碱熔-ICPAES法测定铝钙合金球中铝和钙

陈 蓉， 骆 坤

（共享装备股份有限公司（宁夏先进铸造重点实验室），宁夏 银川 750021）

在冶金工业中，铝钙合金球目前已广泛用于钢水的脱氧。铝钙合金球对钢和护渣进行脱氧，提高钢的机械性能和减小非金属夹杂物如氧化铝、硅酸盐、尖晶石和钙铝酸盐等，提高钢水纯净度及降低废品率。

铝钙合金球测定其合金元素的传统化学方法是将试样用硝酸、氢氟酸溶解，硅采用硅氟酸钾滴定法，钙采用EDTA滴定法，不仅分析步骤繁琐、分析周期长，用酸溶法溶解铝钙合金球，铝钙合金球酸溶解不完全，准确度不高，主要原因是和铝钙合金球的冶炼有关。

本文应用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICPAES）法同时测定铝钙合金球中铝、钙的含量，用该方法检测不用金属铂坩埚，检测速度快，不用加入显色剂，碱熔法溶解，酸化后，电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铝钙合金球中铝、钙的含量，满足了炼钢的生产要求。

1 实验

1.1 试剂

过氧化钠（质量分数大于92.5%），盐酸（ρ约1.19 g/mL），硝酸（ρ约1.42 g/mL），稀盐酸（1+1），硝酸（1+1），30%过氧化氢。

1 000 μg/mL铝储备液，100.0 μg/mL铝标准溶液。移取1 000 μg/mL铝储备液10 mL置于100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。储存于塑料瓶中。来源国家钢铁材料测试中心。

1 000 μg/mL钙储备液，100.0 μg/mL钙标准溶液。移取1 000 μg/mL钙储备液10.0 mL，置于100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1 mL含100 μg钙。来源国家钢铁材料测试中心。

待测样，来源郑州明迈特实业有限公司。铝钙合金球标准物质，认定值Al 14.46%、Ca 5.74%，来源武钢钢研所。

1.2 仪器及设定参数

PE 8000型电感耦合等离子体发射光谱仪（美国Perkin Elmer公司），观测方式为轴向观测，等离子体气体流量15 L/min，泵速1.50 r/min，射频功率1 300 W，辅助气流量0.2 L/min，雾室压力0.379 MPa。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制样

按GB /T 4010铁合金化学分析用试样的采取和制备，研磨后粒度小于0.125 mm的试料。

1.3.2 空白试验

随同试样做空白试验。

1.3.3 试样溶液制备

1）称取0.100 0 g，精确至0.000 1 g。样品置于镍坩埚中，称取1.5 g过氧化钠（过氧化钠，质量分数大于92.5%）与试样混合均匀，置于800℃的高温炉中融10 min，取出摇匀，再置于800℃的高温炉中融10 min，取出，冷却至室温。置于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，热水浸出，加入稀盐酸（1+1）约15 mL调整酸度，过量浓盐酸15 mL，加热溶解后，滴加过氧化氢1滴还原，煮沸，取下。冷却至室温，定容至100 mL塑料容量瓶中，再移取2.00 mL试液至100 mL塑料容量瓶。

2）加入稀盐酸（1+1）约10mL加水稀释至刻度，摇匀，待测。

2 结果与讨论

2.1 样品溶解方法的选择

铝钙合金球适用于转炉、电炉、中频炉冶炼，可以替代铝线、硅钙、硅铝、铝酸钙，较好的满足钢水的精炼、脱氧等操作要求。

试样的前处理可采用湿法酸溶、坩埚碱溶法等，比较不同溶解方法的优缺点，见表1，方案5是最佳溶样方案。

表1 铝钙合金球不同溶解方法对比

2.2 元素分析线的选择

在没基体干扰的情况下，选取最灵敏度的谱线作为分析线，铝元素分析线为396.53 nm，钙元素分析线为317.933 nm。

2.3 基体和共存元素的影响及校正

铝钙合金球中主要的基体元素硅，硅含量不高 5%，可以不考虑。由于该法用过氧化钠熔剂碱熔法的镍坩埚，因此，钠、镍是由于溶样被带入被测试液中主要的共存元素，通过试验发现钠、镍在铝、钙所选谱线积分内不产生波峰。钠、镍的背景较高，工作曲线也和样品采用同样量的过氧化钠，和镍坩埚熔融，来消除背景干扰。

2.4 工作曲线

按“1.3.3”操作制作6个样品，移取铝标准溶液（铝标准溶液，100 μg/mL）0、0.5、1.0、1、2、5.0、10.0 mL，移取钙标准溶液（钙标准溶液，100 μg/mL）0、0.1、0.2、0.5、2.0、5.0 mL，加入稀盐酸（1+1）约10 mL加水稀释至刻度，摇匀，测定强度。以待测元素含量为横坐标，校正强度为纵坐标，制作工作曲线见图1和图2。

图1 铝的工作曲线

图2 钙的工作曲线

根据推荐所选择的仪器，得到最佳测定条件、方法线性范围、方法的线性范围曲线的线性相关系数和方法检出限，具体见表2。

表2 方法线性范围、线性相关系数及方法检出限

2.5 精密度实验

按照实验方法测定铝钙合金球的标准物质，并进行精密度（n＝3）实验，结果见表3。从表3的相对标准偏差，说明该方法稳定性较好，满足检测要求。

表3 精密度实验（n＝5）

2.6 准确度实验

按照实验方法测定铝钙合金球标准物质中铝钙的含量，并进行准确度实验，结果见表4。从表4可以看出，绝对误差较小，说明该方法准确度较好，满足检测要求。

表4 准确度实验（n＝3）

2.7 加标回收率实验

取3批次样品，按试样溶液制备，分别移取2.00 mL试样溶液至3个100 mL塑料容量瓶，分别移取铝标准溶液（铝标准溶液，100 μg/mL）0.5、2.0、10.0 mL，分别移取钙标准溶液（钙标准溶液，100 μg/mL）0.1、2.0、5.0 mL，加入稀盐酸（1+1）约10 mL加水稀释至刻度，摇匀。测定Al和Ca含量，计算加标回收率。回收率试验见表5，回收率判定按国家标准GB/T 23942-2009《化学试剂 电感耦合等离子体原子发射光谱法通则》待测元素回收率应控制范围在80%～120%，实际回收率在98.370%～100.748%，符合标准要求，证明方法可靠、准确。

表5 回收率实验

3 结论

采用碱熔法电感耦合等离子体发射光谱法同时测定铝钙合金球中的Al、Ca。研究结果表明，该方法快速、简便且具有精密度和准确度较好，能够满足原材料铝钙合金球的质量控制及验收。