一种铬铁合金中铅含量的测量方法
阅读说明：本技术 一种铬铁合金中铅含量的测量方法 (Method for measuring lead content in ferrochrome ) 是由 王雪原 朱丽萍 李晓侠 夏立志 张世春 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法,所述测量方法包括：混合铬铁合金和混合酸,冷却,得到第一混合溶液；混合所述第一混合溶液和硼酸溶液,静置,得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液在容量瓶中定容,得到待测溶液；将所述待测溶液在电感耦合等离子体发射光谱仪进行测量,所述测量方法便于为生产对铅含量有要求的钢产品提供科学的检测数据,为科学管控控铅钢种提供数据支撑,提升实验室检测能力,更适合于铅含量较低的铬铁合金测铅。(The invention provides a method for measuring the lead content in ferrochrome, which comprises the following steps: mixing ferrochrome and mixed acid, and cooling to obtain a first mixed solution; mixing the first mixed solution and a boric acid solution, and standing to obtain a second mixed solution; fixing the volume of the second mixed solution in a volumetric flask to obtain a solution to be measured; the solution to be measured is measured by an inductively coupled plasma emission spectrometer, the measuring method is convenient for providing scientific detection data for producing steel products with requirements on lead content, provides data support for scientifically managing, controlling and controlling lead steel types, improves the detection capability of a laboratory, and is more suitable for measuring lead by ferrochrome with lower lead content.)
技术领域
本发明涉及化学含量分析技术领域，尤其涉及一种铬铁合金中铅含量的测量方法。
背景技术
铬铁合金被钢铁行业广泛应用，钢水在精炼工序使用铬铁合金进行成分控制过程中，其有害的微量元素铅也不可避免的带入其中，但目前并无铬铁合金中铅含量的检测方法。
由于铬铁合金中铅的含量较低，而乙二胺四乙酸滴定法(EDTA滴定法)测定的铅含量都在0.5％以上含量，不适合铬铁合金中低含量铅的测定。另外还有一种分光光度法常用来测定食品中低含量的铅，但是由于铬铁合金中含铁量高比色干扰大不适合使用分光光度法测定。
CN103344629B公开了一种水中金属铅含量的测量方法，该方法采用ICP-AES法测量水中金属铅的含量，该方法先对含铅水溶液样品进行溶解，加入一定量的碳氢化钠溶液、硝酸溶液和柠檬酸盐一氰化钾溶液后进行二次加热进行消解，可以有效的对金属铅进行溶解；然后采用ICP-AES光谱仪对铅的含量进行测量，但所述方法测量的铅含量较高。
CN104502288A公开了一种利用可见光近红外光谱技术的土壤铅含量测量方法，利用光谱数据实现尾矿区域土壤铅含量的定量估算，该测定无需与样本直接接触，是完全的无损测量，而且操作过程和土壤铅含量的计算方法简单，但所述方法测量的铅含量较高。
CN107290374A公开了一种冷轧电镀锡钢板镀层中铅含量的检测方法，包括以下步骤：将待测冷轧电镀锡钢板冲压成Φ50mm的圆形试样，用脱脂棉和无水乙醇将试样测量面擦洗干净后晾干；用荧光光谱仪采用双背景扣除法对试样测量面镀层中铅元素进行2θ角度测量；计算试样单面镀层中铅的质量百分含量，但所述方法测量的铅含量较高。
因此，有必要开发一种方法操作相对简单，检出限低，更适合于铅含量较低的铬铁合金测铅的测量方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法能在检测铬铁中钛元素的同时，进行铅的测定，所述测量方法便于掌握和使用的测定铬铁合金中铅含量的方法，以便于为生产对铅含量有要求的钢产品提供科学的检测数据，为科学管控控铅钢种提供数据支撑，提升实验室检测能力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：
(1)混合铬铁合金和混合酸，冷却，得到第一混合溶液；
(2)混合步骤(1)所述第一混合溶液和硼酸溶液，静置，得到第二混合溶液；
(3)将步骤(2)所述第二混合溶液定容，得到待测溶液；
(4)将步骤(3)所述待测溶液在电感耦合等离子体发射光谱仪进行测量。
本发明是将固定质量的试样置于聚四氟乙烯消解罐中，用盐酸、硝酸和氢氟酸在微波消解仪内按照设定好的工作条件进行消解，用一级超纯水定容于50mL容量瓶中，配制合理浓度的标准溶液曲线，利用电感耦合等离子体发射光谱仪联合测定铬铁合金中钛和铅含量。所述测量方法能在检测铬铁合金中钛元素的同时，进行铅的测定，操作相对简单，检出限低，更适合于铅含量较低的铬铁合金测铅。
优选地，步骤(1)所述铬铁合金中铅的含量为0.002-0.5wt％，例如可以是0.002wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％或0.5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明提供的铬铁合金中铅含量的测量方法，能够对铬铁合金中低含量的铅进行测量，结果准确度高，误差小。
优选地，所述铬铁合金的平均粒径为0.1-0.15mm，例如可以是0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm或0.15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明将铬铁合金的平均粒径控制为0.1-0.15mm，能够保证试样充分溶解，避免试样粒度过大溶解不完全导致检测结果偏低。
优选地，所述铬混合酸包括体积比为(3-3.5):(3-3.5):1的盐酸、硝酸和氢氟酸，例如可以是3:3.5:1、3.5:3:1、3.5:3.5:1、3:3:1或3.25:3.25:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述盐酸的浓度为36-38wt％，例如可以是36wt％、36.5wt％、37wt％、37.5wt％或38wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述硝酸的浓度为65-68wt％，例如可以是65wt％、65.5wt％、66wt％、66.5wt％、67wt％、67.5wt％或68wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述氢氟酸的浓度为39-41wt％，例如可以是39wt％、39.5wt％、40wt％、40.5wt％或41wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为40wt％。
优选地，步骤(1)所述混合酸的体积≤8mL，例如可以是8mL、7.8mL、7.6mL、7.4mL、7.2mL、7mL、6.8mL、6.6mL、6.4mL、6.2mL或6mL，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明混合酸的体积≤8mL，能够确保试样完全溶解的前提下，避免高温高压下因试剂体积过大带来的安全隐患。
本发明采用总量不超过8mL的混合酸利用微波消解仪溶解试样，溶解完的试样接近室温下用饱和硼酸收集溶液，避免试样损失。
优选地，所述铬铁合金的质量精确到至少是0.0001g。
本发明将铬铁合金的质量精确至0.0001g，能够提升铅含量较低的铬铁合金测铅含量的准确度。
优选地，所述铬铁合金的质量与混合酸的体积之比为(0.2000-0.2005)g:(5-7)mL，例如可以是0.2000g:5mL、0.2000g:6mL、0.2000g:7mL、或0.2005g:7mL等。
优选地，步骤(1)所述混合前，铬铁合金在水中润湿。
铬铁合金在水中润湿是防止分散，便于后续在混合酸中的溶解。
优选地，步骤(1)所述冷却为冷却至55-65℃，例如可以是55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃或65℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述混合的温度为20～30℃，例如可以是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述硼酸溶液为饱和硼酸溶液。
本发明加入硼酸能够使铅元素与饱和硼酸溶液形成较好的络合效应，得到良好的曲线线性。
优选地，所述硼酸溶液与第一混合溶液的体积之比为1:(0.5-0.7)，例如可以是1:0.5、1:0.52、1:0.54、1:0.56、1:0.58、1:0.6、1:0.62、1:0.64、1:0.66、1:0.68或1:0.7，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明将硼酸溶液与第一混合溶液的体积之比为1:(0.5-0.7)，能够达到满足络合效应的作用，使后续的定容能够顺利进行。
优选地，步骤(2)所述静置的时间为0.4-0.6h，例如可以是0.4h、0.42h、0.44h、0.46h、0.48h、0.5h、0.52h、0.54h、0.56h、0.58h或0.6h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述定容的体积与铬铁合金的质量之比为50mL:(0.2000-0.2005)g，例如可以是50mL:0.2000g、50mL:0.2001g、50mL:0.2002g、50mL:0.2003g、50mL:0.2004g、或50mL:0.2005g，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述定容采用一级超纯水。
优选地，步骤(4)所述测量前在电感耦合等离子体发射光谱仪确定铅的标准溶液曲线。
优选地，所述确定铅的标准溶液曲线采用铅含量标准溶液。
优选地，所述铅含量标准溶液在铅含量为0-0.5wt％范围内呈梯度设置至少五个铅含量标准溶液。
优选地，所述铅含量标准溶液中包括铬基体和铁基体。
优选地，所述铅含量标准溶液中铬的含量均与待测溶液中铬的含量相等。
优选地，所述铅含量标准溶液中铁的含量均与待测溶液中铁的含量相等。
优选地，所述确定铅的标准溶液曲线中铅的选择谱线为220.3nm或216.9nm。
本发明中制备铅含量标准溶液的步骤包括：采用外购的1000μg/mL铅标准溶液，用与铬铁含量相当的铬和铁标液打基体，依次配置浓度为0wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％和0.5wt％梯度的铅含量标准溶液，定容于与待测试样体积相同的容量瓶中，依据电感耦合等离子体发射光谱仪操作规程打开标准化对话框，浓度由低到高依次运行以上标准溶液，察看谱峰是否有干扰，某些干扰可通过移动谱峰和背景的位置来消除干扰，需要点击更新方法进行方法重建或更新，然后通过拟合曲线，察看谱线的线性关系和相关系数，选用干扰少，信背比高、相关系数好(≥0.999)的谱线为分析谱线，推荐谱线为铅220.3nm。
作为本发明优选的技术方案，所述测量方法包括以下步骤：
(1)平均粒径为0.1-0.15mm的铬铁合金在水中润湿后，与混合酸混合，其中混合酸包括体积比为(3-3.5):(3-3.5):1的浓度为36-38wt％的盐酸、浓度为65-68wt％的硝酸和浓度为39-41wt％的氢氟酸，铬铁合金的质量与混合酸的体积之比为(0.2000-0.2005)g:(5-7)mL，冷却至55-65℃，得到第一混合溶液；
(2)在20-30℃下混合步骤(1)所述第一混合溶液和饱和硼酸溶液，其中饱和硼酸溶液与第一混合溶液的体积之比为1:(0.5-0.7)，静置0.4-0.6h，得到第二混合溶液；
(3)将步骤(2)所述第二混合溶液在容量瓶中采用一级超纯水定容，所述容量瓶的体积与铬铁合金的质量之比为50mL:(0.2000-0.2005)g，得到待测溶液；
(4)将步骤(3)所述待测溶液在电感耦合等离子体发射光谱仪进行测量。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法，利用电感耦合等离子体发射光谱仪联合测定铬铁合金中钛和铅含量，适合于铅含量较低的铬铁合金测铅，准确度高，误差≤0.002％；
(2)本发明提供的铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法操作相对简单，检出限低，便于为生产对铅含量有要求的钢产品提供科学的检测数据。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明具体实施方式部分的电感耦合等离子体发射光谱仪测量之前先采用铅含量标准溶液确定铅含量的标准溶液曲线：称取质量分数均为99.98％的铁和铬，配制至少5份铬铁含量与待测溶液相同的基体溶液；在所述基体溶液中加入不同量的浓度为1000μg/mL的铅元素标准溶液，得到铅元素浓度梯度为0wt％、0.005wt％、0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％和0.5wt％的混合标准溶液；将所述混合标准溶液按铅元素的浓度由低至高依次通过进样系统引入电感耦合等离子体发射光谱仪中，测定铅元素在所述分析谱线下的发射光强度，绘制标准曲线。
一、实施例
实施例1
本实施例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：
(1)铬铁合金在水中润湿后，混合平均粒径为0.125mm的铬铁合金和混合酸，其中混合酸包括体积比为3.25:3.25:1的浓度为37wt％的盐酸、浓度为66wt％的硝酸和浓度为40wt％的氢氟酸，铬铁合金的质量与混合酸的体积之比为0.2003g:6mL，冷却至60℃，得到第一混合溶液；
(2)在25℃下混合步骤(1)所述第一混合溶液和饱和硼酸溶液，其中饱和硼酸溶液与第一混合溶液的体积之比为1:0.6，静置0.5h，得到第二混合溶液；
(3)将步骤(2)所述第二混合溶液在容量瓶中采用一级超纯水定容，所述容量瓶的体积与铬铁合金的质量之比为50mL:0.2003g，得到待测溶液；
(4)将步骤(3)所述待测溶液在电感耦合等离子体发射光谱仪进行测量。
实施例2
本实施例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：
(1)铬铁合金在水中润湿后，混合平均粒径为0.1mm的铬铁合金和混合酸，其中混合酸包括体积比为3:3.5:1的浓度为36wt％的盐酸、浓度为68wt％的硝酸和浓度为39wt％的氢氟酸，铬铁合金的质量与混合酸的体积之比为0.2005g:5mL，冷却至65℃，得到第一混合溶液；
(2)在30℃下混合步骤(1)所述第一混合溶液和饱和硼酸溶液，其中饱和硼酸溶液与第一混合溶液的体积之比为1:0.5，静置0.6h，得到第二混合溶液；
(3)将步骤(2)所述第二混合溶液在容量瓶中采用一级超纯水定容，所述容量瓶的体积与铬铁合金的质量之比为50mL:0.2005g，得到待测溶液；
(4)将步骤(3)所述待测溶液在电感耦合等离子体发射光谱仪进行测量。
实施例3
本实施例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：
(1)铬铁合金在水中润湿后，混合平均粒径为0.15mm的铬铁合金和混合酸，其中混合酸包括体积比为3.5:3:1的浓度为38wt％的盐酸、浓度为65wt％的硝酸和浓度为41wt％的氢氟酸，铬铁合金的质量与混合酸的体积之比为0.2000g:7mL，冷却至55℃，得到第一混合溶液；
(2)在20℃下混合步骤(1)所述第一混合溶液和饱和硼酸溶液，其中饱和硼酸溶液与第一混合溶液的体积之比为1:0.7，静置0.4h，得到第二混合溶液；
(3)将步骤(2)所述第二混合溶液在容量瓶中采用一级超纯水定容，所述容量瓶的体积与铬铁合金的质量之比为50mL:0.2020g，得到待测溶液；
(4)将步骤(3)所述待测溶液在电感耦合等离子体发射光谱仪进行测量。
实施例4
本实施例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法与实施例1的区别仅在于步骤(1)铬铁合金的质量与混合酸的体积之比为0.2000g:4mL，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法与实施例1的区别仅在于步骤(1)铬铁合金的质量与混合酸的体积之比为0.2000g:10mL，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法与实施例1的区别仅在于步骤(2)饱和硼酸溶液与第一混合溶液的体积之比为1:0.4，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法与实施例1的区别仅在于步骤(2)饱和硼酸溶液与第一混合溶液的体积之比为1:0.8，其余均与实施例1相同。
二、对比例
对比例1
本对比例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：
(1)铬铁合金在水中润湿后，混合平均粒径为0.125mm的铬铁合金和混合酸，其中混合酸包括体积比为3.25:3.25:1的浓度为37wt％的盐酸、浓度为66wt％的硝酸和浓度为40wt％的氢氟酸，铬铁合金的质量与混合酸的体积之比为0.2003g:6mL，冷却至60℃，得到第一混合溶液；
(2)在25℃下步骤(1)所述第一混合溶液静置0.5h，得到第二混合溶液；
(3)将步骤(2)所述第二混合溶液在容量瓶中采用一级超纯水定容，所述容量瓶的体积与铬铁合金的质量之比为50mL:0.2003g，得到待测溶液；
(4)将步骤(3)所述待测溶液在电感耦合等离子体发射光谱仪进行测量。
对比例2
本对比例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法与实施例1的区别仅在于步骤(4)将电感耦合等离子体发射光谱仪测量替换为EDTA滴定法，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法与实施例1的区别仅在于步骤(4)将电感耦合等离子体发射光谱仪测量替换为分光光度法，其余均与实施例1相同。
三、测试及结果
测量方法误差的测试方法：利用标准样品铬铁合金的实测值与认定值进行比较，实施例1-7以及对比例1-3各做10组数据取平均值，归纳总结为表1的数据。
以上实施例和对比例的测试结果如表1所示。
表1
认定值(wt％)
实测值(wt％)
误差(％)
实施例1
0.05
0.049
-0.001
实施例2
0.05
0.036
-0.014
实施例3
0.05
0.057
0.007
实施例4
0.05
0.041
-0.009
实施例5
0.05
0.065
0.015
实施例6
0.05
0.039
-0.011
实施例7
0.05
0.056
0.006
对比例1
0.10
0.07
-0.03
对比例2
0.10
0.32
0.22
对比例3
0.10
0.41
0.31
综上所述，本发明提供的铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法，利用电感耦合等离子体发射光谱仪联合测定铬铁合金中钛和铅含量，适合于铅含量较低的铬铁合金测铅，准确度高，误差≤0.002％；本发明提供的铬铁合金中铅含量的测量方法，所述测量方法操作相对简单，检出限低，便于为生产对铅含量有要求的钢产品提供科学的检测数据。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
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