一种半钢造渣剂中五氧化二磷含量的测定方法与流程

本发明属于化学检测技术领域，具体涉及一种半钢造渣剂中五氧化二磷含量的测定方法。

背景技术：

磷是钢中有害杂质元素。它能使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性，要从原料的各个环节控制磷的含量，因此准确、快速测定磷含量具有重要意义。半钢造渣剂中五氧化二磷含量的测定，目前还没有标准的分析方法。五氧化二磷元素的分析常规的有乙酸丁酯萃取-钼蓝光度法、铋磷钼蓝光度法、磷钼酸铵容量法、二安替比林甲烷磷钼酸重量法等，这些方法存在干扰元素多，操作步骤繁琐，所需化学试剂较多，影响操作人员的身体健康，废酸、废碱污染环境，分析周期长等不足，而难于满足生产需要。由于造渣剂中五氧化二磷的特殊结构，使用高氯酸会使磷挥发，分析时应避免使用。电感耦合等离子体原子发射光谱法是近年来较为成熟的分析方法，具有检出限低、准确度好、基体效应小等特点，可用于低含量的测定。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法直接测定半钢造渣剂中五氧化二磷含量难度较大，目前还没有行之有效的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种半钢造渣剂中五氧化二磷含量的测定方法。

本发明的目的是这样实现的，包括前处理、测定步骤，具体包括：

a、前处理：

1）将待测试样加入盐酸，得混合液a；

2）在混合液a中加入氟化钠，加热至溶解得混合液b；

3）在混合液b中加入硝酸，加热溶解完全，冷却，得混合液c；

4）在混合液c中加入蒸馏水，加热至盐类溶解，冷却、过滤得滤液d；

5）将滤液d移入容量瓶，定容得到试样液；

b、测定：用发射光谱法测定试样液，根据谱线强度在五氧化二磷的标准工作曲线中得到对应的五氧化二磷含量值。

本发明方法操作方便，大大缩短了检测周期，减轻了检测人员的劳动强度，其测定结果有良好的稳定性、重现性和准确性，能满足日常半钢造渣剂中五氧化二磷含量的测定需要。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所属的半钢造渣剂中五氧化二磷含量的测定方法，包括前处理、测定步骤，具体包括：

a、前处理：

1）将待测试样加入盐酸，得混合液a；

2）在混合液a中加入氟化钠，加热至溶解得混合液b；

3）在混合液b中加入硝酸，加热溶解完全，冷却，得混合液c；

4）在混合液c中加入蒸馏水，加热至盐类溶解，冷却、过滤得滤液d；

5）将滤液d移入容量瓶，定容得到试样液；

b、测定：用发射光谱法测定试样液，根据谱线强度在五氧化二磷的标准工作曲线中得到对应的五氧化二磷含量值。

a步骤1）中所述的盐酸浓度为36%～38%，加入量为60～80ml/g试样。

a步骤2）中所述的氟化钠加入量为0.5～1.0g/g试样。

a步骤2）中所述的加热为温度控制在100～150℃的电热板上加热。

a步骤3）中所述的硝酸浓度为65%～68%，加入量为20～40ml/g试样。

a步骤3）中所述的加热为温度控制在100～150℃的电热板上加热。

a步骤4）中所述的蒸馏水加入量为50～75ml/g试样。

a步骤5）中所述的定容是按500ml/g试样的量加蒸馏水进行定容。

b步骤所述的发射光谱法为电感耦合等离子体原子发射光谱法，其工艺条件为：高频发生器rf功率1100～1200w，辅助气体流量0.4～0.6l/min，垂直观测高度10～14mm，冲洗泵速40～60r/min，分析泵速40～60r/min，积分次数2～4次，低波段扫描时间20～30s，高波段扫描时间10～20s，五氧化二磷的分析谱线为213.618nm/458级次和178.766nm/488级次。

本发明所述的半钢造渣剂中五氧化二磷含量的测定方法，包括用常规的电感耦合等离子体原子发射光谱法测定试样液的五氧化二磷谱线强度，根据该谱线强度在五氧化二磷的标准工作曲线中得到对应的五氧化二磷含量值，其特征在于所述试样液经过下列步骤制得：

a、在半钢造渣剂待测试样中，按60～80ml/g试样的量，加入盐酸，得混合液；

b、在步骤a所得的混合液中，按0.5～1.0g/g试样的量，加入氟化钠，再低温加热至溶解，得混合液。低温加热是指温度控制在100℃～150℃的电热板上加热；

c、在步骤b所得的混合液中，按20～40ml/g试样的量，加入硝酸，再低温加热至溶解完全，冷却，得混合液。低温加热是指温度控制在100℃～150℃的电热板上加热；

d、在步骤c所得的混合液中，按50～75ml/g试样的量，加入蒸馏水，再加热至盐类溶解，冷却、过滤，得溶液；

e、按500ml/g试样的量，在步骤d所得的溶液中加蒸馏水进行定容，即得到待测五氧化二磷含量的试样液。

所述盐酸、硝酸、氟化钠均为市购分析纯产品。

所述电感耦合等离子体原子发射光谱法测定试样液时，其工艺条件为：高频发生器rf功率1150w；辅助气体流量0.5l/min；垂直观测高度12.0mm；冲洗泵速50r/min；分析泵速50r/min；积分次数3次；低波段扫描时间25s；高波段扫描时间15s；磷（nm/级次）的分析谱线为：213.618nm/458和178.766nm/488。

本发明与现有测试技术相比，本发明具有以下优点：

（1）采用上述方案测定半钢造渣剂中五氧化二磷含量，可以消除砷、硅元素对五氧化二磷含量测定的干扰，提高了五氧化二磷含量测定的准确度。

（2）采用上述方案制成待测试样溶液后，即可用现有技术中的电感耦合等离子体原子发射光谱仪，直接对半钢造渣剂中五氧化二磷含量进行测定，且操作方便，大大缩短了检测周期，提高了检测效率，减轻了检测人员的劳动强度，同时不需要使用大量化学试剂，减轻了化学试剂对环境造成的污染，还减少了化学试剂对试验人员的身体伤害，降低了成本。

（3）采用上述方案测定半钢造渣剂中五氧化二磷含量，其测定结果有良好的稳定性、重现性和准确性。

（4）试验证明本发明方法可靠、实用，能满足日常半钢造渣剂中五氧化二磷含量的测定需要。

实施例1

按常规制备下列各标准溶液：

1、磷标准溶液的制备：

1a、将市售基准纯的磷酸二氢钾于105～110℃烘1h，置于干燥器中冷却至室温；

1b、将步骤1a的4.3936g磷酸二氢钾置于500ml烧杯中；

1c、按10ml/g磷酸二氢钾的量，在步骤1b的烧杯中加入蒸馏水，煮沸，溶解完全；

1d、将步骤1c中的溶液移入1000ml容量瓶中，用水稀释至1000ml，摇匀,得1.00mg/ml的含磷溶液；

1e、将步骤1d中的溶液移取10ml至1000ml容量瓶中，用水稀释至1000ml，摇匀,得10.00ug/ml的磷标准溶液。

2、钙标准溶液的制备：

2a、将市售基准纯的碳酸钙于105℃烘1h，置于干燥器中冷却至室温；

2b、将步骤2a的2.4971g碳酸钙置于400ml烧杯中，按40ml/g碳酸钙的量加入蒸馏水，按4ml/g碳酸钙的量滴加浓盐酸，缓慢溶解完全；

2c、将步骤2b中的溶液移入500ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至500ml，摇匀,得2.00mg/ml的钙标准溶液。

3、硅标准溶液:

3a、将纯度在99.9%以上的二氧化硅于1000℃下灼烧1h，置于干燥器中冷却至室温；

3b、按5g/g试样的量，将步骤3a的1.0696g二氧化硅置于盛有3g研细并混匀的无水碳酸钠和硼酸的混合熔剂的铂坩埚中，再盖入2g研细并混匀的无水碳酸钠和硼酸的混合熔剂，将坩埚先于400℃低温加热，再于950℃高温加热40min，冷却，其中混合熔剂为下列质量比：无水碳酸钠:硼酸＝2:1；

3c、将步骤3b中的铂坩埚放入盛有100ml冷水的烧杯中，以浸出熔块至完全溶解后，取出坩埚，冷却溶解液至室温；

3d、将步骤3c的溶解液移入500ml容量瓶中，用水稀释至500ml，摇匀，移入塑料瓶中保存，得1.00mg/ml的硅标准溶液。

4、镁标准溶液的制备：

4a、将市售基准纯的氧化镁于850℃灼烧30min，置于干燥器中冷却至室温；

4b、将步骤4a的1.6590g氧化镁置于400ml烧杯中，按50ml/g氧化镁的量加入盐酸，低温加热溶解完全，盐酸为下列体积比：盐酸:水＝1:1；

4c、将步骤4b中的溶液移入1000ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至1000ml，摇匀,得1.00mg/ml的镁标准溶液。

5、校准溶液的制备：

5a、取5个100ml容量瓶，分别加0、2.0、8.0、16.0、20.0ml步骤1e的磷标准溶液，再在该5个100ml容量瓶中，分别加入25ml步骤2c的钙标准溶液、5ml步骤3d的硅标准溶液、10ml步骤4c的镁标准溶液、5ml盐酸和5ml硝酸，用水稀释至刻度，混匀后分别得到空白、标1、标2、标3、标4五个校准溶液。

6、电感耦合等离子体原子发射光谱仪的测定：

6a、对仪器操作条件进行如下优化：高频发生器rf功率1150w；辅助气体流量0.5l/min；垂直观测高度12.0mm；冲洗泵速50r/min；分析泵速50r/min；积分次数3次；低波段扫描时间25s；高波段扫描时间15s；（nm/级次）的分析谱线为：五氧化二磷（nm/级次）的分析谱线为：213.618nm/458和178.766nm/488；

6b、分别测定步骤5a所得空白、标1～标4标准溶液的谱线强度；

6c、以五氧化二磷标准溶液的浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，绘制五氧化二磷标准的工作曲线。

实施例2

待测半钢造渣剂中五氧化二磷试样液的制备：

1a、在0.2000g半钢造渣剂的待测试样中，按60ml/g试样的量，加入12ml盐酸，得混合液；

1b、在步骤1a所得的混合液中，按0.5g/g试样的量，加入0.1g氟化钠，再低温加热至溶解，得混合液。低温加热是指温度控制在100℃的电热板上加热；

1c、在步骤1b所得的混合液中，按20ml/g试样的量，加入4ml硝酸，再低温加热至溶解完全，冷却，得混合液。低温加热是指温度控制在100℃的电热板上加热；

1d、在步骤1c所得的混合液中，按50ml/g试样的量，加入10ml蒸馏水，再加热至盐类溶解，冷却、过滤，得溶液；

1e、按500ml/g试样的量，在步骤1d所得的溶液中加蒸馏水定容至100ml，即得到待测五氧化二磷含量的试样液。

2、待测半钢造渣剂中五氧化二磷的测定：

2a、在与实施例1步骤6a相同的工作条件下，测定步骤1e所得待测试样液的谱线强度；

2b、根据2a所测得的待测试样液的谱线强度，在实施例1步骤6c的工作曲线上即可直接查出半钢造渣剂中五氧化二磷含量为0.068%。

实施例3

1a、在0.2000g半钢造渣剂的待测试样中，按70ml/g试样的量，加入14ml盐酸，得混合液；

1b、在步骤1a所得的混合液中，按0.7g/g试样的量，加入0.14g氟化钠，再低温加热至溶解，得混合液。低温加热是指温度控制在120℃的电热板上加热；

1c、在步骤1b所得的混合液中，按30ml/g试样的量，加入6ml硝酸，再低温加热至溶解完全，冷却，得混合液。低温加热是指温度控制在120℃的电热板上加热；

1d、在步骤1c所得的混合液中，按60ml/g试样的量，加入12ml蒸馏水，再加热至盐类溶解，冷却、过滤，得溶液；

1e、按500ml/g试样的量，在步骤1d所得的溶液中加蒸馏水定容至100ml，即得到待测五氧化二磷含量的试样液。

2、待测半钢造渣剂中五氧化二磷的测定：

2a、在与实施例1步骤6a相同的工作条件下，测定步骤1e所得待测试样液的谱线强度；

2b、根据2a所测得的待测试样液的谱线强度，在实施例1步骤6c的工作曲线上即可直接查出半钢造渣剂中五氧化二磷含量为0.068%。

实施例4

1a、在0.2000g半钢造渣剂的待测试样中，按80ml/g试样的量，加入16ml盐酸，得混合液；

1b、在步骤1a所得的混合液中，按1.0g/g试样的量，加入0.2g氟化钠，再低温加热至溶解，得混合液。低温加热是指温度控制在150℃的电热板上加热；

1c、在步骤1b所得的混合液中，按40ml/g试样的量，加入8ml硝酸，再低温加热至溶解完全，冷却，得混合液。低温加热是指温度控制在150℃的电热板上加热；

1d、在步骤1c所得的混合液中，按75ml/g试样的量，加入15ml蒸馏水，再加热至盐类溶解，冷却、过滤，得溶液；

1e、按500ml/g试样的量，在步骤1d所得的溶液中加蒸馏水定容至100ml，即得到待测五氧化二磷含量的试样液。

2、待测半钢造渣剂中五氧化二磷的测定：

2a、在与实施例1步骤6a相同的工作条件下，测定步骤1e所得待测试样液的谱线强度；

2b、根据2a所测得的待测试样液的谱线强度，在实施例1步骤6c的工作曲线上即可直接查出半钢造渣剂中五氧化二磷含量为0.068%。

实施例5

待测半钢造渣剂中五氧化二磷试样液的制备：

1a、在0.5000g半钢造渣剂的待测试样中，按60ml/g试样的量，加入30ml盐酸，得混合液；

1b、在步骤1a所得的混合液中，按0.5g/g试样的量，加入0.25g氟化钠，再低温加热至溶解，得混合液。低温加热是指温度控制在150℃的电热板上加热；

1c、在步骤1b所得的混合液中，按20ml/g试样的量，加入10ml硝酸，再低温加热至溶解完全，冷却，得混合液。低温加热是指温度控制在150℃的电热板上加热；

1d、在步骤1c所得的混合液中，按50ml/g试样的量，加入25ml蒸馏水，再加热至盐类溶解，冷却、过滤，得溶液；

1e、按500ml/g试样的量，在步骤1d所得的溶液中加蒸馏水定容至250ml，，即得到待测五氧化二磷含量的试样液。

2、待测半钢造渣剂中五氧化二磷的测定：

2a、在与实施例1步骤6a相同的工作条件下，测定步骤1e所得待测试样液的谱线强度；

2b、根据2a所测得的待测试样液的谱线强度，在实施例1步骤6c的工作曲线上即可直接查出半钢造渣剂中五氧化二磷含量为0.068%。