一种助熔剂中碳空白值的确定方法与流程

1.本发明属于化学分析领域，尤其涉及一种助熔剂中碳空白值的确定方法。


背景技术：

2.目前，采用高频感应燃烧-红外线吸收原理制成的碳硫分析仪测量碳元素是普遍的方法。碳硫分析仪分析碳过程，需要使用助熔剂；助熔剂的杂质碳，在测量过程中也释放出来，构成了碳空白值。因此，作为助熔剂产品本身，碳空白值是一个重要产品指标。碳空白值越低越好。
3.现在的助熔剂制备技术，还不能把助熔剂的碳空白值降低为零，即助熔剂残存着碳。在分析过程中，碳也释放出来，形成碳空白值，干扰试料中碳的测量。因此，碳空白值的含量越低对试料中碳的测量越有利。市场上供应的助熔剂碳空白值c≈0.0005％，有些助熔剂品种，可能标注碳空白值更低一些。碳空白值的高低是助熔剂产品质量的一个重要指标，准确测量碳空白值具有实际的意义；目前碳空白值的测量有两种方法：1.标准加入法：在坩埚中加入已知量的标准物质，再加入助熔剂，在分析条件下测其碳值，此种方法会出现空白值为负值的无法应用情况，原因在于测量值、标准值远大于空白值；2.直接测量法：在坩埚中不加试样，只加助熔剂，模拟分析条件下测得碳量，即为空白值；此种方法的缺陷在于，它不考虑坩埚等材料中碳的释放。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种助熔剂中碳空白值的确定方法，该方法能够排除测量过程中坩埚浸熔出碳对空白值确定的干扰，得到的碳空白值更为准确。
5.本发明提供了一种助熔剂碳空白值的确定方法，包括以下步骤：
6.s1，称取特定质量的助熔剂，放入坩埚内，将坩埚放置在碳硫分析仪的待分析位置，运行碳硫分析仪，得到碳测得值；
7.s2，重复s1若干次，测量获取不同质量的助熔剂所对应的碳测得值；
8.s3，以助熔剂质量为横坐标x，碳测得值为纵坐标y，拟合得到直线方程y＝ax b；
9.s4，取助熔剂质量x＝0，对应的y值即为助熔剂的碳空白值。
10.在本发明中，所述直线方程y＝ax b中，y为碳测得值(单位ppm)；截距b为助熔剂碳空白值；斜率a表示某种坩埚、某种助熔剂结合使用，浸熔出碳的变化情况；ax表示x克助熔剂下坩埚浸熔出碳量。
11.在本发明提供的一个优选技术方案中，所述不同质量的助熔剂的质量间隔为0.50克。众所周知，一定量的试样在某个质量的助熔剂的助熔之下，在高频感应炉中，试样燃烧，其中的碳完全释放出来；一般助熔剂加入量1～3克；因此，选择质量递增间隔0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00克比较恰当，工作量适当，同时释放的碳量也在仪器的检出限范围内。
12.在本发明提供的另一个优选技术方案中，所述不同质量的助熔剂的质量间隔＜
0.50克。上述质量间隔适宜于碳空白值比较高的助熔剂。
13.在本发明提供的一个优选技术方案中，所述确定方法具体包括以下步骤：
14.s1，称取多组特定质量的同种助熔剂，分别放入对应的坩埚内，将坩埚放置在碳硫分析仪的待分析位置，运行碳硫分析仪，得到碳测得值；
15.s2，重复s1若干次，测量获取多组不同质量的助熔剂所对应的碳测得值；
16.s3，以助熔剂质量为横坐标x，碳测得值为纵坐标y，拟合得到不同组助熔剂所对应的直线方程y＝ax b；
17.s4，取助熔剂质量x＝0，对应的y值即为不同组助熔剂的碳空白值；
18.s5，将不同组助熔剂的碳空白值相加后除以组数，得到助熔剂的平均碳空白值。
19.在本发明提供的上述优选技术方案中，碳含量结果取平均值，排除了偶然因素对碳含量测量的影响。
20.在本发明提供的另一个优选技术方案中，所述确定方法具体包括以下步骤：
21.s1，称取多组特定质量的同种助熔剂，分别放入对应的坩埚内，不同组助熔剂所用的坩埚种类不同；将坩埚放置在碳硫分析仪的待分析位置，运行碳硫分析仪，得到碳测得值；
22.s2，重复s1若干次，测量获取多组不同质量的助熔剂所对应的碳测得值；
23.s3，以助熔剂质量为横坐标x，碳测得值为纵坐标y，拟合得到不同组助熔剂所对应的直线方程y＝ax b；
24.s4，从不同组助熔剂所对应的直线方程中选取出斜率a最小的直线方程，在该直线方程中取助熔剂质量x＝0，对应的y值即为助熔剂的碳空白值。
25.在本发明提供的上述优选技术方案中，斜率小的直线方程所对应的坩埚浸熔出率小，其在相同测试条件下的碳浸熔出量小，碳浸熔出干扰小，更有利碳空白值的测量。
26.在本发明提供的一个优选技术方案中，所述坩埚采用超低碳坩埚。超低碳坩埚，坩埚浸熔出的碳很少，测得碳空白值更加准确。
27.在本发明提供的一个优选技术方案中，所述碳硫分析仪运行时所使用的氧气纯度≥99.999％。普通氧气的纯度通常为≥99.2％，而高纯氧气中杂质碳更少，测得碳空白值更加准确。
28.与现有技术相比，本发明提供的助熔剂中碳空白值的确定方法具有以下有益效果：
29.由于坩埚浸熔出的碳释放量与熔融体的质量呈现正相关，因此通过减少助熔剂的用量，坩埚释放出来的干扰碳就会减少，当助熔剂的量无限趋近于零时，坩埚释放出来的干扰碳的量也会无限趋近于零，从而排除坩埚浸熔出碳对助熔剂中碳空白值确定的干扰。基于上述技术构思，本发明提供的方法首先使用碳硫分析仪对添加有不同质量助熔剂的坩埚进行检测，然后以助熔剂质量为横坐标、碳测量浓度为纵坐标拟合成直线方程y＝ax b，最后取助熔剂质量x＝0时所对应的y值即为助熔剂的碳空白值。该方法排除了坩埚释放碳的干扰，测量得到助熔剂本身的碳空白值，克服了现有技术测量碳空白值方法中的缺陷，为碳分析过程中助熔剂空白值的测定提供一种全新的解决思路，也为助熔剂生产中提供了一种切实可行的测定碳空白值方法。
30.此外，在本发明提供的方法中，直线方程y＝ax b中的ax表示碳浸熔出量，因此本
发明提供的方法还为测量坩埚碳浸熔出量提供了一种切实可行的解决思路。浸熔出碳量越低，坩埚杂质碳对分析过程的干扰越小，即坩埚质量越好，故本发明提供的方法也可以应用于判断坩埚的质量。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例1中助熔剂质量-碳测量值示意图；
33.图2为本发明实施例2中助熔剂质量-碳测量值示意图；
34.图3为本发明实施例3中普通坩埚测得的助熔剂质量-碳测量值示意图；
35.图4为本发明实施例3中测量碳硫分析专用坩埚测得的助熔剂质量-碳测量值示意图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，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。
37.在本发明的下述实施例中，所述使用的碳硫分析仪为美国leco公司碳硫仪cs844es型，关键条件参数如下：(1)分析时间(analysis time，碳被分析时间，燃烧条件下碳释放时间)，标准模式：40秒，es模式(增强灵敏度模式)：130秒；(2)循环时间(cycle time，包括坩埚进入设备时间 净化系统时间 分析时间 分析后坩埚离开设备时间，即一个坩埚的整个分析流程耗时)，标准模式：130秒，增强灵敏度模式：270秒；(3)载气流量(carrier flow)，标准模式：3升/分钟，增强灵敏度模式：0.8升/分钟；如无特别说明，碳硫分析仪运行时所使用的氧气纯度均≥99.999％。
38.实施例1
39.纯铁助熔剂的碳空白值的确定，以及2.0克助熔剂引起坩埚浸熔出碳量的测定，具体如下：
40.称取如表1所示的纯铁助熔剂，放入坩埚内，该坩埚放置在碳硫分析仪的待分析位置；
41.按运行键，碳硫分析仪自动运行(纯铁助熔剂中杂质碳含量较高，使用碳硫分析仪标准模式测量)；以ppm自动输出结果，得到碳测得值；
42.持续测量获取不同质量的助熔剂所对应的碳测得值；
43.以助熔剂质量为横坐标x，碳测得值为纵坐标y，使用excel拟合成直线方程，结果为：y＝0.292x 5.064，如图1所示；
44.取x＝0，对应的y值即为碳空白值，结果为：y＝5.06ppm。
45.试样测量时加入2.0克的助熔剂，因此需要测量出2.0克助熔剂引起坩埚的浸熔出
碳量，以便测量试样时准确扣除；浸熔出碳量ax＝y-b＝5.60-5.06＝0.54ppm；即，2.0克纯铁助熔剂引起坩埚的浸熔出碳量为0.54ppm。
46.表1纯铁助熔剂的助熔剂质量-碳测量值表
47.助熔剂质量/克0.501.01.502.002.503.00碳测量值/ppm5.235.385.485.605.766.00
48.实施例2
49.钨粒助熔剂的碳空白值的确定，以及1.5克助熔剂引起坩埚浸熔出碳量的测定，具体如下：
50.称取如表2所示的钨粒助熔剂，放入坩埚内，该坩埚放置在碳硫分析仪的待分析位置；
51.按运行键，碳硫分析仪自动运行(钨粒助熔剂中杂质碳含量较低，需要碳硫分析仪增强灵敏度模式测量)；以ppm自动输出结果，得到碳测得值；
52.持续测量获取不同质量的助熔剂所对应的碳测得值；
53.以助熔剂质量为横坐标x，碳测得值为纵坐标y，使用excel拟合成直线方程，结果为：y＝0.2937x 1.1693，如图2所示；
54.取x＝0，对应的y值即为碳空白值，结果为：y＝1.17ppm。
55.试样测量时加入1.5克的助熔剂，因此需要测量出1.5克助熔剂引起坩埚的浸熔出碳量，以便测量试样时准确扣除；浸熔出碳量ax＝y-b＝1.54-1.17＝0.37ppm；即，1.5克钨粒助熔剂引起坩埚的浸熔出碳量为0.37ppm。
56.表2钨粒助熔剂的助熔剂质量-碳测量值表
57.助熔剂质量/克0.501.01.502.002.503.00碳测量值/ppm1.381.461.541.671.982.07
58.实施例3
59.普通坩埚和碳硫分析专用坩埚质量比较
60.(1)测量普通坩埚的浸熔出碳量，具体如下：
61.称取如表3所示的钨锡铁助熔剂，放入坩埚内，该坩埚放置在碳硫分析仪的待分析位置；
62.按运行键，碳硫分析仪自动运行(钨锡铁助熔剂中杂质碳空白值较高，使用碳硫分析仪标准模式测量)；以ppm自动输出结果，得到碳测得值；
63.持续测量获取不同质量的助熔剂所对应的碳测得值；
64.以助熔剂质量为横坐标x，碳测得值为纵坐标y，使用excel拟合成直线方程，结果为：y＝0.4126x 2.8047，如图3所示；
65.取x＝0，对应的y值即为碳空白值，结果为：y＝2.80ppm；
66.试样测量时加入2.0克的助熔剂，因此需要测量出2.0克助熔剂引起坩埚的浸熔出碳量，以便测量试样时准确扣除；浸熔出碳量ax＝y-b＝3.65-2.80＝0.85ppm；即，2.0克钨锡铁助熔剂引起坩埚的浸熔出碳量为0.85ppm。
67.表3使用普通坩埚时的助熔剂质量-碳测量值表
68.助熔剂质量/克0.501.01.502.002.503.00
碳测量值/ppm3.053.133.453.653.874.01
69.(2)测量碳硫分析专用坩埚的浸熔出碳量，具体如下：
70.称取如表4所示的钨锡铁助熔剂，放入坩埚内，该坩埚放置在碳硫分析仪的待分析位置；
71.按运行键，碳硫分析仪自动运行(钨锡铁助熔剂中杂质碳空白值较高，使用碳硫分析仪标准模式测量)；以ppm自动输出结果，得到碳测得值；
72.持续测量获取不同质量的助熔剂所对应的碳测得值；
73.以助熔剂质量为横坐标x，碳测得值为纵坐标y，使用excel拟合成直线方程，结果为：y＝0.2914x 2.8033，如图4所示；
74.取x＝0，对应的y值即为碳空白值，结果为：y＝2.80ppm；
75.试样测量时加入2.0克的助熔剂，因此需要测量出2.0克助熔剂引起坩埚的浸熔出碳量，以便测量试样时准确扣除；浸熔出碳量ax＝y-b＝3.29-2.80＝0.49ppm；即，2.0克钨锡铁助熔剂引起坩埚的浸熔出碳量为0.49ppm。
76.表4使用专用坩埚时的助熔剂质量-碳测量值表
77.助熔剂质量/克0.501.01.502.002.503.00碳测量值/ppm3.003.133.203.293.453.81
78.可以看出，2.0克钨锡铁助熔剂引起普通坩埚的浸熔出碳量为0.85ppm，引起碳硫分析专用坩埚的浸熔出碳量为0.49ppm；因此，测量待测试样时，碳硫分析专用坩埚干扰较小，更有利于碳的测量。
79.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。