

1.4 高频红外光谱法

高频红外光谱法是业界公认的最优秀铁矿石中硫的检测方法，虽然该检测方法在一些情况下存在着检测结果不尽人意的问题，但相较于库伦滴定法等上述三种检测方法，高频红外光谱法在稳定性、精密度等方面具备着较高优越性。

2 高频红外光谱法的应用关键点

为了应对不同地域铁矿石硫含量存在的波动差异，业界对铁矿石中硫的检测存在较高要求，虽然高频红外光谱法在这一领域的应用具备较强优势，但高频红外光谱法应用的一些关键点却必须得到高度重视。

2.1 样品的称样

高频红外光谱法在应用中直接受到样品称样环节的影响，这主要是由于不同的样品称样量将直接导致样品所含的C、S存在差别，由此获得的校正曲线也将直接导致结果的波动，高频红外光谱法的铁矿石硫含量检测质量自然将受到影响，低含量铁矿石样品检测结果较高、高含量铁矿石样品检测结果较低等检测问题常常出现。此外，由于高频红外光谱法应用过程中样品的燃烧温度不是恒定不变的，这就使得不同常见的测量仪器往往会出现线性范围、校正曲线特性不同的现象，由此可见测量仪器同样影响着高频红外光谱法的测量质量。因此，建议相关人员在高频红外光谱法应用前必须深入明晰相关仪器的特性，由此选择合适称样量才能够更好满足铁矿石中硫的检测需要。

2.2 助溶剂的使用

助溶剂的使用直接关系着高频红外光谱法下铁矿石中硫检测的稳定性，这点必须得到相关人员重视，低含量样品的检测则需要得到特别重视。例如，在对某碳硫质量分数小于15μg/g的样品检测中，检测人员需要在检测过程分别加入碳硫质量分数≤8μg/g的助熔剂1．5g、入碳硫质量分数≤5μg/g的助熔剂2g，而这就使得0．5g助溶剂的被引入了碳硫量波动，这主要是由于助溶剂的添加往往不参与结果计算。同样，如果样品称样量为0．5g，使用3μg/g碳硫含量的助熔剂就将产生3μg/g的偏差。考虑到助溶剂使用带来的偏差，建议低含量样品的检测尽量保证助熔剂加入量一致。此外，由于纯铁助溶剂往往会导致试样燃烧不完全，建议采用8:2比例的W+Sn作为助溶剂，而纯铁的助溶剂仅适用于 0．2 ～ 2．0 之间变化。

2.3 样品与助溶剂的叠放

助溶剂在高频红外光谱法下铁矿石硫检测中发挥着增加导磁物质、提供燃烧温度的作用，这类作用的发挥就使得样品的流动性大大提升，稀释下的样品检测精度也将实现一定程度的提升，不过由于样品与助溶剂的叠放顺序往往会对检测结果造成直接影响，这点必须引起检测人员的重视。例如，铁基样品在高频感应下的燃烧往往会导致严重飞溅，这不仅使得检测结果将受到影响，燃烧室石英管、陶瓷保护套的使用寿命也将大大缩减，如果将钨粒作为打底，样品同样会对石英管造成污染，而将样品置于底层、钨粒置于上层，上述状况就能够实现较好避免，因此样品与助溶剂的叠放顺序必须得到高度重视。“0．2g纯铁→样品→0．2g锡粒→1．3g钨粒”属于较为典型的样品与助溶剂叠放顺序，“1．3g钨粒→0．2g锡粒→样品→0．2g纯铁”的顺序在我国当下的应用也较为广泛。

2.4 坩埚与试剂的控制

坩埚与试剂均会对高频红外光谱法下铁矿石中硫检测的质量造成影响，具体影响与应对措施如下。

（1）坩埚的影响与应对。坩埚的空白向来受到高频红外光谱法下铁矿石中硫检测研究人员的关注，这主要是由于未经特别处理过的坩埚往往在检测中存在着10～100μg/g的空白，而这就直接影响着检测的精度和稳定性，因此坩埚的预处理必须得到重视，为此，在应用高频红外光谱法前，检测人员应将坩埚在1100℃的马弗炉中烘烤4h。

（2）试剂的影响与应对。分析气、载气的干燥纯净是保证高频红外光谱法应用质量的关键，因此具体检验前试剂的净化必须得到高度重视。其中，通过碱石棉然后经过高氯酸镁就能够实现试剂的净化，不过检验过程中必须避免试剂安装顺序颠倒、干燥分析气高氯酸镁失效，否则铁矿石中硫的检测质量将出现一定幅度的波动，这主要是由于碱石棉的吸水作用低于高氯酸镁，试剂安装顺序颠倒下载气将携带少量水汽进入分析系统。而高氯酸镁失效则会导致硫的基线出现一个较小的峰，由此成硫的分析曲线拖尾就将直接导致检测结果偏高。

2.5 比较水平和时间的选择

分析时间的长短均有可能影响高频红外光谱法下铁矿石中硫的检测结果，一般情况下，过长的分析时间会因拖尾导致测定结果偏高，而过短的分析时间则会因吸收不完全导致测定值偏低。而在实际调查研究中发现，按照仪器原始参数开展的高频红外光谱法检测很容易出现硫释放曲线“双峰”过大问题，这便直接说明了检测结果的不准确，相较于标准偏差RSD＞3．0%也较为直观说明了这一点。表1为改变仪器参数的实例，而通过改变仪器参数便实现了较好的硫释放曲线形状，相对标准差值偏差RSD也实现了≤3．0%。

表1 改变仪器参数实例

2.6 其他因素

除上文内容外，灰尘吸附、温度均会对高频红外光谱法的检测质量造成影响，具体影响如下。

（1）灰尘吸附影响。随着高频红外光谱法的分析次数提升，灰尘吸附带来的检测误差将不断增加，而彻底进行灰尘过滤器的灰尘清理后，检测结果的精确度就能够得到更好保障。（2）温度影响。灰尘过滤器、红外分析系统均会受到

温度的影响，其中灰尘过滤器的问题提升将直接导致吸附效果降低，高频红外光谱法的检测质量也将由此受到影响；红外分析系统的温度变化则会导致分析气体体积的变化，气体通过固定长度红外池将因此出现时间差，同时红外光源发射光强也将出现波动，这些同样将导致高频红外光谱法下铁矿中硫的检测质量出现波动，因此这些因素必须得到检测人员重视，仪器的维护成本也能够得到较好保障。

3 结语

综上所述，高频红外光谱法能够较好服务于铁矿石中硫的检测。而在此基础上，本文涉及的样品的称样、助溶剂的使用、样品与助溶剂的叠放等检测要点，则直观证明了研究的实践价值。

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