冰晶石化学分析方法Word文件下载.docx
- 文档编号:20280241
- 上传时间:2023-01-21
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:34.76KB
冰晶石化学分析方法Word文件下载.docx
《冰晶石化学分析方法Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《冰晶石化学分析方法Word文件下载.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
从该标准项目申报开始,中国铝业郑州有色金属研究院有限公司(国家轻金属质量监督检验中心)就组建了YS/T273.9-201X《冰晶石化学分析方法和物理性能测定方法第8部分:
前版冰晶石中硫酸根的检测标准是2006年发布的,仅对1994年发布的前标准进行了编辑整理,随着冰晶石生产工艺不断创新,硫酸根含量的范围不断变化,分析人员对检测条件的不断认识,我们查阅了相关资料,并在行业范围内广泛征求意见后,于2018-2019年进行了为期6个月的试验研究,在对原标准中分析方法的实际操作流程和步骤、检测条件、分析范围、精密度等内容进行了反复试验和研究,采用加标回收法和标准样品的检测,证明了该标准方法的准确性和可靠性,完全可以满足对铝冰晶石产品中硫酸根含量的测定。
项目组对4个模拟样品进行了11次分析,并对分析结果进行了数据统计。
按照编制要求,完成了初审稿。
在2019年2-4月由广东省工业分析检测中心、山东南山铝业、云铝润鑫铝业、中金岭南、长沙矿冶研究院、贵州省分析检测研究院等六家复验、复核单位,对初步形成的《试验验证报告(初稿)》内容进行复验和复核验证,并分别提交了复验、复核报告。
项目组根据复验、复核报告,规范文本格式,完善试验报告,最终形成了预审稿。
在2019年6-8月期间,针对同年5月有色协会组织召开的预审会专家提出的意见和建议,项目组补充完善试验内容,规范编制要求,最终形成了送审稿。
3.2.1熔融温度的选择
YS/T273.8-2006中熔融温度为825℃,我们考察了熔融温度在750-850℃变化时,对分析结果的影响,分析结果见表1。
表1熔融温度对硫酸根含量的影响
熔融温度/℃
第一次分析SO42-/%
第二次分析SO42-/%
总平均值
1
2
平均值
750
0.461
0.481
0.471
0.465
0.485
0.476
0.473
775
0.477
0.469
0.457
800
0.470
825
0.453
0.459
850
0.440
0.447
0.444
0.451
0.448
从分析结果来看(表2),随着熔融温度的升高,分析结果有降低的趋势,但是所有分析结果均在分析方法的精密度范围内,最高温与最低温的平均值相差0.025%,小于0.03%的重复性限。
说明熔融温度在750-850℃变化时,对分析结果的影响不显著。
考虑到有些冰晶石难熔杂质含量高,因此熔融温度维持YS/T273.8-2006中的825℃更合理。
3.2.2灼烧温度的选择
YS/T273.8-2006中灼烧温度为850℃,我们考察了熔融温度在750-900℃变化时对分析结果的影响。
从表2可以看出,灼烧温度升高,分析结果有降低的趋势。
因此,灼烧温度维持YS/T273.8-2006中的850℃更为合理。
表2灼烧温度对硫酸根含量的影响
灼烧温度/℃
SO42-/%
0.478
0.467
900
0.468
0.460
3.2.3高氯酸用量的选择
YS/T273.8-2006中高氯酸的用量为25mL,我们考察了高氯酸的用量在25-10mL的变化对分析结果的影响。
表3高氯酸的用量对操作及检测结果的影响
高氯酸用量/mL
对操作的影响
25
20
15
1、熔融后的冰晶石试样较难溶于高氯酸溶液中,需略加热后完全溶解;
2、蒸发过程中溶液易喷溅
10
---------
1、熔融后的冰晶石试样较难溶于高氯酸溶液中,需要加热较长时间才能完全溶解;
2、蒸发过程中溶液喷溅不可控
从表4看出,减少高氯酸的用量会造成样品难溶于溶液,在蒸发时溶液也更容易喷溅,影响分析结果的准确性。
因此高氯酸的加入量依然为25mL合适。
3.2.4氯化钡溶液用量的选择
YS/T273.8-2006中氯化钡溶液加入量为20mL,我们考察了氯化钡溶液加入量对分析检测结果的影响。
表4BaCl2溶液用量对检测结果的影响
BaCl2溶液/mL
16
12
0.474
0.475
从表4可以看出,氯化钡溶液用量由原来的20mL减少为12mL,对检测结果影响不显著。
同时,我们按照硫酸根含量为1.5%的检测上限进行了理论计算。
公式如下:
公式1
其中:
m0为试样量,1g
为硫酸根含量,1.5%(检测上限)
为硫酸根分子量,98
公式2
为BaCl2溶液的加入量
为BaCl2溶液浓度,122g/L
为待测液体积,300mL
为BaCl2分子量,208.3
按照公式1和2,得到反应前溶液中C[SO42-]和C[Ba2+],见表5。
查表获知,25℃时BaSO4的溶度积ksp=1.1×
10-10,按照公式3计算沉淀反应后,溶液中残留的C[SO42-]。
C[SO42-]=ksp/C[Ba2+]公式3
表5BaCl2加入量的理论计算
反应前溶液中
反应后溶液中
C[SO42-]
/mol/L
BaCl2加入量
/mL
C[Ba2+]
剩余C[Ba2+]
C[SO42-]
4.78*10-4
0.0366
0.0351
3.13×
10-9
0.0279
0.0274
4.01×
从表5中可以看出,YS/T273.8-2006中BaCl2加入量为20mL,理论计算得到的溶液中的C[SO42-]为3.13×
10-9mol/L,按照修订的条件,BaCl2加入量为15mL时,理论计算得到的溶液中的C[SO42-]为4.01×
10-9mol/L,远远低于化学定义的沉淀完全(<10-5mol/L)。
因此,从上述实验和理论计算,我们认为氯化钡用量减少为15mL就足以满足分析检测的要求。
我们在BaCl2加入量(122g/L×
15mL)不变的基础上,考察了不同浓度氯化钡溶液对检测的影响。
从表6可以看出,氯化钡的浓度从122g/L降低到30.5g/L对检测结果影响不显著。
表6BaCl2浓度对检测结果的影响
BaCl2浓度
(g/L)
加入量
mL
122
0.486
61
30
30.5
60
待测液中硫酸根的浓度很低,加入的氯化钡溶液浓度相对集中,不利于离子的快速分散和反应。
通过上诉实验和理论计算,我们认为将氯化钡浓度降低到61g/L,加入量为30mL足以满足分析检测的需要。
3.2.5新旧标准方法检测分析对比
按照要求,我们对同一样品按照YS/T273.8-2006和YS/T273.9-201X的方法进行分析检测对比,结果见表7。
表7新旧标准方法检测分析对比
YS/T273.8-2006
YS/T273.9-201X
1.077
1.054
1.086
1.012
3
1.037
1.008
4
1.012
1.078
5
1.070
1.018
6
1.052
1.016
1.056
1.031
标准偏差
0.0277
0.0283
注:
YS/T273.9-201X中BaCl2溶液加入量(61g/L×
30mL)
YS/T273.8-2006中BaCl2溶液加入量(122g/L×
20mL)
从结果看,采用YS/T273.9-201X的方法,与YS/T273.8-2006相比,分析数据的标准偏差没有明显差异,新的条件依然能满足冰晶石分析检测的需求。
3.2.6分析方法的准确性和可靠性
我们采用加标回收和对标准样品检验这两种方法来考察YS/T273.9-201X的准确性和可靠性。
加标回收实验方法为:
称取0.3g的Na2SO4溶于1L去离子水中配置成SO42-标准溶液(0.3mg/mL)。
将蒸干的样品加入10mL盐酸,然后用煮沸的去离子水洗涤烧杯壁并充分搅拌,使试样完全溶解,再加入热水至溶液体积约为300mL,分别加入10.00mL、20.00mL、40.00mLSO42-标准溶液(0.3mg/mL),然后加入30mL氯化钡溶液(61g/L),其余步骤不变,结果如下。
通过分析,该分析方法的回收率较高。
表8加标回收实验
加入量/mg
测得量/mg
回收率
2.0
1.95
97.5
4.1
4.23
103
8.1
8.02
99.0
然后,我们对GSB04-2016-2006《冰晶石标准样品》中的GFC-3和GFC-6标样进行分析,考察分析方法的准确性,结果见表9,可以看出,标样的检测值与标准值之间的差值均小于标准方法的重复性限。
表9分析方法的准确性
标准样品
标准值
检测值
差值
重复性限r
GFC-3
0.205
0.195
0.010
0.022*
GFC-6
0.683
0.705
0.022
0.034*
*按照线性内插法计算的对应标准值的重复性限r
通过加标回收实验和对标准样品分析,结果表明,YS/T273.9-201X分析结果准确可靠,完全满足冰晶石中硫酸根检测的要求。
3.2.7超出检测下限的分析方法的适用性研究
YS/T273.8-2006的检测限是0.10-1.50%,多年来我们对本单位冰晶石检测样品进行跟踪,从历年来的统计结果看(见表10),随着技术、产品的发展和升级,目前,已经有硫酸根含量低于下限0.10%的样品出现,并且近几年有增加的趋势。
因此,我们有必要考察YS/T273.9-201X是否对冰晶石中低含量硫酸根依然适用。
表10硫酸根含量范围对应的检测数及占比
含量范围
大于1.00%
0.50-1.00%
0.10-0.50%
0.01-0.10%
小于0.01%
样数/个
21
53
34
占比/%
5.26
18.42
46.49
29.82
0.00
我们采用加入法来制备低含量的冰晶石样品,具体的方法是:
称取光谱纯冰晶石(氟铝酸钠)1.0g(精确至0.0001g),置于铂皿中铺平底部,采用滴加的方式均匀向铂皿底部的样品上滴入2mL浓度为0.5g/L的Na2SO4溶液,将铂皿放入110℃的烘箱中干燥2h,待样品完全干燥后,按照检测方法进行分析,计算公式见
(2),样品的理论值为0.068%,检测结果见表11。
表11冰晶石中低含量硫酸根的分析
分析次数
0.066
0.053
0.045
0.086
从表11可以看出,4次检测结果极差为0.041%,显然数据组之间的差异非常明显,因此,我们认为该分析方法不能准确检测0.1%以下含量的硫酸根,检测结果只能作为半定量的参考值。
因此,我们推荐分析检测限依然为0.10-1.50%。
3.2.8样品分析
通过调研冰晶石中硫酸根含量的分布,我们选取四种不同硫酸根含量的冰晶石样品,按照分析步骤进行检测,每个样品每个实验室独立检测11遍,参与样品分析的实验室有7家,结果见表12。
表12样品分析
样品编号
硫酸根含量测定值,%
1#
0.2130.2110.2250.2210.2230.224
0.2150.2260.2210.2240.211
0.219
0.0058
2#
0.4250.4360.4370.3990.4260.441
0.4430.4190.4330.4070.423
0.426
0.0139
3#
0.6490.6320.6010.6330.6250.629
0.6880.6270.6890.6680.641
0.644
0.0275
4#
1.1451.1861.1771.1371.1121.117
1.1521.1611.1681.1341.121
1.146
0.0248
3.2.9重复性限r和再现性限R的计算
参与样品分析的实验室有7家,分析结果见表13。
表13样品分析的原始数据
分析单位
样品1
样品2
样品3
样品4
郑研院
0.2130.2110.2250.2210.2230.2240.2150.2260.2210.2240.211
0.4250.4360.4370.3990.4260.4410.4430.4190.4330.4070.423
0.6490.6320.601
0.6330.6250.6290.6880.6270.6890.6680.641
1.1251.1771.1261.1071.1121.1171.1021.1211.1181.0841.121
广东省工业分析检测中心
0.1900.2170.2060.1980.2050.1860.1830.2080.1960.1980.205
0.4080.3680.3850.4090.3990.3850.3870.3820.4070.4130.376
0.7330.6850.6880.7150.7080.6830.6890.6780.6590.6930.680
1.1231.1071.0311.0631.1021.1011.0321.0121.0781.1151.103
山东南山铝业
0.1970.2090.1910.1920.2110.2060.2140.1940.2120.2030.191
0.4450.4510.4510.4680.4430.4560.4280.4370.4620.4490.452
0.7120.6710.7090.7120.6940.6910.7060.6690.7120.6730.682
1.0691.0061.0681.0361.0281.0131.0531.0581.0921.0691.031
云铝润鑫铝业
0.2060.1890.2180.1980.2100.1930.1980.2220.1850.2100.214
0.4690.4860.4420.4440.4610.4400.4570.4730.4580.4530.464
0.7160.6590.7200.6910.7290.7120.7080.6790.7160.6910.711
1.0331.0581.1111.0291.0451.0621.0371.0991.0171.0701.083
中金岭南
0.1880.2170.1950.1910.1800.209
0.3800.4010.3890.3960.4140.432
0.6700.6850.6160.6540.6380.628
1.0021.0591.0131.0370.9871.057
长沙矿冶研究院
0.2120.2260.2150.2180.2260.2160.2250.2290.2210.2260.203
0.3960.4150.4000.3990.3920.4050.3950.3880.4020.4160.429
0.7040.7450.7520.7330.7530.7010.7280.7460.7430.7410.693
0.9980.9760.9680.9960.9840.9610.9870.9810.9750.9580.976
贵州省分析检测研究院
0.1960.1790.1730.1720.1880.1740.1820.1680.1650.1970.179
0.4580.4440.4320.4280.4190.4380.4540.4490.4580.4640.415
0.6490.6880.6960.6620.7080.6750.7030.6890.6840.7040.671
1.0541.0351.0781.0421.0171.0601.0551.0321.0681.0211.046
(1)重复性限r和再现性限R
按照GB/T6379.2-2004《测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第2部分:
确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法》,对表13中的原始数据进行计算,得到重复性限r和再现性限R,结果见表14。
表14重复性限r和再现性限R
0.203
0.689
1.050
r
0.04
0.05
0.07
0.09
R
0.12
0.14
0.17
3.2.10结论
本方法采用硫酸钡重量法测定冰晶石中0.10%~1.50%的硫酸根含量,方法具有分析结果准确、设备简单、操作方便的优点。
对4种不同含量的冰晶石样品进行分析,标准偏差在0.58%~2.75%之间。
建议推荐本部分为冰晶石中硫酸根含量为0.10%~1.50%的有色行业标准分析方法。
4修订内容
工作中,项目组将实验报告发送给尽可能多的分析实验室,广泛征求意见和建议,经过与提出意见和建议的实验室充分沟通,形成意见汇总如下:
(1)规范样品浸出步骤。
将6.4.2中“向铂皿中加入25mL高氯酸(3.3)和15mL水,盖上铂皿”修订为“将装有试样的铂皿(带盖)放入600mL烧杯中,加入25mL高氯酸(3.3)和15mL去离子水”
(2)规范样品蒸发的步骤。
将6.4.2中“在电热板上蒸发至近干,冷却”详细描述并修改为“在电炉上低温加热烧杯,烧杯上放有表面皿(注意,表面皿斜插入烧杯中,用玻璃棒固定),使溶液蒸发至近干,冷却。
蒸发时电炉温度不能太高,防止蒸发过程太剧烈,蒸发时间控制在40分钟左右为宜,此时,用玻璃棒按压烧杯底部样品,样品呈粉末状或结块即停止加热(此时烧杯中应还会有大量白烟冒出),如果再延长蒸发时间直至没白烟,则固体样品中会生成少量氧化铝,不易溶于下一步的稀盐酸溶液中,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 冰晶石 化学分析 方法