高频红外碳硫分析仪测定石膏矿中的三氧化硫

王 娜

(新疆有色地质勘查局 测试中心, 新疆 乌鲁木齐 830026)

分析测试新方法(120～123)

高频红外碳硫分析仪测定石膏矿中的三氧化硫

王 娜

(新疆有色地质勘查局 测试中心, 新疆 乌鲁木齐 830026)

利用高频红外碳硫仪对石膏矿中三氧化硫含量的测定进行了研究，取得了较好的结果. 方法检出限为0.003 0%. 用石膏标准样品(GBW03109a, GBW03110)进行分析，测定值与认定值相符，测定值的相对标准偏差(n=9)在0.32%～0.81%之间. 使用石膏标准样品(GBW03111)进行本法与国标硫酸钡重量法做比对试验，测定结果无显著性差异. 加标回收率为96.4%～104.0%.

高频红外碳硫仪；石膏；三氧化硫

石膏是主要化学成分为硫酸钙(CaSO4)的水合物，已被广泛用于建筑材料和工业材料. 三氧化硫含量是表征石膏品质的重要指标之一，因此，对石膏中三氧化硫测量工作十分重要.

目前，石膏中三氧化硫含量的测定方法主要有重量法[1]、容量法[2]和离子交换法[3]等，其中硫酸钡重量法(GB/T5484-2000)是石膏中三氧化硫含量测定的经典方法. 但上述方法具有检测步骤繁琐、检测时间长等缺点.

高频红外碳硫分析法由于具有操作简单、分析速度快、结果准确等诸多优点，在碳和硫的测定方面得到了广泛的应用[4]. 本法采用高频红外碳硫分析仪测定石膏中三氧化硫的含量，可以实现石膏中三氧化硫的快速、准确测定.

1 试验部分

1.1 仪器及主要试剂

878A型 HCS系列高频红外碳硫分析仪(四川旌科仪器制造公司)；氧气：纯度不低于99.5%. 陶瓷坩埚：使用前将瓷坩埚置于马弗炉中，于120 ℃灼烧2 h，取出稍冷后储存在干燥器中；C型纯铁助溶剂：纯度≥99.8% ，粒度≤1.25 mm，ω(S)<0.000 5%；金属钨粒：粒度≤1.25 mm，ω(S)<0.000 5%；干燥剂：无水高氯酸镁，粒度0.7～1.2 mm；净化剂：烧碱石棉，粒度0.7～1.2 mm.

1.2 仪器工作条件

清洗时间：45 s；加热时间：22 s；分析时间：40 s；气流量：2.3 L/min.

1.3 试验方法

1.3.1 仪器校准

选择碳含量大于待测试料的有证标准物质来校正仪器. 在选定的通道上进行3～5 次分析，对系统进行线性调节，得出校正系数. 再用与试料含量相近的标准物质进行验证，在其允许差范围内方可进行试样分析.

1.3.2 试样测定

从干燥器中取出陶瓷坩埚置于电子天平上，称取0.35 g左右的纯铁助溶剂，称量，去皮，且将铁屑均匀铺满坩埚底部，再称取0.035 g左右的样品，并称量、输入试料质量，取下. 加入一勺钨粒(1.8 g左右)均匀覆盖在样品上. 将瓷坩埚移至坩埚基座上. 按仪器说明进行操作，仪器自动进行分析，分析结束后记录三氧化硫的百分含量. 随同试样做空白实验.

2 结果与讨论

2.1 称样量的选择

按试验条件考察了不同称样量对测定结果的影响. 试验结果表明称样量在0.035 g时，测定结果稳定可靠. 称样量太小，被测气体浓度较低，检测信号较弱，分析误差增大；称样量太大，燃烧试样所需的功率较大，容易造成试样熔融不完全，积分时间延长，容易造成样品分解不彻底，致使分析结果偏低不稳定. 此外，需要更多助溶剂，增加了分析成本.

2.2 助溶剂的选择及加入量

在碳硫分析中，加入一定量的的助溶剂，一方面可以降低样品的熔点，使样品易于熔融;另一方面助溶剂在燃烧过程中，有氧化放热作用，使样品熔体燃烧更充分. 故在选择助熔剂时应考虑试样燃烧完全、碳硫全部释放且助熔剂本身碳硫含量低且稳定性好等因素. 助溶剂的加入量直接关系到样品燃烧过程中硫是否完全释放[5].

测定硫的助溶剂通常有纯铁、纯铜或氧化铜、钨粒、锡粒、钥粒等. 考虑到助熔效果及成本等因素，本试验选择纯铁、钨粒二元混合物进行. 为保证样品充分燃烧，通常以0.35 g左右纯铁衬底，样品均匀覆盖其上，最后再均匀覆盖1.8 g左右的钨粒.

2.3 方法检出限、精密度和准确度的测定

本试验在其他条件不变的情况下，加入约0.35 g纯铁，一勺(约1.8 g)钨粒，对空白进行了12次测定，计算方法检出限. 测定结果分别为ω(S)/%:0.001 6、0.000 6、-0.001 2、0.000 8、-0.000 3、-0.000 7、0.001 5、0.002 2、-0.000 8、0.001 1、-0.001 3、0.000 5. 由测定结果求得标准偏差为0.001 0%，方法的检出限由3倍标偏差表示为0.003 0%.

应用本方法对石膏国家标准物质GBW03109a、GBW 03110进行测定，均平行测定9次，计算相应的相对标准偏差(RSD). 结果如表1所列. 测定结果的精密度(RSD)小于1%，符合《地质矿产实验室测试质量管理规范》的要求.

表1 方法精密度、准确度试验(n=9)Table 1 Accuracy and precision tests (n=9)

为考察方法的可靠性，应用本方法对石膏国家标准物质GBW03111进行测定，并与国标硫酸钡重量法进行比对试验，平行测定3份，结果如表2所列. 两种方法的测定值与标准值均吻合较好，测定结果无显著性差异，结果证明试验方法可靠.

2.4 方法加标回收率

为确定方法的可行性，采用2个石膏国家标准物质，进行加标回收率试验，加标回收率为97.6%～102.3%(如表3所列)，满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》要求.

表2 本法与国标硫酸钡重量法比对试验(n=3)

表3 加标回收率

2.5 样品分析

按本试验方法对石膏样品进行测定，并与国标法测定结果进行比对，测定结果无显著性差异，结果如表4所列.

表4 样品分析结果(n=9)Table 4 Analytical results of samples %

3 结论

用高频红外碳硫分析仪测定石膏矿中的三氧化硫含量，准确度高、操作简单、工作效率高. 该方法可作为一种常用的分析手段和方法，在今后石膏矿中的三氧化硫含量检测中具有较大的应用前景.

[1] 国家质量技术监督局.GB/T5484-2000石膏化学分析方法[S]

[2] 童绮.石膏中三氧化硫快速容量法测定 [J].非金属矿，2003,26(2):37-38.

[3] 邓玉莲，钟靖华，廖志明.离子交换法测定石膏三氧化硫的研究[J].大众科技. 2009(9):106-106.

[4] 朱鹏明.HCS系列高频红外碳硫分析仪原理与技术创新[J].冶金标准化质量.2004，5:1-3.

[5] 张明杰，戴雪峰，陆丁荣，等.高频燃烧一红外碳硫仪用于农用地土壤质量调查样品中碳硫的快速测定[J].岩矿测试，2010,29 (2) :139-142.

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《分析测试技术与仪器》编辑部

High Frequency Infrared Carbon Sulfur Analyzer Determinate Sulfur Trioxide in Gypsum Mines

WANG Na

(Test Center of Xinjiang Nonferrous Geological Exploration Bureau , Urumqi 830026，China)

In this paper, a method for the determination of the contents of sulfur trioxide in gypsum mines by high frequency infrared carbon sulfur analyzer with satisfactory results was established. The detection limit of the method was 0.003 0%. The proposed method was applied to the analysis of certified reference materials of gypsum (GBW03109a, GBW03110), and obtained results in consistent with the certified values, the RSD(n=9) was 0.32%～0.81%. By the analysis of the certified reference material of gypsum (GBW03111), there was no significant difference between this method and the routine gravimetric method of BaSO4. Recovery rates obtained by standard spike method were in the range of 96.4%～104.0%.

high frequency infrared carbon sulfur analyzer;gypsum mine;sulphur trioxide

2017-02-22;

2017-04-21.

王娜(1985-)，本科，主要研究领域为化学分析，E-mail：314892011@qq.com.

O657.3

B

1006-3757(2017)02-0120-04

10.16495/j.1006-3757.2017.02.009