专利名称：：一种熔融冶金样品分析熔剂及其制备和使用方法
技术领域：
：本发明涉及一种冶金样品分析技术，尤其涉及一种对于熔融分解冶金样品进行分析的熔剂及其制备方法和使用方法。背景4支术现有的样品分析技术，除干法如发射光谱分析外，通常先要将样品进行分解，制成溶液再进行测定。样品分解是样品粉碎后的第一个分析步骤。样品分解的目的是将固体样品转换成适合于用现代的仪器分析方法或化学分析方法进行元素测定的的分析溶液。因此样品的分解是化学分析方法中一个基本和必要的步骤，它通常是样品分析速度、测定结果准确度的制约因素。因此试样的分解是分析工作的重要步骤之一，快速而准确的试样分解方法对分析工作具有重要意义。目前常用的样品分解方法大致可分为溶解和熔融两种溶解就是将试样溶解于水、酸、碱或其他溶剂中，溶解比较简单、快速。水溶法只适用于盐，一般可溶性盐酸类，钢铁、合金、有色金属、碳酸盐类矿物等可用酸溶法分解。常用作溶剂的酸有盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸、氢氟酸，以及它们的混合酸。对于复杂样品，特别是抗酸腐蚀的难溶矿物、酸性氧化物(硅酸盐、粘土)、酸性炉渣、不溶残渣等，不能溶解或溶解不完全时，则采用熔融法。熔融是将试样与固体熔剂混合，在高温下加热，使欲测组分转变为可溶于水或酸的化合物。熔融法比酸分解有更强的分解效力，这是因为熔融是在高温400。C100(TC下起作用，这样高的温度在酸分解中是不可能达到的。用于样品分解的熔剂常常是碱金属的盐类，如偏硼酸4里、四硼酸锂、过氧化钠、焦硫酸钠等，这些熔融法常用的熔剂在应用中受到分解温度、熔融用的器亚、成本、熔融时间的限制，其熔融分解的效果不是很好。为了增加熔融的效果和分解能力，在现有的冶金分析样品国家标准中，酸溶再回渣以及过氧化钠熔融是最为普遍的样品分解方式，但其最大缺点是流程长，操作烦瑣，药品消耗量大。近年来有关于高温熔融状态下的熔剂的报道，如专利申请名称为《一种用于高温熔融状态下的熔剂》，专利申请号为00510050670.5,其主熔剂为蛇紋石、石灰石，白云石或石英石的一种或多种组合，其稀释剂为水渣。该熔剂主要用于金属还原以及解决熔渣粘稠，炉内结瘤，物料难以下行而致使炉令变短等问题。此外，关于无水碳酸钠与硼酸混合熔剂的应用报道也主要是应用于硅酸盐岩石、白云石、石灰石等的分解分析中。目前还没有发现将其应用于熔融分解钒钛磁铁矿、钒钛高炉渣、高钛渣、冶金辅料、有色金属矿、耐火材料等冶金分析样品的报道。
发明内容本发明的目的之一是提出一种用于熔融分解钒钬磁铁矿、钒钛高炉渣，高钛渣，冶金辅料，耐火材料，钒渣，有色金属矿等熔融分解冶金样品分析熔剂；本发明的目的之二是提出一种用于熔融分解冶金样品分析熔剂的制备方法，本发明的目的还在于提出一种熔融分解冶金样品分析熔剂的使用方法。本发明的技术方案如下技术方案之一熔融分解冶金样品分析熔剂的组份及含量以重量百分比计为主熔剂无水石友酸钠和硼酸为85.80%~100%;其中无水石友酸钠为57.20%~66.67%，硼酸为28.60%~33.33%;辅助熔剂硝酸铵或硝酸钾为0-14.20%;其优选组4分及含量以重量百分比计为主熔剂无7JC碳酸钠和硼酸为89%~95%，辅助熔剂硝酸铵或硝酸钾为5~11%;其中无水,灰酸钠为59°/。~63°/。，硼酸为30%~32%;辅助熔剂为硝酸铵或硝酸钾中的一种或两种。技术方案之二熔融分解冶金样品分析熔剂的制备方法包括以下步骤A、混合将主熔剂无水碳酸钠与硼酸按照重量百分比2:1的比例混合均匀；B、干燥将混合均匀的主熔剂置于烘箱中，在105。C以下进行干燥，时间为2~3h,然后耳又出冷却至室温；C、研磨将干燥后的主熔剂进行研磨，装瓶；D、将辅助熔剂装瓶将硝酸铵或硝酸钾装瓶。其中主熔剂和辅助熔剂为为粉状或粉末状。技术方案之三熔融分解冶金样品分析熔剂的使用方法包括以下步骤a、使用定量滤纸包装熔剂，将定量滤纸折叠为可将熔剂包装成球形的形状；b、对于易熔的冶金^f羊品，向折叠好的包装滤纸中装入制备好的主熔剂，将称取的易熔冶金样品置入主熔剂中，搅拌均勻，然后将包装滤纸包装成冶金样球；对于难熔的冶金样品，向折叠好的包装滤纸中装入制备好的主熔剂，将称取的难熔冶金样品置入主熔剂中，再加入辅助熔剂，搅拌均匀，然后将包装滤纸包装成冶金样球；c、在坩埚中加入石墨4分，将坩埚在800°C-900。C温度范围内进行熔融，时间为lh,取出坩埚并进行冷却，将石墨粉研磨平整、光滑，然后将冶金样球放入装有石墨4分的坩埚中；d、再次将坩埚在高温下进行熔融，易熔的冶金样球在800°C-900°C(±10°C)温度范围下义容融10min-15min;难溶的冶金才羊J求在95(TC-1000。C(士1(TC)温度范围下熔融45min-90min;e、熔融结束后，耳又出蚶埚进行冷却，将熔融好的冶金样球，放入容器中进行浸取，按照常规分析方法，加入试剂进行元素分析测定。其中冶金样品为粉状或粉末状。本发明的熔剂具有用料少；制备方法简单且成本低；使用操作简便，熔融时间短，熔融分解效果优异，熔融后的样品具有酸易浸取，好分解，应用范围广，使用方便等优点。图1为本发明包装^^品用的定量滤纸折叠程序示意图，^換照其所示意的11个步骤进行折叠。具体实施例方式以下通过应用实例对实现本发明目的的原理和作用以及有益效果做进一步的阐述。本发明熔剂中所述的主熔剂为无水碳酸钠和硼酸的组合物，以重量百分比计为85.7°/。~100%;其中无水碳酸钠57,1%~66.7%,硼酸28.6%~33.3%;无水碳酸钠的分子量为105.99，^20)3含量在灼烧后不少于99.8%,技术条件符合GB/T639-86,白色粉末，分析纯。无7jc碳酸钠在本发明中所起的作用为在高温下可分解酸性氧化物如硅酸盐、硫酸盐、酸性炉渣等。硼酸的分子量为61.83,mB03含量不少于99.5%，技术条件符合GB/T628-1993，无色、透明结晶或白色结晶性粉末，分析纯。硼酸在本发明中所起的作用为在高温下可与碱性或中性氧化物发生反应，生成可溶性硼酸盐。本发明的辅助熔剂为硝酸4妄或硝酸钾中的一种或两种，其含量为0~14.2%;其中硝酸铵的分子量为80.04,冊4恥3含量不少于99.0°/。，技术条件符合GB/T659-1993;白色结晶粉末，分析纯。硝酸钾的分子量为104.10，KN03含量不少于99.0%，技术条件符合GB/T647-1993，白色、透明结晶，分析纯。硝酸铵、硝酸钾在本发明中所起的作用为助熔，可增强熔融分解的效果。无水碳酸钠与硼酸混合使用可将样品中的酸性氧化物、碱性氧化物分别转化成可溶性碳酸盐、硼酸盐，而铵盐在加热时能分解出相应的无水酸，在高温下具有很强的溶解能力，使样品可在短时间内分解完全。本发明由于辅助熔剂的配合使用，对实现本发明产生了优良效果。当含有上述辅助熔剂时，熔剂的氧化作用能力可以强化硫化物、砷化物和其他还原性样品的分解，使熔剂的分解能力和适用范围更宽。本发明的制备方法包括如下步骤A、混合均匀将无水石友酸钠与硼酸4安照重量比2:l混合均匀。B、干燥程序将混合均匀的主熔剂置于供箱中，在105。C下干燥2h-3h,然后耳又出冷却至室温。C、碾磨程序用碾钵或其他碾磨设备将干燥后的主熔剂碾细磨成粉末状，装瓶备用；D、辅助熔剂将白色结晶粉末状辅助熔剂硝酸铵或硝酸钾装瓶备用。使用时根据样品分解的难易程度，加入适量辅助熔剂。本发明在具体使用时釆用如下步骤a、将①12.5cm或①15cm的慢速或中速定量滤纸按照附图1所示的折叠程序，沿虚线折叠，最终折叠出可包装熔剂和冶金样品的球形包装形状；b、对于易熔的冶金样品，向折叠好的包装滤纸中装入4g-7g的主熔剂，将称取出的粉状易熔冶金样品置入熔剂中搅拌均匀，然后将包装滤纸包紧成冶金样球；对于难熔的冶金样品，向折叠好的包装滤纸中装入4g-6g的主熔剂，将称取出的粉状难熔冶金样品置入熔剂中，再加入0~0.994g辅助熔剂搅拌均匀，然后将包装滤纸包紧成冶金样球；c、在50mL或100mL的资坩埚中加满石墨粉，置于高温马弗炉中，在800°C-900。C范围内灼烧lh,然后取出蚶埚进行冷却，将石墨粉碾研平整、光滑，将包好的冶金样球放入石墨粉中。d、再次将坩埚在高温下进行熔融，从低温开始，即从200。C30(TC开始，逐渐升温，易熔的冶金样球在800°C-900°C(±10°C)温度范围下熔融10min-20min;难溶的冶金样球在950°C-1000。C(±10°C)温度范围下炫融45min-90min。当加入辅助熔剂进行熔融时，要从低温开始，逐渐升温。e、熔融结束后，取出蚶埚进行冷却，耳又出熔融好的样球，》文入玻璃容器中进行浸取，按照常规分析方法，加入试剂进行元素分析测定。本发明还提供了一组优选方案，其优选组份及含量以重量百分比计为主熔剂无水碳酸钠和硼酸89%~95°/。，辅助熔剂为硝酸铵或硝酸钾5~11%;其中无水,友酸钠为59°/。~63%,硼酸为30%~32%。根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。以下为本发明的实施例，但本发明并不限于这些实施例。表1实施例1实施例3各组分的重量百分比<table>complextableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>辅助熔剂的加入与否，是根据样品的难易程度来决定的，并要求在样品与主熔剂混合后再加。实施例1:铁矿石中全铁的测定。取无水-友酸钠66.67°/。，硼酸33.3%。将以上比例的无水-友酸钠与硼酸倒入瓷盘，混合均匀，放入烘箱中，在105。C的条件下干燥，直至不结块，再保温2h;将干燥好的主炫剂耳又出并冷至室温，用碾4本或其他碾磨设备碾细成粉末，装瓶备用。取OU.5cm的定量滤纸，按照附图l的顺序进行折叠，向折叠好的包装滤纸中装入按以上比例配比好的4g-5g的混合熔剂，将称取出的0.2000g钒钬磁铁矿;盼状试样置入熔剂中搅拌均勻，然后包装成冶金样球；在50mL的瓷坩埚中加满石墨粉，置于高温马弗炉中，在800。C-90(TC灼烧lh，取出坩埚进行冷却，将石墨粉碾研平整、光滑，将包好的冶金样球放入用石墨粉垫底的50mL瓷坩埚中；将坩埚先在高温炉20(TC低温处使滤纸慢慢灰化，使试样呈熔球状，再在85(TC-90(TC下熔融15min,取出稍冷，用镊子夹取熔块并扫净石墨粉，放入预先盛有30mL盐酸(1+1)的500mL锥形瓶中，在^f氐温电炉上浸取。浸取完后4妄照GB/T6730.5-2007中7.5.2后续步骤操作。将测定结果与按照国标GB/T6730.5-2007《铁矿石全铁量的测定三氯化钛还原法》中的熔融方法进行分析的结果进行对照，如表2。表2测定结果对照表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表2可看出，采用本发明的熔剂进行冶金样品熔融能够达到比GB/T6730.5-2007中7.5.1.2中所规定的标准更好的效果，所采用的温度较标准低，测定结果较标准好；其重现性好，且比国标熔样方式更快速。本实施例中的样品熔融方式同样适用于钒钛高炉渣、钒钛磁铁矿、球团矿等矿石的熔融，可达到同等熔融效果。熔融好的样球从高温马弗炉中实施例2:高钛渣中4丐镁的测定。无水^灰酸钠66.0%,硼酸33.0%，硝酸4妄1.0%。将该比例的无水碳酸钠与硼酸倒入瓷盘，混合均匀，放入烘箱中，在105。C的条件下千燥，直至不结块，再保温3h;将干燥好的主熔剂取出并冷至室温，用碾钵或其他碾磨设备碾细成粉末，装瓶备用；取015cm的定量滤纸，按照附图l的顺序进行折叠，向折叠好的包装滤纸中装入按以上比例配比好的4.95g主熔剂，将称耳又出的0.2000g~0.5000g冶金辅料(包括高钛渣、复合造渣剂、脱硫剂、半钢、脱氧剂等)粉状试样置入主熔剂中，加入O.05g硝酸铵，搅拌均匀，然后包装成冶金样球；在lOOmL的瓷坩埚中加满石墨粉，置于高温马弗炉中，在800。C灼烧lh,取出坩埚进行冷却，将石墨粉碾研平整、光滑，将包好的冶金样球放入用石墨粉垫底的lOOmL瓷坩埚中；将坩埚先在高温炉，300。C低温处使滤纸慢慢灰化，使试样呈熔球状，再在900°C±l(TC下熔融10min-20min,取出稍冷，用镊子夹取熔块并扫净石墨粉，放入预先盛有30mL盐酸(1+1)的400mL烧杯中，加热浸取。然后4要GB/T6730.13-2007《l失矿石4丐和4美含量的测定EGTA-CyDTA滴定法》7.4.3及后续步骤纟喿作。将测定结果与按照国标GB/T6730.13-2007《铁矿石钾和镁含量的测定EGTA-CyDTA滴定法》中的分解方式分解试样进行分析的结果进行对照，如表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表3可看出，采用本发明的熔剂进行冶金样品熔融能够达到比GB/T6730.13-2007中7.4.1.1和7.4.2中所规定的分解方式更好的效果，所采用的熔样方式简便易操作，测定结果较标准好；其重现性好，且比国标熔样方式更快速。本实施例中的样品熔融方式同样适用于复合造渣剂、脱硫剂、半钢、脱氧剂等冶金辅料的熔融，可达到同等熔融效果。熔融好的样球从高温马实施例3:铬质耐火材料中二氧化硅的测定。无水石灰酸钠61.54%,硼酸30.77°/。，硝酸钾7.69%。将该比例的无水石友酸钠与硼酸倒入瓷盘，混合均匀，；故入烘箱中，在105。C的条件下干燥，直至不结块，再保温3h;将干燥好的主熔剂取出并冷至室温，用碾钵或其他碾磨i殳备碾细成4分末，装瓶备用；取①15cm的定量滤纸，按照附图l的顺序进行折叠，向折叠好的包装滤纸中装入按以上比例配比好的6g的混合主熔剂，将称取出的O.2500g铬质耐火材料粉状试样置入熔剂中，加入O.5g硝酸钾，搅拌均匀，然后包装成冶金样球；在50mL的瓷坩埚中加满石墨粉，置于高温马弗炉中，在800。C灼烧lh，取出坩埚进行冷却，将石墨粉碾研平整、光滑，将包好的冶金样球放入用石墨粉垫底的50mL瓷坩埚中；将坩埚先在高温炉，300。C低温处使滤纸慢慢灰化，z使试才羊呈熔^M犬，再在IOO(TC下熔融30min,取出稍冷，用4聂子夹取熔块并扫净石墨粉，放入预先盛有30mL盐酸(1+1)的400mL烧杯中，加热浸耳又。然后4姿GB/T6730.10-1986《4失矿石化学分析方法重量法测定硅量》4.5.2操作。不加辅助熔剂硝酸钾与加辅助熔剂硝酸钾的对照结果如表4。表4测定结果对照表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由表4的结果可看出，硝酸钾辅助熔剂的加入能够缩短熔融时间，使熔融效果更好。本实施例中的样品熔融方式同样适用于4各质引流剂、4^各灰、镁铬砖等冶金辅料的熔融，可达到同等熔融效果。熔融好的样球从高温马弗炉中取出后，可以按照不同的元素分析方法进^f亍不同元素的测定。实施例4:碳化硅提温剂中二氧化硅的测定。无水石友酸钠57.2°/。，硼酸28.6°/。，硝酸4耍14.2%。将该比例的无水碳酸钠与硼酸倒入乾盘，混合均匀，放入烘箱中，在105。C的条件下干燥，直至不结块，再保温3h;将干燥好的主熔剂取出并冷至室温，用碾钵或其他碾磨设备碾细成4分末，装瓶备用；取015cm的定量滤纸，按照附图l的顺序进行折叠，向折叠好的包装滤纸中装入按以上比例配比好的6g的混合主熔剂，将称取出的0.2000g碳化硅提温剂粉状试样置入熔剂中，加入O.994g硝酸铵，搅拌均匀，然后包装成冶金样球；在100mL的瓷坩埚中加满石墨粉，置于高温马弗炉中，在800。C灼烧lh，取出坩埚进行冷却，将石墨粉碾研平整、光滑，将包好的冶金样球放入用石墨粉垫底的100mL瓷坩埚中；将坩埚先在高温炉，300。C低温处使滤纸慢慢灰化，使试样呈熔球状，再在IOO(TC±10。C下熔融lh,取出稍冷，用镊子夹取熔块并扫净石墨粉，放入预先盛有30mL盐酸(1+1)的400mL烧杯中，加热浸取。然后按GB/T6730.10-1986《铁矿石化学分析方法重量法测定硅量》4.5.2操作。不加辅助熔剂硝酸铵与加辅助熔剂硝酸铵的对照结果见表5。表5测定结果对照表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表5的测定结果可以看出，硝酸铵助熔剂的加入大大提高了熔融分解效果，在同等熔融条件下，不加硝酸铵时，碳化硅提温剂分解不完全，测定结果偏低。本实施例中的样品熔融方式同样适用于粘土、高铝、半石圭质、石友质、含碳质等耐火材料的熔融，可达到同等熔融效果。熔融好的冶金样球从高由以上的应用实施例可以看出，本发明的熔融分解冶金样品分析熔剂熔融分解能力强、效果显著，特别是对难熔冶金样品的分解熔融时间短，熔融分解快。本发明的制备和使用方法简便，易于操作，制备成本低，使用范围广。权利要求1.一种熔融分解冶金样品分析熔剂，其特征在于该熔剂的组份及含量以重量百分比计，主熔剂无水碳酸钠和硼酸为85.80％～100％；其中无水碳酸钠为57.20％～66.67％，硼酸为28.60％～33.33％；辅助熔剂硝酸铵或硝酸钾为0～14.20％。2、如权利要求1所述的分析熔剂，其特征在于该熔剂的组份及含量以重量百分比计，主熔剂无水碳酸钠和硼酸为89%~95%，辅助熔剂硝酸4妄或硝酸钾为5~11%;其中无水-谈酸钠为59%~63°/。，硼酸为30%~32%。3、如权利要求1所述的熔剂，其特征在于所述的辅助熔剂为硝酸铵或硝酸钾中的一种或两种。4、一种熔融分解冶金样品分析熔剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤A、混合将主熔剂无水碳酸钠与硼酸纟要照重量百分比2:1的比例混合均匀；B、干燥将混合均匀的主熔剂置于烘箱中，在105。C以下进行干燥，时间为2~3h,然后:f又出冷却至室温；C、研磨将干燥后的主熔剂进行研磨，装瓶；D、将辅助熔剂装瓶将硝酸铵或硝酸钾装瓶。5、如权利要求4所述的分析熔剂，其特征在于所述的主熔剂和辅助熔剂为为粉状或粉末状。6、一种熔融分解冶金样品分析熔剂的使用方法，其特征在于包括以下步骤a、使用定量滤纸包装熔剂，将定量滤纸折叠为可将熔剂包装成球形的形状；b、对于易熔的冶金样品，向折叠好的包装滤纸中装入制备好的主熔剂，将称取的易熔冶金样品置入主熔剂中，搅拌均匀，然后将包装滤纸包装成冶金样球；对于难熔的冶金样品，向折叠好的包装滤纸中装入制备好的主熔剂，将称取的难熔冶金样品置入主熔剂中，再加入辅助熔剂，搅拌均匀，然后将包装滤纸包装成冶金样球；c、在坩埚中加入石墨粉，将坩埚在800°C-900。C温度范围内进行熔融，时间为lh，取出坩埚并进行冷却，将石墨粉研磨平整、光滑，然后将冶金样球放入装有石墨4分的坩埚中；d、再次将坩埚在高温下进行熔融，易熔的冶金样球在800。C-900°C(±l(TC)温度范围下熔融10min-15min;难溶的冶金样球在950°C-1000°C(±10°C)温度范围下炫融45min-90min;e、熔融结束后，取出坩埚进行冷却，将熔融好的样球，放入容器中进行浸取，按照常规分析方法，加入试剂进行元素分析测定。7、如权利要求6所述的分析熔剂，其特征在于所述的冶金样品为粉状或粉末状。8、如权利要求1或2或4或6或7所述的分析熔剂或制备方法或使用方法，其特征在于所述的冶金样品包括钒钬磁铁矿，钒钬高炉渣，高钛渣，冶金铺料，耐火材料，钛渣，有色金属矿分析样品。9、如权利要求6所述的使用方法，其特征在于所述的易熔的冶金样球是指钒钬磁铁矿、钒钬高炉渣，高钛渣，钒渣，难熔的冶金样球是指冶金辅料，耐火材料，有色金属矿等。全文摘要本发明公开了一种熔融冶金样品的分析熔剂及其制备和使用方法，是由主熔剂和辅助熔剂制备而成，其中无水碳酸钠和硼酸的含量为85.80％～100％，辅助熔剂硝酸铵或硝酸钾的含量为0～14.20％；本发明可用于熔融分解钒钛磁铁矿、钒钛高炉渣，高钛渣，冶金辅料，耐火材料，钒渣，有色金属矿等冶金样品；本发明的熔剂具有用料少；制备方法简单且成本低；操作简便，熔融时间短，熔融分解效果好，熔融后的样品具有酸易浸取，好分解，应用范围广，使用方便等优点。文档编号G01N1/28GK101368886SQ20081014978公开日2009年2月18日申请日期2008年9月27日优先权日2008年9月27日发明者刘红英,平杨,郑小敏申请人:攀钢集团研究院有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司