测定石墨及其制品中的硫含量

　　【来源/作者】北纳创联 

　　原标题：高频燃烧 – 红外吸收法测定石墨及其制品中的硫含量

　　摘要 建立高频燃烧 – 红外吸收法测定石墨及其制品中的硫含量。结合高频红外碳硫分析仪器特点， 试验确定了方法的实验条件： 试样粉碎至 2.5 mm 以下颗粒状， 所有试样均为干燥状态， 称样量控制在 0.200 0～0.300 0 g 之间，助熔剂为纯铁和钨粒， 助熔剂添加顺序为纯铁 + 样品 + 钨粒。采用该方法对石墨标准样品进行测定， 测定结果与标准值相符合， 测定结果的相对标准偏差为 0.86%～1.96% (n=10)。该法可用于石墨及其制品中硫含量的测定。


　　Determination of Sulfur Content in Graphite and Graphite Products by High Frequency Combustion Infrared Absorption Method

　　Abstrcat The method for determination of sulfur content in graphite and graphite products by high frequency com bustion infrared absorption method was established. Combined with high frequency infrared carbon sulfur analyzer instrument characteristics， on the basis of experiments， the testing conditions were determined: sample was crushed to granular which diameter below 2.5 mm, all specimens were dry， sample weight was controlled between 0.200 0 g and 0.300 0 g， cosolvent was pure iron and tungsten particles, whose adding order was iron sample tungsten particle. The graphite standard samples were tested by the method, the detection results were consistent with standard values. The relative standard deviation of detection results was 0.86%–1.96% (n=10). The method can be applied to determine sulfur content in graphite and graphite products.

　　Keywords high frequency infrared carbon sulfur analyzer; graphite and graphite products; sulfur content

　　黑龙江省鸡西市被授予 “中国石墨之都”称号， 已探明的石墨资源储量 ( 矿石 ) 约 5.44 亿 t， 矿物量 4 381 万 t， 居亚洲之首， 鸡西石墨产品已远销20 多个国家和地区。硫含量是评价石墨及其石墨制品品质的重要指标， 硫含量高低直接影响石墨产品价格， 甚至影响其产品性能。因此快速准确地测定石墨及其石墨制品中硫含量非常重要。

　　目前我国现有标准体系中， 石墨及其制品中硫含量的测定方法主要有燃烧碘量法、 艾氏卡重量法和高温燃烧中和滴定法［3–5］。燃烧碘量法和艾氏卡重量法虽然被广泛应用， 但检测步骤多， 分析过程繁琐， 易导致检测结果产生较大偏差； 高温燃烧中和法操作简便， 但测定结果的精密度和准确度较差。笔者采用高频燃烧 – 红外吸收法测定石墨及其制品中的硫含量， 方法操作简便， 分析速度快， 精密度与准确度高。

　　1实验部分

　　1.1实验原理

　　试样在氧气氛围中经高频加热， 充分熔解燃烧，其中各种形态的硫生成 SO ₂ 。SO ₂ 等气体分子在红外光波段具有选择性吸收， 当特定波长的红外光通过 SO ₂ 气体后， 能产生强烈的光吸收， 其吸收规律符合朗伯 – 比耳定律。当选定某一特定波长并且确定了分析池 ( 吸收池 ) 长度时， 由测量光强换算出混合气体中被测气体的浓度。

　　1.2主要仪器与试剂

　　高频红外碳硫分析仪： HIR944(B) 型， 配有电子分析天平、 专用坩埚， 无锡市高速分析仪器有限公司；

　　箱式高温炉： SGM08／12 型， 洛阳市西格马炉业有限公司；

　　干燥箱： WGL–125B 型， 天津市泰斯特仪器有限公司；

　　氧气： 纯度大于 99.5% ；

　　石墨矿标准物质： 编号分别为 GBW 03118，GBW 03119， GBW 03120， 国家建筑材料工业局地质研究院。

　　1.3样品处理方法

　　为使试样充分熔解燃烧， 除石墨产品可直接作为试样外， 石墨原矿及石墨制品需要粉碎至 2.5 mm以下的颗粒， 进行试验。

　　1.4实验方法

　　严格按照仪器操作规程对仪器进行检查及预热。选取硫含量分别为 0.14%， 1.18%， 2.59% 的 3个有证石墨矿标准物质， 按仪器操作步骤对其进行分析检测， 数据稳定后， 输入认定值， 建立检测通道。然后选择合适的检测通道， 分析试样中的硫含量。

　　2结果与讨论

　　2.1称样量

　　称样量对检验结果影响较大。称样量过少， 则实验误差大； 称样量过多， 则分析过程中样品可能熔解不完全， 影响检测结果的准确性。经多次重复试验发现， 称样量在 0.200 0～0.300 0 g 时， 检测结果稳定。因此实验选择称样量在 0.200 0～0.300 0 g 之间。

　　2.2助熔剂

　　为保证试样熔解完全、 防止试样飞溅、 避免对SO ₂ 的吸附及尽可能降低粉尘量等因素， 采用钨粒和纯铁作为助熔剂。试验结果表明， 纯铁加入量控制在 0.3～0.5 g 之间， 钨粒加入量控制在 1.0～1.5 g之间较为适宜。样品置于助熔剂上方， 通氧熔解时易飞溅， 从而影响分析结果， 因此助熔剂加入顺序为纯铁 + 样品 + 钨粒。

　　2.3精密度与准确度试验

　　按照试验方法分别对 5 个已知含量的石墨标准物质样品进行 10 次检测， 结果见表 1。

　　

　　随机选取 10 个石墨样品， 用本方法进行检测，与国家标准方法 （GB／T 3521–2008） 测定结果进行对比， 结果列于表 2。

　　

　　由表 1、 表 2 可知， 标准物质样品测定结果的相对标准偏差为 0.86%～1.96% ； 本方法对实际样品的测定结果与 GB／T 3521–2008 方法测定结果的偏差为 –0.005%～0.004%， 满足相同实验室允许差小于 0.05% 的检测要求， 因此所建方法的精密度和准确度满足实验室检测要求。

　　3结语

　　采用高频燃烧 – 红外吸收法测定石墨及其制品中硫含量， 与燃烧碘量法相比具有分析速度快， 操作简便， 精密度高与准确度高等特点。该方法可应用于石墨及其制品中硫含量的测定。