本发明涉及一种高炉除尘灰组分的检测方法，特别涉及一种高炉除尘灰中游离碳含量的检测方法，属于分析化学
技术领域：
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背景技术：
：随着高炉炼铁工艺技术不断进步，特别在高炉喷吹煤粉技术的应用，大大降低焦炭消耗量，还可提高高炉风，加大冶炼强度，提高生铁产量水平。高炉除尘灰成分质量百分含量为：氧化铁粉20～40％、焦粉和煤粉10～30％,并含有少量铝、钙、镁、铅、锌、钾、钠等元素。评价高炉喷煤和高炉焦炭使用效率，确定高炉经济运行情况，可通过检测高炉除尘灰的未燃烧的煤和焦含量来反映。目前，对高炉除尘灰中未燃煤、焦含量的检测技术，操作繁琐，检测数据准确度差。高炉除尘灰中游离碳含量可以反应高炉除尘灰中未燃烧的煤和焦的含量，因此可以通过检测高炉除尘灰中游离碳含量来评价高炉经济运行情况。高炉除尘灰中游离碳含量检测方法目前还没有相应的国家标准方法或行业方法，虽然有碳含量检测分析方法如：气体容量法、红外吸收法等方法，但这些方法是测定样品中全碳含量检测技术，它无法真确反馈高炉除尘灰中未燃烧的煤和焦含量，给高炉炼铁生产过程中经济运行评价控提供错误信息，可能会给冶金企业造成经济损失。申请公布号为cn1182258a的中国专利申请一种高炉炉尘中未燃煤粉含量检测分析方法，公开了一种高炉炉尘中未燃煤粉含量检测分析技术，主要是根据岩矿相分析中数点法确定未燃煤粉在全碳的比列，再通过修正系数计算出高炉炉尘中未燃煤粉含量。该方法主要问题是操作复杂，经验性强，需要通过不同修正系数加以计算，检测数据准确性差。专利公布号为cn102798644a的中国专利申请碳化钒中游离碳的分离及检测方法，公开了一种碳化钒中游离碳的检测分析方法，该方法通过硝酸处理样品，将游离碳与样品本身分离后测定其游离碳含量。该方法主要应用碳化钒中游离碳分离和检测，无法应用到高炉除尘灰中游离碳检测，主要存在问题是硝酸无法准确将高炉除尘灰中游离碳分离出，同时硝酸会与游离碳产生化学反应，导致游离碳有部分损失，检测结果偏差大。专利公布号为cn103278505a的中国专利申请一种基于多特征分析的高炉除尘灰成分分析方法，该方法通过计算机系统对图像进行处理得到高炉除尘灰成分分类，从而自动分析出除尘灰的组成成分，该方法主要通过图像处理，判断高炉除尘灰的中玻璃质、铁质、微变煤粉，为高炉除尘灰的分类提高自动化程度，而无法准确测量高炉灰中游离碳含量。现有技术已公开的有关含铁尘泥中游离碳含量检测方法，操作复杂，可操作性差，影响因素多，测定精度和准确度均较低，不能满足炼铁高炉除尘灰中游离碳快速准确测定要求。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高炉除尘灰中游离碳含量的检测方法，主要解决现有技术中高炉除尘灰中游离碳含量检测精度低、检测时间长、检测繁琐、检测自动化程度低的技术问题。本发明采用的技术方案是，一种高炉除尘灰中游离碳含量的检测方法，包括以下步骤：1)分离试样中游离碳，依次进行以下操作，先称取0.20-0.50g高炉除尘灰试样，将试样置至于400ml烧杯中；然后向烧杯内加入40～60ml体积浓度为33％的硫酸溶液和5～10ml质量浓度为5％氟化钠溶液；接着用电热板对烧杯内溶液进行加热，控制并保持加热温度为80～100℃，向烧杯内溶液中滴加4～8ml质量浓度为5～10％的氯化亚锡溶液；当内眼观察到烧杯底部无固体试样时，停止加热烧杯内溶液；将烧杯内溶液空冷至15-25℃；2)收集试样中游离碳，先用平铺有酸洗石棉的砂芯漏斗对烧杯内溶液进行过滤处理，得到固体过滤物；接着用150～200ml去离子水清洗固体过滤物；后将酸洗石棉和固体过滤物转移至方舟中；用烘箱对方舟内酸洗石棉和固体过滤物进行烘干处理，控制烘干温度为95～110℃，烘干时间3～4h；所述的酸洗石棉经1000～1100℃通氧灼烧4～5h；3)检测基准碳酸钙中二氧化碳的总强度，称取0.20～0.50g基准碳酸钙置于坩埚中，将坩埚置于管式炉中，操控管式炉对坩埚进行燃烧，控制管式炉内温度为850～1100℃，氧气流量为1.0～2.5l/min，燃烧时间为45～60s，用红外检测器检测管式炉内二氧化碳的总强度i0；4)检测试样中二氧化碳的总强度，先将方舟内酸洗石棉和固体过滤物转移至坩埚内，将盛有酸洗石棉和固体过滤物的坩埚置于管式炉中，操控管式炉对坩埚进行燃烧，控制管式炉内温度为850～1100℃，氧气流量为1.0～2.5l/min，燃烧时间为45～60s，用红外检测器检测管式炉内二氧化碳的总强度i；5)计算高炉除尘灰中游离碳的质量百分含量，高炉除尘灰中游离碳的质量百分含量按照公式一计算，w＝(i×w0×m0)÷(i0×m)公式一，其中，w为高炉除尘灰中游离碳的质量百分含量，单位为％；i为红外检测器测得高炉除尘灰试样中二氧化碳的总强度，为无量纲系数；w0为基准碳酸钙中碳的质量百分含量，单位为％；m0：基准碳酸钙的质量，单位为g；i0为红外检测器测得基准碳酸钙中二氧化碳的总强度，为无量纲系数；m为高炉除尘灰试样的质量，单位为g。进一步，本发明所述的酸洗石棉经1000～1100℃通氧灼烧4～5h，目的是去除酸洗石棉中游离碳，确保高炉除尘灰中游离碳含量的检测精度。进一步，所述电热板的型号为sg-1501，烘箱的型号为lc-213，管式炉的型号为sc144dr，红外检测器的型号为yd-d200。进一步，高炉除尘灰样品采用酸处理，除尘灰中非游离碳组分与酸产生化学反应后，进入溶液中，以便达到游离碳分离。其中样品与酸反映的离子方程式如下：fe2o3+h+＝fe3++h2osio2+h++f-＝sif4↑+h2ocaco3+h+＝ca2++h2o+co2↑又进一步说明，收集的游离碳在氧气流量为1.0～2.5l/min，温度为850～1100℃条件生成co2，其化学方程式如下：c+o2＝co2本发明采用稀硫酸溶液、氟化钠溶液、氯化亚锡溶液处理炼铁高炉除尘灰样品，将高炉除尘灰中游离碳分离后，在一定温度下通氧燃烧将游离碳燃烧转变为二氧化碳后，采用红外检测器测定二氧化碳强度，计算待测炼铁高炉除尘灰中游离碳含量，解决现有炼铁高炉除尘灰中游离碳无法准确检测难题。本发明相比现有技术具有如下积极效果：本发明实现了高炉除尘灰中游离碳含量准确测定，无需复杂的样品前处理，检测精度高，操作简便，劳动强度低，可操作性强，检测自动化程度高，检测成本低，避免了复杂的操作步骤，有效的将样品中游离碳分离出，满足了高炉除尘灰中游离碳检测要求。具体实施方式下面结合实施例1对本发明做进一步说明。一种高炉除尘灰中游离碳含量的检测方法，包括以下步骤：1)分离试样中游离碳，依次进行以下操作，先称取0.2500g高炉除尘灰试样，将试样置至于400ml烧杯中；然后向烧杯内加入50ml体积浓度为33％的硫酸溶液和5ml质量浓度为5％氟化钠溶液；接着用型号为sg-1501的电热板对烧杯内溶液进行加热，控制并保持加热温度为90℃，向烧杯内溶液中滴加5ml质量浓度为5％的氯化亚锡溶液；当内眼观察到烧杯底部无固体试样时，停止加热烧杯内溶液；将烧杯内溶液空冷至15-25℃；2)收集试样中游离碳，先用平铺有酸洗石棉的砂芯漏斗对烧杯内溶液进行过滤处理，得到固体过滤物；接着用200ml去离子水清洗固体过滤物；后将酸洗石棉和固体过滤物转移至方舟中；用型号为lc-213烘箱对方舟内酸洗石棉和固体过滤物进行烘干处理，控制烘干温度为105℃，烘干时间4h；所述的酸洗石棉经1000℃通氧灼烧5h；3)检测基准碳酸钙中二氧化碳的总强度，称取0.20～0.50g基准碳酸钙置于坩埚中，将坩埚置于置于型号为sc144dr管式炉中，操控管式炉对坩埚进行燃烧，控制管式炉内温度为950℃，氧气流量为1.5l/min，燃烧时间为50s，用型号为yd-d200红外检测器检测管式炉内二氧化碳的总强度i0；4)检测试样中二氧化碳的总强度，先将方舟内酸洗石棉和固体过滤物转移至坩埚内，将盛有酸洗石棉和固体过滤物的坩埚置于型号为sc144dr管式炉中，操控管式炉对坩埚进行燃烧，控制管式炉内温度为950℃，氧气流量为1.5l/min，燃烧时间为50s，用型号为yd-d200红外检测器检测管式炉内二氧化碳的总强度i；5)计算高炉除尘灰中游离碳的质量百分含量，高炉除尘灰中游离碳的质量百分含量按照公式一计算，w＝(i×w0×m0)÷(i0×m)公式一，其中，w为高炉除尘灰中游离碳的质量百分含量，单位为％；i为红外检测器测得高炉除尘灰试样中二氧化碳的总强度，为无量纲系数；w0为基准碳酸钙中碳的质量百分含量，单位为％；m0：基准碳酸钙的质量，单位为g；i0为红外检测器测得基准碳酸钙中二氧化碳的总强度，为无量纲系数；m为高炉除尘灰试样的质量，单位为g。本发明方法的精密度和准确度通过试样的加标回收实验和精密度实验得到确认。回收实验，在炼铁高炉除尘灰中加入一定量碳后，按本发明方法，检测试样的加标回收率，试验结果见表1。表1试样加标回收实验加入碳量，g回收量，g回收率，％0.00500.004998.00.01000.0101101.00.01500.014999.30.02000.0201100.50.02500.0253101.20.03000.029799.00.04000.0403100.8精密度实验，对3组高炉除尘灰中游离碳含量进行11次精密度实验，分析结果见表2。表2试样精密度实验上述实验结果表明，本发明方法炼铁高炉除尘灰中游离碳量回收率在98.0～101.2％之间，回收率较高，检测数据统计rsd远小于1％，检测数据精密度好，方法准确可靠，完全满足钢铁企业生产要求。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。当前第1页12