碳硫分析仪测定碳酸锶中总硫含量＊

杨占寿,赵鹏兴,龙光明,祁米香,王舒娅,邹兴武,李加升

(1.中国科学院青海盐湖研究所,青海西宁 810008;2.金瑞矿业发展股份有限公司)

化工分析与测试

碳硫分析仪测定碳酸锶中总硫含量＊

杨占寿1,赵鹏兴2,龙光明1,祁米香1,王舒娅1,邹兴武1,李加升1

(1.中国科学院青海盐湖研究所,青海西宁 810008;2.金瑞矿业发展股份有限公司)

介绍了碳硫分析仪测定碳酸锶总硫含量的分析方法。在特制硅钼粉、锡粒、纯铁助熔剂和氧气存在的条件下,试样中各价态的硫在电弧燃烧炉中经自动引弧高温氧化为二氧化硫,经吸收液吸收生成亚硫酸,用碘 -淀粉标准溶液光控自动滴定亚硫酸根,根据其消耗量计算出总硫含量。该测定方法的相对标准偏差小于 0.5%,加标回收率大于 95%,该方法简便快速、重现性好、精密度高,适合快速分析的要求。

碳酸锶;硫;电弧燃烧

碳酸锶是一种基本化工原料,可广泛应用于电子、医药、化工等诸多领域[1-2]。碳酸锶中总硫的含量直接影响产品的质量,因此准确快速测定碳酸锶中总硫的含量至关重要[3]。用国标容量法分析碳酸锶总硫含量时所需试剂用量大、速度慢、分析周期长[3]。笔者利用碳硫分析仪,采用电弧燃烧法将各价态的硫氧化生成二氧化硫,再经吸收生成亚硫酸,亚硫酸根采用光控自动滴定,得到碳酸锶中的总硫含量,分析结果令人满意。

1 实验部分

1.1 仪器

碳硫高速分析仪,该仪器测试稳定、测量精度高,可方便快捷地测出各种金属材料和非金属材料中碳、硫元素的含量,直接读取质量分数。测碳采用液体吸收:试样燃烧后的气体经管路进入量气筒,量气筒内的气体被压入集气瓶,集气瓶内液体吸收二氧化碳,减少的体积量就是碳的含量。测硫采用光控自动滴定:氧气的流量采用“前大氧,后小氧”的工艺,通过控制氧气瓶的总开关和氧气减压器,使氧气维持在 0.04 mPa,打开电弧炉“前氧”和“后控”开关,调节流量计的指示锤停留在 1.34～2 L/min。通过燃烧电弧炉自动引弧,试样燃烧后生成的二氧化硫在氧气的推动下,经过净化装置从管路进入硫吸收杯,生成亚硫酸,用碘 -淀粉标准滴定溶液自动滴定亚硫酸根,并保持硫杯中溶液颜色为淡蓝色。与该仪器相连的 PC机装有专用的 pccs测试软件,可直接通过该软件测得碳酸锶中的硫含量。

1.2 试剂和材料

特制纯锡粒,纯度 >99.95%,粒度为 1～1.5 mm,w(S)<0.000 2%;特制硅钼粉,纯度 > 99.8%,粒度≤0.147 mm,w(S)<0.000 2%;纯铁助溶剂,w(S)<0.001%;碘 -淀粉标准滴定溶液,c(I2)≈0.001 6 mol/L;氧气,纯度 >99.5%;碳酸锶标样;碳酸锶(实验室制备)。

1.3 实验方法

先加入 200 mg硅钼粉于铜坩埚中,再加入300 mg锡粒均匀覆盖硅钼粉,通过 pccs测试软件准确录入 25 mg碳酸锶标样的质量和硫含量,把标样倒入坩埚中使其均匀覆盖锡粒,再加入 1 000 mg纯铁助溶剂覆盖碳酸锶。将坩埚放入碳硫分析仪中,调节氧气流量在 1.34～2 L/min时进行分析,将碳酸锶的测得值和标样值进行校正,建立标点曲线并调用。按上述方法对实验室制备的碳酸锶样品进行分析,依次加入 200 mg硅钼粉和 300 mg锡粒,通过pccs测试软件上传 25 mg待测样碳酸锶,再加入1 000 mg纯铁助溶剂覆盖碳酸锶,调节氧气流量计进行分析,在 PC机上直接得到碳酸锶中的硫含量。

2 结果与讨论

2.1 方法原理

在硅钼粉、锡粒、纯铁助溶剂和氧气存在下,由电弧炉自动引弧燃烧产生高温,样品中的硫与氧气反应全部转化为 SO2气体,释放的 SO2在氧气的推动下,经过净化装置从管路进入硫吸收杯,生成亚硫酸,用碘 -淀粉标准溶液光控自动滴定亚硫酸根,分析结果转换到 PC机上直接读出硫的含量。

2.2 助熔剂和样品质量确定

通入氧气能使硅钼粉和锡粒引弧燃烧[4-5],但燃烧不完全,从灰渣观测出部分碳酸锶没有分解,硫的分析结果不稳定;加入纯铁助熔剂后引弧燃烧,燃烧完全,所有的碳酸锶全部分解,硫的分析结果稳定。考虑到碳硫分析仪铜坩埚的容量和自动引弧燃烧的条件,对不同配比助熔剂和适量碳酸锶进行多次重复实验,对燃烧后灰渣成色、测定的重复性和相对标准偏差综合分析,最后确定燃烧充分、重复性较好的助熔剂质量分别为:硅钼粉 200 mg、锡粒300 mg、纯铁助熔剂 1 000 mg。

碳酸锶本身不能燃烧,为了使测试的样品具有代表性,因此碳酸锶称样质量的选择就比较重要。质量太大,会使样品获得热能不足而导致硫释放不完全;质量太小又可能使样品不均,缺乏代表性,以致测定结果的重复性和精密度较差。选择样品质量分别为 15、25、35、45、55 mg进行实验,结果表明称样质量为 35 mg为宜。

2.3 分析结果

分别对实验室制备的不同硫含量的碳酸锶进行了6次分析,并对样品 2进行加标回收实验,分析结果见表 1。从表 1可知,碳酸锶中硫含量的加标回收率大于 95%,分析得到的每种样品碳酸锶中硫含量的相对标准偏差小于 0.5%,说明实验得到数据的离散程度很低,测定方法不存在系统误差。说明此测定方法重复性好,精密度高,有很高的准确度。

表1 3种样品的分析结果和硫回收率 %

3 结论

使用碳硫分析仪分析碳酸锶中硫含量,仪器测试稳定,测试过程中自动引弧,光控自动滴定亚硫酸根,直接从 PC机读取硫含量,可减少人为观测误差。该方法简练、快速,定量结果准确,实用性很强,适用于企业日常生产中对碳酸锶快速控制分析,也可作为科研单位对硫含量控制监测的有效手段。

[1] 刘相杲,彭晓东,刘江,等.高纯碳酸锶的制备技术研究进展[J].材料导报,2003,17(9):54-57.

[2] 陈英军.我国碳酸锶工业现状及发展方向 [J].非金属矿, 2002,25(3):5-7.

[3] 李光明,刘淑英,邢士军,等.燃烧容量法测定碳酸钡总硫含量的分析方法[J].无机盐工业,2002,34(4):36-37.

[4] 谢华林.高频燃烧红外吸收法测定碳酸钡中硫[J].冶金分析, 2005,25(2):62-64.

[5] 文海初.高频红外吸收法快速测定碳酸钡中的硫[J].无机盐工业,2005,37(1):48-49.

Determ ination of total sulfur content in strontium carbonate by carbon sulfur analyzer

Yang Zhanshou1,Zhao Pengxing2,Long Guangming2,QiMixiang1,Wang Shuya1,Zou Xingwu1,Li Jiasheng1
(1.Q inghai Institute of Salt Lakes,Chinese Academ y of Sciences,Xining810008,China;
2.Q inghai JinruiM ineral Development Co.,Ltd.)

Deter mination method of total sulfur content in strontium carbonate by carbon and sulfur analyzerwas introduced.Sulfurs of each valence state in the sample were all oxidized to SO2by high-temperature automatic arc striking in an electric arc induction furnace in the presence of flux(special siliconmolybdenum powder,tin grains and pure iron)and oxygen.SO2would be absorbed by absorption liquid to for m H2SO3,and then light-controlled automatic titration of SO32-with iodine-starch standard solution was carried out,and finally total sulfur content could be calculated according to the consumption of standard solution.This method has advantages of convenience,simplicity,good repeatability,and high precision, whose relative standard deviation is less than 0.5%and standard sample recovery rate ismore than 95%.

strontium carbonate;sulfur;electric arc induction combustion

TQ132.33

A

1006-4990(2011)05-0058-02

中科院科技支青工程(2009QJQ2005)。

2010-11-28

杨占寿 (1978— ),硕士,助研,主要从事锶与镁资源的开发与研究。

联系方式:yangzhanshou@126.com