當(dang)前(qian)位置(zhi)：網站(zhan)首頁(ye) ＞ 技術文(wen)章(zhang) ＞ 碳(tan)硫分析儀分(fen)析方法(fa)和原理(li)介(jie)紹(shao)
產品列表(biao) / products
碳(tan)硫分析儀分(fen)析方法(fa)和原理(li)介(jie)紹(shao)
更新時間(jian)：2025-10-13 點(dian)擊量(liang)：12161
碳(tan)硫分析儀壹般(ban)是(shi)指(zhi)對(dui)鋼(gang)鐵(tie)材料(liao)中的(de)碳(tan)硫元素(su)進行定量(liang)分析的(de)儀器(qi)總(zong)稱(cheng)。碳(tan)硫分析儀器(qi)可測(ce)定鑄(zhu)鐵、球(qiu)鐵(tie)、生(sheng)鐵、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、普(pu)碳(tan)鋼(gang)、合(he)金(jin)鋼(gang)、合(he)金(jin)鑄(zhu)鐵、各類礦(kuang)石、有色(se)金(jin)屬(shu)中(zhong)碳(tan)、硫、錳(meng)、磷、矽(gui)、鎳、鉻(ge)、鉬(mu)、銅(tong)、鈦(tai)、鋅(xin)、釩(fan)、鎂(mei)、稀土(tu)等元素(su)的(de)含量(liang)。
碳(tan)硫分析儀按(an)照(zhao)分(fen)析方法(fa)和原理(li)有下(xia)列幾(ji)種(zhong)：
1、紅(hong)外(wai)吸收(shou)法(fa)碳(tan)硫分析儀：高(gao)頻(pin)紅(hong)外(wai)碳(tan)硫分析儀，電(dian)弧(hu)紅(hong)外(wai)碳(tan)硫分析儀，管(guan)式紅(hong)外(wai)碳(tan)硫分析儀。
2、氣(qi)體(ti)容量(liang)法(fa)/碘(dian)量法(fa)碳(tan)硫分析儀：高(gao)速(su)碳(tan)硫分析儀，氣(qi)體(ti)容量(liang)法(fa)碳(tan)硫分析儀.
3、非水滴(di)定法(fa)碳(tan)硫分析儀。
4、電(dian)導法(fa)碳(tan)硫分析儀。
5、還(hai)有ICP法(fa)、直(zhi)讀(du)光(guang)譜法(fa)、X光(guang)熒(ying)光(guang)法(fa)、質譜法(fa)、色(se)譜法(fa)、活(huo)化分析法(fa)等(deng)類(lei)碳(tan)硫分析儀。
碳(tan)硫元素(su)分(fen)析儀分(fen)析的(de)原理(li)，就(jiu)是(shi)將(jiang)試(shi)樣在(zai)高(gao)溫(wen)爐中(如電阻(zu)爐也稱(cheng)管(guan)式爐、電弧(hu)爐、高(gao)頻(pin)感(gan)應燃燒(shao)爐等)通(tong)氧燃燒(shao)，生(sheng)成(cheng)並逸(yi)出(chu)CO2和SO2氣體(ti)，用此(ci)法(fa)實(shi)現(xian)碳(tan)硫元素(su)與(yu)金屬(shu)元素(su)及(ji)其化合(he)物(wu)的(de)分離(li)，然後測(ce)定CO2和SO2的(de)含量(liang)，再換(huan)算(suan)出(chu)試(shi)樣中(zhong)的(de)碳(tan)硫含量(liang)。
為什(shen)麽碳(tan)和硫的(de)含量(liang)如此(ci)重要？
碳(tan)（C）：是鋼(gang)鐵(tie)的(de)“骨架”。碳(tan)含量(liang)直(zhi)接(jie)決(jue)定(ding)鋼(gang)的(de)強(qiang)度(du)與(yu)硬度(du)。低(di)碳(tan)鋼(gang)柔軟(ruan)易成(cheng)型，常用於(yu)汽(qi)車外(wai)殼；高(gao)碳(tan)鋼(gang)堅(jian)硬耐(nai)磨，用於(yu)制造(zao)工具和刀具。然而(er)，碳(tan)含量(liang)過(guo)高(gao)又(you)會(hui)導致(zhi)材料(liao)變脆(cui)，韌性下(xia)降(jiang)。因(yin)此(ci)，必(bi)須將(jiang)碳(tan)含量(liang)精(jing)確控(kong)制在(zai)特定(ding)範(fan)圍內。
硫（S）：通(tong)常是鋼(gang)鐵(tie)中的(de)“有害(hai)雜質”。硫會與(yu)鐵形成(cheng)低(di)熔點(dian)的(de)硫化鐵(tie)，導致(zhi)鋼(gang)材在(zai)高(gao)溫(wen)軋制或鍛造(zao)時發(fa)生(sheng)脆(cui)裂(lie)，這(zhe)種(zhong)現(xian)象稱為“熱(re)脆(cui)性”。它(ta)會(hui)嚴重影響鋼(gang)材的(de)機械性能(neng)和加工(gong)性能(neng)，因(yin)此(ci)含(han)量(liang)必(bi)須被嚴格控(kong)制在(zai)極(ji)低(di)的(de)水平(ping)。
碳(tan)硫分析儀的(de)核心任務(wu)，就(jiu)是(shi)快速、準(zhun)確地測(ce)量出(chu)金屬(shu)、礦(kuang)石、陶(tao)瓷等樣(yang)品(pin)中(zhong)百(bai)萬分之(zhi)壹（ppm）級別到百(bai)分比(bi)（%）級別的(de)碳(tan)硫含量(liang)。
核心原理(li)：將(jiang)固(gu)體(ti)中的(de)元素(su)“變(bian)成(cheng)”可測(ce)量的(de)氣體(ti)
碳(tan)硫分析儀的(de)分析思(si)路非常巧(qiao)妙(miao)：它(ta)不(bu)直(zhi)接(jie)測(ce)量固(gu)體(ti)樣品(pin)中(zhong)的(de)碳(tan)和硫，而(er)是(shi)通(tong)過高(gao)溫(wen)燃(ran)燒(shao)，將(jiang)它(ta)們轉化(hua)為特定(ding)的(de)氣體(ti)，再對(dui)這些氣體(ti)進行精(jing)確測(ce)量。其(qi)基本流程(cheng)遵(zun)循以下(xia)路(lu)徑：
樣品(pin)（固(gu)體(ti)） → 高(gao)溫(wen)燃(ran)燒(shao) → 氣(qi)體(ti)（CO₂, SO₂） → 檢(jian)測(ce) → 結果(guo)（C%, S%）
目前(qian)，主流的(de)碳(tan)硫分析儀主要采(cai)用兩(liang)種(zhong)檢(jian)測(ce)原理(li)：紅(hong)外(wai)吸收(shou)法(fa) 和 電導法(fa)。其(qi)中(zhong)，高(gao)頻(pin)感(gan)應燃燒(shao)-紅(hong)外(wai)吸收(shou)法(fa) 因(yin)其(qi)高(gao)效(xiao)、準(zhun)確、自(zi)動化(hua)程(cheng)度(du)高(gao)，已成(cheng)為絕(jue)對(dui)的(de)主流技術。
主流方(fang)法(fa)詳(xiang)解(jie)：高(gao)頻(pin)感(gan)應燃燒(shao)-紅(hong)外(wai)吸收(shou)法(fa)
這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可以(yi)清(qing)晰地分為(wei)三(san)個(ge)步(bu)驟(zhou)：樣(yang)品燃燒(shao)、氣(qi)體(ti)凈化和濃度(du)檢(jian)測(ce)。
第壹步(bu)：樣(yang)品(pin)燃燒 – “烈(lie)火焚(fen)身(shen)，轉化(hua)氣體(ti)”
1、稱樣(yang)與(yu)放(fang)置(zhi)：將(jiang)精(jing)確稱重的(de)少量(liang)樣(yang)品（通(tong)常為0.1-1.0克）放(fang)入(ru)壹個耐(nai)高(gao)溫(wen)的(de)陶(tao)瓷坩堝中。為(wei)了(le)助燃(ran)，通(tong)常還會(hui)加入(ru)適(shi)量的(de)助熔劑（如(ru)純鐵(tie)、鎢(wu)粒）。
2、高(gao)頻(pin)感(gan)應加熱(re)：將(jiang)坩(gan)堝放(fang)入(ru)密(mi)封的(de)燃燒(shao)爐中。爐子(zi)周(zhou)圍有高(gao)頻(pin)感(gan)應線圈(quan)，通(tong)電後會(hui)產(chan)生(sheng)強(qiang)大的(de)交變(bian)磁場。由(you)於(yu)磁(ci)場感(gan)應，金屬(shu)樣(yang)品和助熔劑內部(bu)會(hui)瞬間(jian)產生(sheng)巨大(da)的(de)感(gan)應電流(liu)（渦流），從(cong)而(er)使樣品(pin)在(zai)數秒(miao)鐘(zhong)內被加熱(re)至1500℃以上甚(shen)至(zhi)更(geng)高(gao)溫(wen)度(du)，迅(xun)速熔化(hua)。
3、通(tong)氧燃燒(shao)：同(tong)時，向爐中通(tong)入(ru)高(gao)純氧氣。在(zai)富氧高(gao)溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia)，樣(yang)品(pin)中的(de)碳(tan)和硫分別被氧化：
碳(tan)（C） 被氧化為(wei) 二(er)氧化碳(tan)（CO₂）： C + O₂ → CO₂
硫（S） 被氧化為(wei) 二(er)氧化硫（SO₂）： S + O₂ → SO₂
這樣(yang)，固體(ti)樣品(pin)中(zhong)的(de)碳(tan)和硫就(jiu)成(cheng)功轉(zhuan)化(hua)為了(le)CO₂和SO₂氣體(ti)，並混(hun)合(he)在(zai)氧氣流(liu)中(zhong)。
第二(er)步(bu)：氣(qi)體(ti)凈化 – “去除雜質，只(zhi)留目標”
從(cong)燃燒(shao)爐出來(lai)的(de)氣體(ti)並不(bu)純凈，除了(le)我們需(xu)要的(de)CO₂和SO₂，還可能(neng)含有水蒸(zheng)氣、灰(hui)塵以(yi)及(ji)其他因(yin)樣(yang)品(pin)雜質產生(sheng)的(de)酸性氣(qi)體(ti)。如果(guo)直(zhi)接(jie)檢(jian)測(ce)，這些雜質會嚴重幹擾(rao)結果(guo)。
因(yin)此(ci)，混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)需(xu)要通(tong)過壹個凈化系(xi)統。這(zhe)個系(xi)統通(tong)常包(bao)括：
除塵裝(zhuang)置(zhi)：過濾掉氣體(ti)中的(de)粉塵顆(ke)粒。
幹(gan)燥(zao)裝(zhuang)置(zhi)：用高(gao)氯酸(suan)鎂(mei)等(deng)幹(gan)燥(zao)劑吸(xi)收(shou)水蒸(zheng)氣（H₂O）。
除雜裝(zhuang)置(zhi)：用特定試(shi)劑去(qu)除其(qi)他幹(gan)擾(rao)氣體(ti)（如SO₃、鹵化物等）。
經(jing)過(guo)凈化後，我們得到(dao)的(de)就(jiu)是(shi)較為(wei)純凈的(de)氧氣、CO₂和SO₂的(de)混合(he)氣(qi)體(ti)。
第三(san)步(bu)：濃(nong)度(du)檢(jian)測(ce) – “聽聲(sheng)辨(bian)位，紅(hong)外(wai)檢(jian)測(ce)”
這是(shi)整個過程的(de)“智慧(hui)核心”，其原(yuan)理(li)基(ji)於(yu)非色(se)散(san)紅(hong)外(wai)（NDIR）檢(jian)測(ce)法(fa)。
神(shen)奇(qi)的(de)紅(hong)外(wai)線：CO₂和SO₂這兩(liang)種(zhong)氣(qi)體(ti)有壹個特(te)性：它(ta)們對(dui)特定(ding)波長(chang)的(de)紅(hong)外(wai)線有強(qiang)烈的(de)吸收(shou)能(neng)力，就(jiu)像(xiang)每(mei)種(zhong)氣(qi)體(ti)都有自(zi)己獨特(te)的(de)“指紋(wen)”或“口令(ling)”。CO₂吸收(shou)特(te)定(ding)波長(chang)的(de)紅(hong)外(wai)線，SO₂吸(xi)收(shou)另(ling)壹特定(ding)波長(chang)的(de)紅(hong)外(wai)線。
檢(jian)測(ce)過程(cheng)：
1、經過凈化的(de)混合(he)氣(qi)體(ti)被導入(ru)壹個稱(cheng)為(wei)“檢(jian)測(ce)池”的(de)小(xiao)室。
2、壹束寬(kuan)譜的(de)紅(hong)外(wai)線從(cong)檢(jian)測(ce)池壹端射(she)入(ru)。
3、當(dang)紅(hong)外(wai)線穿(chuan)過(guo)氣(qi)體(ti)時，CO₂會吸(xi)收掉(diao)“屬(shu)於(yu)自(zi)己(ji)”的(de)那部(bu)分紅(hong)外(wai)線能(neng)量，SO₂也會(hui)吸(xi)收掉(diao)“屬(shu)於(yu)自(zi)己(ji)”的(de)那部(bu)分。其(qi)他氣(qi)體(ti)（如氧氣）則(ze)對(dui)紅(hong)外(wai)線“視(shi)而(er)不(bu)見”。
4、在(zai)檢(jian)測(ce)池的(de)另(ling)壹端，有專(zhuan)門的(de)紅(hong)外(wai)線強(qiang)度(du)檢(jian)測(ce)器。通(tong)過測(ce)量特(te)定波長(chang)紅(hong)外(wai)線被吸收(shou)後的(de)強(qiang)度(du)變(bian)化(hua)，就(jiu)能(neng)知道(dao)CO₂和SO₂的(de)濃度(du)。
5、關(guan)鍵點(dian)：紅(hong)外(wai)線被吸收(shou)得越(yue)多，說(shuo)明對(dui)應氣體(ti)的(de)濃度(du)就(jiu)越(yue)高(gao)。
最(zui)終(zhong)計算(suan)：
儀(yi)器(qi)內部(bu)的(de)計算(suan)機系(xi)統會(hui)記錄(lu)下(xia)紅(hong)外(wai)吸收(shou)的(de)信(xin)號強(qiang)度(du)。這(zhe)個(ge)信(xin)號強(qiang)度(du)與(yu)氣(qi)體(ti)濃度(du)成(cheng)正(zheng)比(bi)，而(er)氣(qi)體(ti)濃度(du)又(you)直(zhi)接(jie)來(lai)自(zi)於(yu)樣(yang)品(pin)中(zhong)碳(tan)和硫的(de)含量(liang)。通(tong)過預先用已知含(han)量的(de)標準(zhun)樣品(pin)進行校(xiao)準(zhun)（建立(li)標準(zhun)曲線(xian)），分析儀就(jiu)能(neng)瞬間(jian)計算(suan)出(chu)待測(ce)樣品(pin)中準(zhun)確的(de)碳(tan)和硫的(de)百(bai)分比(bi)含量，並(bing)顯(xian)示在(zai)屏(ping)幕(mu)上。
總(zong)結與(yu)展(zhan)望(wang)
碳(tan)硫分析儀，特(te)別是高(gao)頻(pin)感(gan)應燃燒(shao)-紅(hong)外(wai)吸收(shou)型(xing)，以(yi)其分析速度(du)快(kuai)（通(tong)常1分鐘(zhong)左(zuo)右）、精(jing)度(du)高(gao)、自(zi)動化(hua)好(hao)的(de)特點(dian)，已成(cheng)為冶金、鑄造(zao)、機械、質檢(jian)、科研(yan)等領域(yu)的(de)標準(zhun)配置(zhi)。它(ta)就(jiu)像(xiang)壹位不知疲(pi)倦(juan)的(de)“質量衛(wei)士”，默(mo)默(mo)守護(hu)著(zhe)從(cong)原材料(liao)進廠到成(cheng)品出(chu)廠的(de)每壹道(dao)關口(kou)，確保我們使用的(de)金屬(shu)材料(liao)性能(neng)可靠(kao)，為(wei)現(xian)代(dai)工業(ye)的(de)堅固(gu)大廈(sha)奠(dian)定(ding)了堅(jian)實(shi)的(de)數據(ju)基礎。隨(sui)著(zhe)技術的(de)發(fa)展(zhan)，碳(tan)硫分析儀正(zheng)朝(chao)著(zhe)更智能(neng)化、更(geng)微(wei)型(xing)化(hua)以及(ji)分析下(xia)限更(geng)低(di)（應對(dui)超(chao)高(gao)純度(du)材料(liao)分析）的(de)方向(xiang)不斷(duan)演(yan)進。
最後提(ti)供壹張儀器展(zhan)示圖(tu)，供參考：
