下载文档原格式
浅谈高频红外碳硫分析仪的使用葛玲（西部黄金哈图金矿克拉玛依834025）细菌氧化－氰化提金工艺的引进，硫的分析成为一项重要内容。
2008年开始采用燃烧-酸碱滴定法测定细菌氧化样品中的硫含量。
由于燃烧-酸碱滴定法要在1250℃~1300℃的高温下燃烧给操作带来了一定的危险。
特别是对碳的分析结果不是很理想。
于是购进了CS-901B/K高频红外碳硫分析仪，使得分析结果准确快速。
1工作原理样品导入高频炉，在燃烧炉高温下通过氧气氧化，使得样品中的碳和硫氧化为CO2、CO、SO2，所生成的氧化物通过除尘和除水净化装置后被氧气载入到硫检测池测定硫，含有CO2、CO、SO2和O2的混合气体一并进入加热催化炉中，经过催化炉催化转换CO→CO2,SO2→SO3。
这种混合气体经过除硫试剂管后，导入碳检测池检测碳，残余气体通过分析仪排放到室外。
碳和硫检测器输出经前放、A/D转换送入微机系统进行数据处理，最终得出碳和硫的百分含量。
2影响数据稳定的因素2.1坩埚坩埚的空白一直是碳硫分析人员关注的热点。
未经处理的坩埚空白从10~100μg/g不等。
预处理过程中，条件设置得当，坩埚空白可降至1μg/g以下。
实验证明，预处理时间长短和温度高低对获得坩埚稳定的低空白值至关重要。
因此，经试验确定，坩埚使用前一定要进行预处理，并控制合适的烘烧温度和时间，一般要在马弗炉中1100℃下烘烧4h，从而最大程度降低坩埚空白对分析结果的影响。
2.2灰尘分析过程中灰尘的积累所造成的吸附也是影响分析结果稳定性的重要因素，该影响在分析低含量样品时尤为明显。
实验结果表明，随着分析次数的增加，灰尘引起的偏差越来越大，而彻底清理掉灰尘过滤器中的灰尘后多次分析结果与第一次分析结果一致。
因此分析过程中，灰尘过滤器中的灰尘积累应及时处理。
2.3称样量样品称重不同，其所含的C、S的绝对质量就存在差别，导致分析结果落在仪器校正曲线上区域的不同，从而造成分析结果的波动，尤其在分析仪器的上、下限附近时这种影响表现更为突出。
文章编号:0254-5357(2001)04-0267-05国土资源地质大调查分析测试技术专栏高频燃烧-红外碳硫仪测定地质样品中的碳和硫史世云,温宏利,李 冰,何红蓼,吕彩芬(国家地质实验测试中心,北京 100037)摘要:应用H IR-944B 型高频-红外碳硫分析仪,对不同地质样品中碳、硫的测定进行了研究,称样30~60mg ,加入0.4g 纯铁屑及1.7g 钨粒助熔剂,高温燃烧分解试样,红外检测,可定量地质样品中质量为0~0.9mg 的硫及质量为0~15mg 的碳。
用该仪器测定地质标样中碳、硫的结果与标准值符合,碳和硫11次测定的RSD 分别是< 2.6%和< 3.0%。
关键词:碳;硫;红外分析仪;地质样品中图分类号:O613.71;O613.51;O657.33 文献标识码:B收稿日期:2001-09-19;修订日期:2001-10-19基金项目:国土资源部地质大调查项目(DKD 9904013)作者简介:史世云(1950-),女,陕西西安人,副研究员,长期从事岩矿分析工作。
碳和硫是自然界分布很广的两个元素,是地质试样分析中常规项目。
地质样品中测定碳、硫多用传统的气体体积法、非水滴定法、燃烧-容量法、重量法等,操作繁杂、速度慢,不能满足大批量样品分析。
新一轮国土资源大调查对地球化学普查样品分析提出更高的要求,建立一种快速、准确、灵敏度高、成本低的测定碳、硫的方法势在必行。
近年来在钢铁企业中,使用新型高频燃烧-红外碳硫分析仪可以固体进样,红外检测,无需液体转化过程,直接测定碳、硫。
既减少了液体转化过程中碳、硫的损失,又简化了操作程序(避免配制溶液等)。
现已是钢铁行业普遍认可测定碳、硫的方法。
如能应用于地质样品中碳、硫的测定,具有十分重要的意义。
红外碳硫分析仪测定碳、硫的原理是在富氧的条件下高频感应加热燃烧,释放出的碳、硫被氧化为CO 2和SO 2气体,分别在4.26L m 和7.40L m 处具有很强的特征吸收带,此吸收符合朗伯比尔定律,藉此,红外检测碳和硫。
红外碳硫仪及其配套燃烧炉工作原理第一节红外碳硫仪1.红外碳硫仪的基本组成部分：本仪器有高频感应燃烧炉、红外检测装置、电脑、电子天平、打印机等组成。
2.红外碳硫仪（配高频燃烧炉）适用于对钢铁、合金、有色金属、水泥、矿石、玻璃、陶瓷等材料的燃烧，能快捷准确的测定材料中的C、S含量，具有测量范围宽，分析结果准确可靠等特点。
该套设备的测量范围C：0.0001%-99.9999%，S：0.0001%-0.3500%（可扩展至99.9%），测量的误差C符合ISO9556标准，S符合ISO4935标准。
3.红外检测原理：CO2、SO2等气体分子在红外线波段具有选择性吸收，当某些特定波长的红外光通过CO2或SO2气体后能产生强烈的光吸收。
当选定一个特定的波长并且确定了分析池长度时，由测量光强能换算出混合气体中被测气体的浓度，本仪器选定的测量波长CO2为4.26µm,SO2为7.41µm。
4.整机的工作原理是将灼烧处理后的坩埚放入电子天平，经过去皮重，放入样品，样品的重量一般在0.5g左右，重量可联机输入电脑，加入一定量的助熔剂，再将坩埚放入高频炉的燃烧室，按下升炉，将气路密封后，仪器自动进行分析，在燃烧样品之前有一段吹氧过程，目的是将气路中残留的气体吹净，使整个气路管道充满纯氧，让样品在富氧的条件下充分的燃烧，同时释放出CO2和SO2等混合气体，通过载气将气体通过气路系统输送至吸收池，此时相应探测器上测得的信号分别为相应被测气体吸收后的电信号值，经放大处理后输入相对应的模数转换芯片，以每秒16次的测量速度转换，将所得的全部数据输入电脑，通过公式换算出被测气体的即时浓度，测量结束后整个燃烧过程的浓度累加起来，通过程序计算得出C、S的百分含量。
第二节高频感应燃烧炉1.仪器结构：高频感应燃烧炉内部采用框架结构，分上下两层，上层安装高频振荡电路及控制电路，下层安装电源、各种控制开关、气路通断及流量调节等器件，从正面看，左边部位是燃烧炉的燃烧区，其上方为燃烧后释放气体的过滤及清扫系统，下方为升降系统。
红外吸收法测定碳硫空白探讨刘福永，张爱国(山东机器集团有限公司理化计量中心淄博)摘要:探讨高频红外碳硫仪测定碳硫空白值的主要来源。
试验表明：空白值的主要来源是坩埚、氧气、助熔剂。
关键词：空白；氧气；坩埚；助熔剂在分析钢、铁、合金、有色金属、稀土金属、无机物碳、硫两元素时，除材料自身外，参与分析的还有坩埚、氧气、助熔剂以及仪器本身存在的系统空白，另外系统中吸附微量的二氧化碳、二氧化硫气体，在分析过程中同样会释放出来,会对测量结果引起较大影响。
因此要考虑空白值影响, 以尽量消除空白值。
1 基本原理红外线是一种不可见光，它的波长为0.76um~420 um，属于电磁波范围。
红外吸收法测定物质的含量，该物质能够吸收某一特定波长红外线，高频红外碳硫仪采用二氧化碳波长4.26um、二氧化硫波7.4 um，当固体材料经高温氧化，二氧化碳（硫）吸收红外光能量，根据红外检测器所接受的红外光源辐射能量减少，其减少程度与二氧化碳（硫）浓度有关，测量红外检测器输出值的变化，再通过检测积分、归一化等数据处理，测量碳（硫）在样品中的含量。
2 试验部分1.1 仪器与试剂HW-2000型高频红外碳硫分析仪（无锡英之诚）助熔剂:高纯钨粒40目（无锡英之诚）电子天平(赛多利斯)燃气: 普氧≥99.5%坩埚ø25mm×ø25mm (湖南醴陵生产)1.2 试验条件氧气瓶总阀门出口压力0.18~0.20Mpa载氧压力0.08 Mpa高频炉顶氧流量1.5L/min高频炉分析气流量3.4 L/min分析时间29S、截止值5S 、吹氧时间15S池电压1.5V左右池电压（mv）要有正常跳动，如果池电压低于0.5V，应调节模块板下面调制马达转动转速或测量池中光源，控制池电压在0.5V~ 1.5V 左右。
1.3 分析步骤打开仪器电源至正常运行待机状态，调节减压阀出口压力为0.20MPa，载氧压力为0.08MPa，高频炉中顶氧流量为1.3L/min，高频炉正前方分析气流量为3.4L/min。
有关碳硫分析助熔剂方面的问题在钢材中的碳硫分析中.用LECO的红外碳硫仪.助熔剂都是使用W-Sn助熔剂,但是我查资料,W的熔点要在3410±20.那在高频炉中,他是如何起作用的呢.希望高手给于指点.可能利用的是钨氧化反应的放热今天问了LECO 的维修工程师,她和我说了一些.不过,还是没有搞明白.钨与氧发生化学反应。
生成钨的氧化物，而这个过程中放出大量的热量，即化学热。
该热量将样品熔化钨与氧发生化学反应。
生成钨的氧化物，而这个过程中放出大量的热量，即化学热。
该热量将样品熔化。
主要就是利用反应热，使式样熔化燃烧1、熔化试样，依靠燃烧过程产生的热量和加入助熔剂降低熔点。
2、钨-锡在此应叫做添加剂，而不是助熔剂，因为添加剂的作用不只是助熔，还有发热、调节介质酸碱性、搅拌、催化、稳燃、抗干扰等多重作用。
3、钨-锡添加剂作为添加剂，在高频炉中得到广泛应用，对碳、硫的测定都能满足技术要求。
4、钨的特点为：1）钨是最难熔化的金属，熔点3380℃，之所以用它来作添加剂，是因为钨容易被氧化。
2）钨在650℃通氧时就开始氧化并放出大量的热，具有发热值高、反应速度快的特点。
3）氧化产物三氧化钨属酸性氧化物，体积疏松，它的生成有利于C O2和SO2的释放，不会形成覆盖层将试样覆盖。
4）三氧化钨在900℃以上显著升华。
由于三氧化钨的逸出，增加了碳硫的扩散速度，使试样中的碳硫充分氧化。
5）挥发出的三氧化钨离开熔池后，在700～800℃转化为固相，覆盖在管道中尚存的Fe2O3上，阻止管道对硫的吸附。
6）钨的空白值很低，可用于低碳低硫的测定。
5、锡的特点为：1）自身熔点仅为231℃，能显著降低混合物的熔点。
2）除助熔外，还有发热和稳燃作用。
3）锡氧化产生的SnO2属碱性氧化物，加入过多会引起硫测定值的降低，因此锡应适量加入。
4）在钨-锡添加剂中，锡的主要作用就是助熔，降低钨的助熔作用不足带来的影响。
6、对于非磁性材料，应该再补充纯铁。
碳硫分析仪使用的各种添加剂的作用碳硫分析仪燃烧法测定碳和硫，经常会使用到各种各样的添加剂，那么这些添加剂到底有什么作用呢?下面就来分析一下：1、助熔作用铁的熔点约在1529℃，在1500K的温度下难以熔化，虽然铁中含有其它一些元素，使凝固点有所降低，但不能使铁熔化成液体。
CO2和SO2不能在固相中逸出，只能在液相中释放，因此，必须加入助熔剂降低熔点。
由于此点的重要性，过去常把添加剂叫助熔剂。
2、发热作用所用的添加剂中，有些是金属和非金属元素，在氧气流中氧化燃烧，能放出大量的热，可以提高炉温，特别是对于电弧炉燃烧，有显著的作用。
3、调节介质的酸碱性氧化燃烧生成CO2和SO2都属于酸性氧化物，碱性介质不利于CO2和SO2的释放，选取适量的偏酸性添加剂加入燃烧体系，可使介质变成中性或弱酸性，有利于CO2和SO2的逸出。
特别是SO2对介质酸碱性更加敏感。
因此，要注意调节介质的酸碱度。
4、搅拌作用搅拌能加速硫离子的扩散，有利于与氧气接触，使氧化反应加快，添加剂如SiO2由于液体密度小于铁的氧化物，在体系内部向上飘浮的过程中，可加快硫离子的扩散，有些添加剂受热后生成气体物质，当气体逸出时，起到良好的搅拌作用。
5、催化作用如氧化铜，在燃烧过程中，碳硫分析仪分析时碳和硫都能夺取CuO中的氧生成CO2和SO2，然后氧再与铜生成CuO，起催化加速作用。
6、稳燃作用电弧炉的燃烧，有时欠稳定，若在电弧炉燃烧中加适量锡粒或二氧化硅，有助于稳燃。
7、抗干扰作用燃烧后生成的Fe2、SnO2等粉尘，对SO2有吸附作用，导致测试结果偏低，加入有关的添加剂，可阻止吸附，减少干扰。
8、参与化学反应此点很重要，在后面硫酸盐的热法高速测定及通氮燃烧的理论问题等内容中详细讨论。
此文章由广州深华生物技术有限公司编辑修改。
1、钨的助熔原理（1）钨是最难熔化的金属，它的熔点为3380℃，电弧温度才能将钨熔化。
由此，电灯泡中常用钨丝。
它能用作添加剂，是因为钨容易氧化。
（2）钨的氧化，钨粒在温度高于650℃时通氧就开始氧化并发出大量的热。
2W+3O2=2WO3,△H=-840.11 Kj/mol此反应在高温状态具有发热值高、反应速度快，生产疏松状态的WQ3。
（3）三氧化钨，属酸性氧化物。
它的生成有利于CO2和SO2的释放，其熔点1473℃，且熔化热低，沸点大于1750℃。
WO3有一个重要特性，是温度在900℃以上有显著的升华，有部分WO3挥发。
由于WO3的逸出，增加了碳硫的扩散速度，使试样中碳、硫充分氧化，挥发的WO3在700～800℃又转化为固相，覆盖在管道中尚存的Fe2O3，阻止了SO2催化转为SO3，防止了管道对硫的吸附。
从而保证了碳、硫分析结果的可靠性，另外钨空白值低，可用于低碳、低硫的测定。
因此，钨粒添加剂在高频炉燃烧中得到广泛应用。
2、助熔剂的加入量影响分析结果稳定性的另一个因素是助熔剂的加入量，在分析低含量样品时该影响非常突出。
例如分析碳硫含量小于15ppm的样品时，分别加入1500mg助熔剂与2000mg助熔剂（助熔剂中碳硫含量分别为C≤8ppm，S≤5ppm），因为助熔剂的加入量不参与分析结果计算，因此两次分析之间就引入了500mg助熔剂所含碳硫量的波动。
假定助熔剂中碳硫含量均为3ppm，样品称重为500mg，由于助熔剂加入的重量不同就引入了3ppm的偏差。
3、样品、助熔剂的叠放次序助熔剂不仅具有增加样品中导磁物质，从而提高燃烧温度，还具有增加样品流动性，稀释样品的作用。
分析过程中，样品、助熔剂的叠放次序直接影响燃烧结果和分析稳定性。
例如铁基样品直接在氧气下经高频感应而燃烧，反应剧烈，飞溅严重，容易造成燃烧室石英管的破损和陶瓷保护套的污染。
换成以钨粒打底，样品置于上层，发现燃烧室中石英管也很快被污染，陶瓷保护套上粘了一层厚厚的铁屑，很难清理，不仅影响了燃烧管的使用寿命，还阻碍了氧气的供应，从而影响分析结果的稳定性。
