熔劑灼減分析結(jié)果穩(wěn)定性的影響因素分析

王 卓

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西 勉縣 724200）

目前，各實驗室中對生石灰粉、輕燒白云石粉（塊）、活性石灰等物料中和灼減的分析一般都采用1 000℃的馬弗爐分析儀，并在各實驗室中得到了廣泛的應(yīng)用。

陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司計量檢驗中心所屬的化驗室中就使用6臺馬弗爐。主要進(jìn)行含鐵原料、外購溶劑、生產(chǎn)熔劑等相關(guān)樣品以及進(jìn)口粉礦、外購煤焦等生產(chǎn)中間產(chǎn)品的灼減，灰分，揮發(fā)分分析，在這些馬弗爐的操作使用過程中，實驗室不同的人員操作會出現(xiàn)不同的差異，甚至有的時候，同一人員操作，樣品取出后放置不同時間，結(jié)果稱樣得出的分析數(shù)據(jù)也不盡相同的問題。通過對這些問題的步驟和方法分析，首先要檢查設(shè)備儀器是否正常，經(jīng)過多次驗證得出的結(jié)論是儀器設(shè)備工作正常。本文依據(jù)對酌減分析的原理、操作、分析結(jié)果計算流程的了解，主要研究灼減取出后放置時間長短對結(jié)果影響偏差問題，總結(jié)出影響灼減分析結(jié)果穩(wěn)定性的幾個因素，以便在以后的分析使用過程中，注重分析過程和分析細(xì)節(jié)，減小數(shù)據(jù)的波動，提高分析結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

1 影響酌減分析結(jié)果穩(wěn)定性的要素分析

1.1 樣品的稱質(zhì)量

分析試樣的稱質(zhì)量相同，樣品的種類相同，同一實驗人員，相同的試驗方法，導(dǎo)致分析結(jié)果稱質(zhì)量在時間長短的不同而影響最終稱質(zhì)量的結(jié)果，從而造成分析結(jié)果的波動，尤其在空氣較為潮濕的環(huán)境下、樣品放置越久這種影響表現(xiàn)更為突出。

酌減分析方法:在已恒質(zhì)量的方舟中，稱0.5000g試樣，放入高溫馬弗爐內(nèi)，從低溫開始逐漸升溫至1 000℃灼燒1 h。然后取出置于干燥器中，冷卻至室溫，稱質(zhì)量。

而當(dāng)稱樣質(zhì)量大于或者小于0.000 5 g時，得出的結(jié)果就會有偏差。以低含量樣品為例（即稱樣質(zhì)量的最小值以下），得到的含量結(jié)果會偏高。

當(dāng)樣品稱量質(zhì)較大時（即稱樣質(zhì)量的最大值以上），得到的含量結(jié)果會有所偏差。對樣品酌減較高含量的樣品，情況則相反，得到的分析結(jié)果會相對偏低。

另外，樣品稱質(zhì)量不同會接影響到爐膛內(nèi)的灼燒情況。儀器的燃燒溫度、狀態(tài)不僅與爐膛本身設(shè)計的功率有關(guān)，燃燒溫度不是持續(xù)恒定的，隨著樣品的灼燒，樣品量逐漸減少[1]。

1.2 設(shè)定溫度不同的馬弗爐分析結(jié)果不同

影響酌減分析穩(wěn)定性的另一個因素是馬弗爐溫度的高低，在分析酌減含量較高的樣品時該影響非常明顯。例如，在分析含量小于5.0 g的樣品時，加入0.500 0 g溶劑，因為試樣的加入量不參與分析結(jié)果計算，因此兩次分析之間就引入了0.500 0 g試樣所含酌減量的上下浮動。例如，已知一個溶劑的酌減為3.00 g，稱相同樣品質(zhì)量為0.500 g兩個樣品，分別放進(jìn)800℃的馬弗爐和1 000℃的馬弗爐，熔劑加入的質(zhì)量相同，最終結(jié)果幾乎無偏差。同樣，已知一個溶劑的酌減為15.00 g，稱相同樣品質(zhì)量為0.500 g兩個樣品，分別放進(jìn)800℃的馬弗爐和1 000℃的馬弗爐，熔劑加入的質(zhì)量相同，1 000℃的結(jié)果為15.02 g，800℃的結(jié)果為13.85 g，出現(xiàn)了偏差。說明溫度低一點的爐子只能保證酌減較低的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，而酌減較高的就燒不透了。

1.3 坩堝的影響

分析平時所用的坩堝是酌減實驗人員關(guān)注的熱點。沒有處理過的坩堝，酌減從0 ～3 g不等，預(yù)處理得當(dāng)，坩堝的分析穩(wěn)定性可降至0.5以下。試驗證明，預(yù)處理的時間和溫度對所獲得坩堝穩(wěn)定因素的影響較為重要。通過4 h 800℃烘燒后的坩堝，在分析溶劑時，分析的結(jié)果波動較大。出現(xiàn)坩堝酌減2.0 g，而經(jīng)過處理過后的坩堝碳空白峰高結(jié)果通常小于0.1 g。所以，用坩堝實驗的時候要進(jìn)行烘烤預(yù)處理，控制好烘燒溫度和時間，將大大地降低坩堝對分析酌減的結(jié)果偏差。

1.4 試劑烘燒后放置時間影響

樣品的放置時間長短直接影響酌減的穩(wěn)定性，以及準(zhǔn)確性。灼燒后的試樣吸濕性很強(qiáng)，稱質(zhì)量時應(yīng)迅速操作，但是樣品必須放涼，必須保證不能吸空氣中的水分，才能得到準(zhǔn)確、穩(wěn)定分析結(jié)果。例如，將試劑稱平行樣，灼燒后順序稱質(zhì)量，在剛?cè)〕鲴R弗爐時候就進(jìn)行稱質(zhì)量，結(jié)果為9.75 g，9.66 g，涼2 min后結(jié)果為 9.70g，9.59g；涼 4min 后結(jié)果為 9.61 g，9.48 g；涼6 min后結(jié)果為9.52 g，9.40 g；涼8 min后結(jié)果為9.45g，9.42g；涼 10min 后結(jié)果為 9.42 g，9.38 g；10 min時坩堝達(dá)到室溫，發(fā)現(xiàn)樣品的酌減也比較穩(wěn)定，偏差不大；從12 min開始樣品大量吸收空氣中水分，酌減逐漸減小，且變化加大，酌減量也迅速降低。

對試樣的酌減進(jìn)行結(jié)果比較，酌減稱質(zhì)量時間在10 min時分析結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，而樣品超過10 min后的稱質(zhì)量相對標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)到5%逐漸遞增。燃燒后放置時間越長吸收空氣中水分越多導(dǎo)致酌減失效，在10 min后酌減稱質(zhì)量的測定，酌減的數(shù)據(jù)上會出現(xiàn)一個很小的波動。這是因為由外界空氣帶進(jìn)樣品的水汽和二氧化碳未被干燥而導(dǎo)致試劑吸收進(jìn)入樣品，而二氧化碳和水汽的吸入多少直接影響酌減結(jié)果的變化，超過10 min后，直接影響的分析結(jié)果變小，會造成酌減的分析誤差，結(jié)果偏低，最終數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確[2]。

1.5 試樣預(yù)熱的影響

試樣質(zhì)量稱好后，在爐門預(yù)熱與否所造成的吸附同樣是影響酌減穩(wěn)定性的重要因素，此影響在分析酌減含量較低的樣品時體現(xiàn)的更為突出。例如，在分析溶劑酌減時，一般采用的方法:在已恒質(zhì)量的方舟中，稱0.500 0 g試樣，放入高溫爐內(nèi)，從低溫開始逐漸升溫至1 000℃灼燒1 h。然后取出置于干燥器中，冷卻至室溫，稱質(zhì)量。如此，反復(fù)灼燒（每次灼燒15 min），直至恒質(zhì)量。

灼燒減量（d）按下式計算:

式中:m為灼燒前試樣質(zhì)量，g；m1為灼燒前試樣及坩堝質(zhì)量，g；m2為灼燒后試樣及坩堝質(zhì)量，g。

由于方舟的加入，燃燒時產(chǎn)生的灰塵較大。有大量二氧化碳逸出，為防止方舟的爆裂，高溫爐應(yīng)從室溫開始逐漸升溫。

1）灼燒后的試樣吸濕性很強(qiáng)，稱質(zhì)量時時間把握尤為重要。

2）為確保分析質(zhì)量，在稱灼燒減量試樣的同時，宜將測定樣品連同方舟一并放在爐門口預(yù)熱，并且慢慢將方舟往爐膛深處慢慢推入。

通過10次以上樣品分析后，樣品的結(jié)果比最低分析結(jié)果偏低2.00以上，試樣分析次數(shù)的增加，發(fā)現(xiàn)此偏差越來越小。因此，分析過程中，緩慢將樣品推入馬弗爐，將會增加分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。減少偏差。

2 結(jié)語

分析結(jié)果穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度存在著較多影響因素，在樣品的操作過程中可綜合考慮這些影響因素，進(jìn)而對分析結(jié)果作出準(zhǔn)確的評價。避免了由于每一步操作中可能存在的問題而影響了分析結(jié)果準(zhǔn)確性。日常在分析灼減時一定要從涉及儀器分析準(zhǔn)確度的各項因素入手，做好儀器的維護(hù)保養(yǎng)工作，樣品取出后一定要放置在室溫穩(wěn)定的條件下，把握好樣品放置時間，確保酌減分析的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。