一种测定无缝高硅钙线组分的分析方法与流程

1.本发明涉及化学技术领域，具体涉及一种测定无缝高硅钙线组分的分析方法。


背景技术：

2.无缝高硅钙线由无缝外钢套、金属钙颗粒、工业硅粉组成，金属钙颗粒与工业硅粉按一定比例混匀填充在无缝外钢套内，金属钙纯度一般大于95％，工业硅粉纯度一般大于98％。无缝高硅钙线用于炼钢能净化钢夹杂物形态，提高钢水可铸性，改善钢的使用性能，并能显著提高合金的收得率，降低合金消耗，降低炼钢成本，经济效益显著。无缝高硅钙线还具有使用时喷溅少，可提高钙、硅回收率，成本效益更好的优点。无缝高硅钙线是一种新产品，目前没有标准的检测方法对无缝高硅钙线中粉芯率、硅粉率，钙粉率、粉芯重、硅粉重、钙粉重、钙含量、硅含量进行测定，无缝高硅钙线的组分测量不准确。
3.综上所述，现有技术中存在以下问题：无缝高硅钙线是一种新产品，目前没有标准的检测方法，无缝高硅钙线的组分测量不准确。


技术实现要素：

4.本发明目的是为了解决目前没有标准的检测方法来测定无缝高硅钙线组分的问题。
5.为此，本发明提出了一种测定无缝高硅钙线组分的分析方法，包括如下步骤：
6.剪取无缝高硅钙线作为样品，量取所述样品长度l，单位mm，并且称量所述样品总重量m，单位g；
7.将所述样品放到烧杯中，加入水和冰醋酸，待反应完毕后，将无缝高硅钙线的管壳取出，用水洗干净，洗液收集回所述烧杯中；
8.取1张中速滤纸，称其重量m1，单位g，然后过滤烧杯中的溶液，将烧杯中硅粉全部转移到滤纸中，用水洗干净烧杯及滤渣；将管壳、硅粉连滤纸分别烘干至恒重；
9.冷却后分别称管壳重量m2，单位g、硅粉及滤纸重量m3，单位g。
10.粉芯重的单位为g/m；
11.硅粉重的单位为g/m；
12.钙粉重＝粉芯重
‑
硅粉重，钙粉重的单位为g/m；
13.粉芯率的单位为％；
14.硅粉率的单位为％；
15.钙粉率＝粉芯率
‑
硅粉率，钙粉率的单位为％。
16.所述测定无缝高硅钙线组分的分析方法还包括：在硅粉烘干称重后，将所述硅粉制成压片后用x射线荧光光谱仪进行测定。
17.所述将所述硅粉制成压片前，用磨样机将所述硅粉制成小于0.100mm的粉末试样。
18.所述将所述硅粉制成压片，具体包括以下步骤：
19.将硅粉粉末试样放入塑料压环中铺平；
20.再置于半自动压样机上，使所述硅粉粉末试样在30吨压力下保压20秒。
21.所述用x射线荧光光谱仪进行测定，具体包括：
22.通过全分析扫描出样品中检测到的全部元素；
23.根据各元素谱线的灵敏度系数计算出各元素的初始含量；
24.再进行归一化处理得到各元素的含量。
25.所述x射线荧光光谱仪为xrf
‑
1800型。
26.所述测定无缝高硅钙线组分的分析方法还包括：采用edta络合滴定法测定无缝高硅钙线的钙含量，具体公式为：
[0027][0028]
c为edta标准溶液浓度，单位为mol/l；
[0029]
v2为滴定试液消耗edta标准滴定溶液的体积，单位为ml；
[0030]
40.08为钙摩尔质量，单位为g/mol；
[0031]
m
ca
为钙粉的取样量，单位为g。
[0032]
所述管壳、所述硅粉连滤纸烘干的温度为105℃。
[0033]
本发明通过剪取一定长度的无缝高硅钙线作为样品，称其总重量，利用无缝高硅钙线物料特性采用水和冰醋酸对其浸取溶解，利用化学的方法把管壳、金属钙、硅粉进行分离，对管壳、硅粉进行烘干称重，计算粉芯率、硅粉率，钙粉率、粉芯重、硅粉重、钙粉重，同时利用溶液采用edta络合滴定法测定无缝高硅钙线中的金属钙，利用硅粉采用粉末压片法，调用x射线荧光光谱仪自带的“简单分析”功能软件对无缝高硅钙线中硅粉的硅进行测定。本发明操作简单，易于在生产中推广应用，且分析方法快速准确，有效解决了无缝高硅钙线的检测问题。
[0034]
上述技术方案具有如下有益效果：
[0035]
本发明可以有效对无缝高硅钙线中粉芯率、硅粉率，钙粉率、粉芯重、硅粉重、钙粉重、钙含量、硅含量的进行检测，对无缝高硅钙线的质量能有效把控，同时为生产及研究提供准确数据。本发明操作简单，易于在生产中推广应用，所用设备钢厂实验室均具备有。本发明采用粉末压片法，利用x射线荧光光谱仪自带的“简单分析”功能软件对无缝高硅钙线中的硅粉进行测定，该方法快速准确。本发明采用edta络合滴定法测定无缝高硅钙线的金属钙，比通常采用比重的方法计算金属钙含量更能反映金属钙有效成分。
具体实施方式
[0036]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
在本发明实施例中，提供了一种测定无缝高硅钙线组分的分析方法，包括如下步骤：
[0038]
剪取无缝高硅钙线作为样品，量取所述样品长度l，单位mm，并且称量所述样品总重量m，单位g；
[0039]
将所述样品放到烧杯中，加入水和冰醋酸，待反应完毕后，将无缝高硅钙线的管壳取出，用水洗干净，洗液收集回所述烧杯中；采用化学方法实现硅粉、铁壳、钙粉的分离。
[0040]
取1张中速滤纸，称其重量m1，单位g，然后过滤烧杯中的溶液，将烧杯中硅粉全部转移到滤纸中，用水洗干净烧杯及滤渣；将管壳、硅粉连滤纸分别烘干至恒重；
[0041]
冷却后分别称管壳重量m2，单位g、硅粉及滤纸重量m3，单位g。
[0042]
剪除样品端部100～200mm舍弃，剪取500mm左右无缝高硅钙线样品，量取其长度(l，单位mm)，用天平称取样品的总重(m，单位g)。再将样品剪为约50mm长的10小段样品，注意用报纸收集好切割时从管中散落的粉末，将10小段样品及散落的粉末一起放到3000ml的烧杯中，加入1000ml水，50ml冰醋酸，待金属钙反应完毕后(如醋酸量不够要适当补加，用ph试纸检查溶液为酸性即可)，用镊子将管壳取出，用水洗干净(洗液收集回原烧杯中)，特别注意彻底清洗管壳内壁，确保没有粉粒。取1张中速滤纸(φ15cm)预先称其重量(m1，单位g)，然后过滤烧杯的溶液，将烧杯中硅粉全部转移到滤纸中，用水洗干净烧杯及滤渣。将管壳、硅粉连滤纸分别放到干净托盘中于105℃烘箱烘至恒重。冷却后分别称管壳重量(m2，单位g)、硅粉及滤纸重量(m3，单位g)。
[0043]
粉芯重的单位为g/m；
[0044]
硅粉重的单位为g/m；
[0045]
钙粉重＝粉芯重
‑
硅粉重，钙粉重的单位为g/m；
[0046]
粉芯率的单位为％；
[0047]
硅粉率的单位为％；
[0048]
钙粉率＝粉芯率
‑
硅粉率，钙粉率的单位为％。
[0049]
所述测定无缝高硅钙线组分的分析方法还包括：在硅粉烘干称重后，将所述硅粉制成压片后用x射线荧光光谱仪进行测定。
[0050]
所述将所述硅粉制成压片前，用磨样机将所述硅粉制成小于0.100mm的粉末试样。
[0051]
所述将所述硅粉制成压片，具体包括以下步骤：
[0052]
将硅粉粉末试样放入塑料压环中铺平；
[0053]
再置于半自动压样机上，使所述硅粉粉末试样在30吨压力下保压20秒。
[0054]
所述用x射线荧光光谱仪进行测定，具体包括：
[0055]
通过全分析扫描出样品中检测到的全部元素；
[0056]
根据各元素谱线的灵敏度系数计算出各元素的初始含量；
[0057]
再进行归一化处理得到各元素的含量。
[0058]
所述x射线荧光光谱仪为xrf
‑
1800型。
[0059]
本发明采用粉末压片法，利用x射线荧光光谱仪自带的“简单分析”功能软件对无
缝高硅钙线中的硅粉进行测定，该方法快速准确。以前是手工化学法测定，操作繁琐，误差大。
[0060]
所述测定无缝高硅钙线组分的分析方法还包括：采用edta络合滴定法测定无缝高硅钙线的钙含量，具体公式为：
[0061][0062]
c为edta标准溶液浓度，单位为mol/l；
[0063]
v2为滴定试液消耗edta标准滴定溶液的体积，单位为ml；
[0064]
40.08为钙摩尔质量，单位为g/mol；
[0065]
m
ca
为钙粉的取样量，单位为g。
[0066]
本发明采用edta络合滴定法测定无缝高硅钙线的金属钙，比通常采用比重的方法计算金属钙含量更能反映金属钙有效成分。
[0067]
所述管壳、所述硅粉连滤纸烘干的温度为105℃。
[0068]
上述技术方案具有如下有益效果：本发明可以有效对无缝高硅钙线中粉芯率、硅粉率，钙粉率、粉芯重、硅粉重、钙粉重、钙含量、硅含量的进行检测，对无缝高硅钙线的质量能有效把控，同时为生产及研究提供准确数据。本发明操作简单，易于在生产中推广应用，所用设备钢厂实验室均具备有。本发明采用粉末压片法，利用x射线荧光光谱仪自带的“简单分析”功能软件对无缝高硅钙线中的硅粉进行测定，该方法快速准确。本发明采用edta络合滴定法测定无缝高硅钙线的金属钙，比通常采用比重的方法计算金属钙含量更能反映金属钙有效成分。
[0069]
实施例1：
[0070]
利用无缝高硅钙线填充物的化学特性采用化学方法实现硅粉、铁壳、钙粉的分离，建立合适的制样方法及分析方法，完成对无缝高硅钙线中粉芯率、硅粉率，钙粉率、粉芯重、硅粉重、钙粉重、钙含量、硅含量的检测。
[0071]
具体步骤如下：
[0072]
1、粉芯率、硅粉率，钙粉率、粉芯重、硅粉重、钙粉重测定
[0073]
剪除样品端部100～200mm舍弃，剪取500mm左右无缝高硅钙线样品，量取其长度(l，单位mm)，用天平称取样品的总重(m，单位g)。再将样品剪为约50mm长的10小段样品，注意用报纸收集好切割时从管中散落的粉末，将10小段样品及散落的粉末一起放到3000ml的烧杯中，加入1000ml水，50ml冰醋酸，待金属钙反应完毕后(如醋酸量不够要适当补加，用ph试纸检查溶液为酸性即可)，用镊子将管壳取出，用水洗干净(洗液收集回原烧杯中)，特别注意彻底清洗管壳内壁，确保没有粉粒。取1张中速滤纸(φ15cm)预先称其重量(m1，单位g)，然后过滤烧杯的溶液，将烧杯中硅粉全部转移到滤纸中，用水洗干净烧杯及滤渣。将管壳、硅粉连滤纸分别放到干净托盘中于105℃烘箱烘至恒重。冷却后分别称管壳重量(m2，单位g)、硅粉及滤纸重量(m3，单位g)。
[0074]
结果计算：
[0075]
[0076][0077]
钙粉重(g/m)＝粉芯重
‑
硅粉重
[0078][0079][0080]
钙粉率(％)＝粉芯率
‑
硅粉率
[0081]
2、硅粉中硅的测定
[0082]
2.1原理
[0083]
将粉末试样制成合格的压片，调用x射线荧光光谱仪自带的“简单分析”功能软件进行测定，仪器通过全分析扫描出样品中检测到的全部元素，根据各元素谱线的灵敏度系数计算出各元素的初始含量后，再进行归一化处理得到各元素的含量结果。
[0084]
2.2仪器
[0085]
2.2.1 x射线荧光光谱仪：xrf
‑
1800型(日本岛津公司)
[0086]
2.2.2半自动压样机：压力范围0～60吨，长春科光研究院
[0087]
2.3制样
[0088]
2.3.1样品制备
[0089]
将步骤1中获得的硅粉芯用磨样机制成小于0.100mm的粉末试样供测硅用。
[0090]
2.3.2试样压片的制备
[0091]
将2.3.1制得的试样经过预干燥，将试样放入塑料压环中铺平，再置于半自动压样机上，使试样在30吨压力下保压20秒，取出仔细观察压片分析面，应平整，洁净，不能有夹杂及裂缝。用吸耳球吹掉样片表面的粉尘。
[0092]
2.4分析
[0093]
使用30mm面罩的样盒，将样品放入样品盒中，调整样品的位置使分析面全部覆盖面罩的开孔后，将样品盒放入进样盘。打开x射线荧光光谱仪的分析软件，调用仪器中的“fast
‑
metal”分析方法进行测定。
[0094]
3钙粉中钙的测定
[0095]
3.1试剂
[0096]
3.1.1盐酸(1+1)
[0097]
3.1.2冰醋酸(分析纯)
[0098]
3.1.3koh溶液(200g/l)
[0099]
3.1.4三乙醇胺(1+1)
[0100]
3.1.5mgso4溶液(20g/l)
[0101]
3.1.6钙指示剂：称取1g钙指示剂(或钙指示剂羧酸钠盐)与50g已于105℃～110℃烘干的氯化钠研细，混匀，贮于磨口瓶中。
[0102]
3.1.7氧化钙标准溶液c
(cao)
＝0.0200mol/l:称取1.0009g已于105℃～110℃烘至恒量的碳酸钙(99.99％)于400ml烧杯中，加入100ml水，盖上表面皿，从杯口滴入10ml盐酸(3.1.1)，加热微沸使其溶解,取下冷却至室温，移入500ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇
匀。
[0103]
3.1.8 edta标准滴定溶液(0.02mol/l)：
[0104]
称取74gedta(乙二胺四乙酸二钠)于烧杯中，加水加热溶解，冷却，用水稀释至10l，混匀。
[0105]
标定:移取3份20ml氧化钙标准溶液(3.1.7),分别置于500ml三角瓶中，加10滴滴mgso4溶液(3.1.5)，加水至约100ml，加5ml三乙醇胺溶液(3.1.4)，10ml氢氧化钾溶液(3.1.3)，及少量钙指示剂(3.1.6)，以edta标准滴定溶液(3.1.8)滴定至试液由红色变为纯蓝色为终点。3份氧化钙标准溶液所消耗edta标准滴定溶液体积的极差应不超过0.05ml,取其平均值，否则，应重新标定。
[0106]
edta标准滴定溶液的浓度用物质的量浓度c计，数值以mol/l表示，按下式计算，保留4位有效数字：
[0107][0108]
式中：
[0109]
v1——移取氧化钙标准溶液体积的数值，单位为毫升(ml)；
[0110]
c1——氧化钙标准溶液浓度的数值，单位为摩尔每升(mol/l)；
[0111]
v——滴定氧化钙标准溶液所用edta标准滴定溶液体积的平均值，单位为毫升
[0112]
(ml)；
[0113]
3.2操作步骤
[0114]
3.2.1钙分析溶液的制备
[0115]
另行剪取30mm左右的无缝高硅钙线样品，用天平称取样品的总重(m4)。再将样品放到400ml的烧杯中，加入100ml水，5ml冰醋酸，待金属钙已经反应完毕后，用镊子将管壳取出，用水洗干净(洗液收集回原烧杯中)，注意彻底清洗管内壁，确保没有粉粒，将溶液加热煮沸2分钟，取下冷却至室温，用预先已称重(m5)的中速滤纸过滤入250ml的容量瓶中，用水洗干净烧杯及滤渣，定容摇匀。
[0116]
将管壳、硅粉连滤纸分别放到干净托盘中于105℃烘箱烘至恒重。冷却后分别称管壳重量(m6)、硅粉及滤纸重量(m7)。
[0117]
钙粉称样量计算：
[0118]
m(ca)＝m4+m5‑
m6‑
m7[0119]
3.2.2测定
[0120]
分取3.2.1步骤制得的钙母液10ml于500ml锥形瓶中，加100ml水，加10滴mgso4(3.1.5)溶液，5ml三乙醇胺溶液(3.1.4)，10ml氢氧化钾溶液(3.1.3)，约0.1g钙指示剂(3.1.6)，以edta标准滴定溶液(3.1.8)滴定至试液由红色变为纯蓝色为终点，记下读数v2。
[0121]
计算：
[0122][0123]
式中：
[0124]
c
‑‑‑
edta标准溶液浓度，mol/l
[0125]
v2‑‑‑
滴定试液消耗edta标准滴定溶液的体积，ml；
[0126]
40.08
‑‑‑
钙摩尔质量，g/mol；
[0127]
m(ca)
‑‑‑
钙粉的取样量，g。
[0128]
实施例2：
[0129]
由于无缝高硅钙线没有标准样品，采用本发明方法分别对2批无缝高硅钙线进行重复性试验，检测数据如表1所示：
[0130]
表1无缝高硅钙线重复性试验
[0131][0132]
注：硅含量指硅粉中硅的含量，钙含量指钙粉中钙的含量。
[0133]
本发明利用无缝高硅钙线填充物的化学特性采用化学方法实现硅粉、铁壳、钙粉的分离(以前的类似包芯线样品可以物理方法分离，现在的无缝高硅钙线硅粉和钙粉都是粉状，难以物理分离)，完成对无缝高硅钙线中粉芯率、硅粉率，钙粉率、粉芯重、硅粉重、钙粉重、钙含量、硅含量的检测。分离效果好，有利于测量的准确。
[0134]
本发明采用粉末压片法，利用x射线荧光光谱仪自带的“简单分析”功能软件对无缝高硅钙线中的硅粉进行测定，该方法快速准确。以前是手工化学法测定，操作繁琐，误差大。
[0135]
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。