38-《磷石膏中有机质含量测定方法》

附表1协会标准项目建议书建议项目名称(中文)磷石膏中有机质含量测定方法建议项目名称(英文)MeasurementMethodforOrganicMatterContentinPhosphogypsum制定或修订制定□修订被修订标准号采用程度□IDT□MOD□NEQ采标号国际标准名称（中文）国际标准名称（英文）ICS分类号91.100.10中国标准分类号Q27标准主要起草单位武汉理工大学、江苏一夫科技股份有限公司、建筑材料工业技术情报研究所计划起止时间2022.12-2023.12目的﹑意义或必要性磷石膏是在湿法磷酸生产过程中产生的固体废物，磷石膏含有约90%的二水硫酸钙和少量的磷、氟、重金属、有机物、放射性元素等。磷石膏中的有机物以物理吸附形式分布在磷石膏中，有机物具有表面活性，吸附在石膏颗粒表面，削弱了硬化体产物之间的粘结性，使石膏的凝结时间延长，强度降低。因此要求对磷石膏中有机物的含量高低有所了解和控制。目前各磷肥企业正大力开展磷石膏水洗净化处理线的建设工作。但磷石膏中的有机质含量的测定方法却是空白，无法准确评价净化处理的效果。因此迫切需要建立一种有机质定量分析方法，以指导磷石膏净化工艺，有效除去磷石膏中有机质。该标准的制定对促进磷石膏的应用和相关产品的质量控制具有十分重要的意义。2016年之后，我国磷石膏每年的产生量基本维持在7500-8000万吨。2021年磷石膏排放量8000万吨，利用量3648万吨，资源化利用率达到45.6%。磷石膏全国堆存量超过8亿吨。目前将磷石膏用于建材领域是我国除了堆存处置之外消纳磷石膏的主要途径，为此我国诸多企业与科研机构在该领域做了大量的研究和实际生产，制成产品包括水泥缓凝剂、纸面石膏板、石膏砌块、石膏条板、石膏模盒等。磷石膏中有机物来源于磷矿石中的有机杂质和生产工艺中所加入的有机添加剂，主要为乙二醇甲醚乙酸酯、异硫氰甲烷、３－甲氧基正戊烷等，分布在磷石膏晶体表面，使磷石膏胶结材需水量增加，削弱了二水石膏晶体间的接合，后期还会导致磷石膏建材制品发霉、强度降低等。磷石膏中的有机物杂质严重影响了磷石膏的综合利用，因此必须控制其含量，保证达到国家标准要求水平。发改委发布的《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》提出：到2025年，煤矸石、粉煤灰、尾矿（共伴生矿）、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾、农作物秸秆等大宗固废的综合利用能力显著提升，利用规模不断扩大，新增大宗固废综合利用率达60%，存量大宗固废有序减少。磷石膏目前的综合利用率还未达到此目标，仍需要解决有机物检测及去除等技术难点。发改委发布的《关于推进大宗固体废弃物综合利用产业集聚发展的通知》指出：推广脱硫石膏、磷石膏等工业副产石膏替代天然石膏的资源化利用，推动副产石膏分级利用，扩大副产石膏生产高强石膏粉、纸面石膏板等高附加值产品规模，鼓励工业副产石膏综合利用产业集约发展。工信部发布的《“十四五”工业绿色发展规划》明确提出：建立全绿色低碳标准体系。强化先进适用标准的贯彻落实，扩大标准有效供给。推动建立绿色低碳标准采信机制，推进重点标准技术水平评价和实施效果评估，畅通迭代优化渠道。推进工业固废规模化综合利用。推进尾矿、粉煤灰、煤矸石、冶炼渣、工业副产石膏、赤泥、化工渣等大宗工业固废规模化综合利用。因此，本标准的制订能够推动相关企业解决磷石膏有机物杂质难题，促进磷石膏的综合利用，从而对石膏建材行业及其相关领域产生积极而深刻的影响。因此，本标准的制定具有极大的必要性和紧迫性。范围和主要技术内容本标准规定了磷石膏中有机质含量的测定方法。用定量的重铬酸钾—硫酸溶液，在加热条件下，重铬酸离子使石膏有机质中的碳氧化成二氧化碳，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁的标准溶液滴定，并以二氧化硅做试剂空白标定，根据有机碳被氧化前后重铬酸离子数量的差值，算出有机碳的含量，再乘以系数1.724，即为有机质的含量。本标准适用于以磷矿石为原料,湿法制取磷酸时所得的，主要成分为二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）的磷石膏及由其制得的磷建筑石膏；其他工业副产石膏可参照执行。项目建议性质为推荐性标准。国内外情况简要说明1、国内外对该技术研究情况简要说明：国内外对该技术研究情况、进程及未来的发展；该技术是否相对稳定，如果不是的话，预计一下技术未来稳定的时间，提出的标准项目是否可作为未来技术发展的基础；国内外对磷石膏中有机物含量分析标准均为空白，相关文献极少，且主要参考土壤有机质或肥料有机质的分析方法。目前对于测定土壤等固态物质中有机质含量的方法主要有3种：干烧法、灼烧法、化学氧化法。其中干烧法和灼烧法是以测量CO2含量和物料灼烧后的失重量来进行分析。而磷石膏中含有大量结晶水及少量氢氧化钙、碳酸钙等，严重影响有机质的测定结果，因此无法适用于磷石膏中有机质的分析。国内外情况简要说明半个世纪以来，各国在土壤、肥料的有机质研究领域中运用比较普遍的是化学氧化法，该法是测定氧化有机质中的碳时所消耗的氧化剂的量。这些方法随所用的氧化溶液、消化温度、消化时间等的不同而不同，差异较大。该类标准中加热方法主要有油浴锅加热、电砂浴加热、沸水浴加热等。但这些加热法大都温度难以控制或者是对环境有污染。加热温度从100~230℃、氧化时间5~30min不等，开始计时的条件也不同。因此需要根据磷石膏的特性进行检测方法的确定。目前对有机质分析方法的研究主要集中在加热方式的选择、加热温度与时间的确定。考虑到标准的普适性、简便、易控制的基本属性，采用烘箱法加热的技术得到了一定认可。根据前期研究结果，该技术相对稳定，可批量检测。因此本标准拟采用的化学氧化法——烘箱法加热的方法进行有机质检测。2.项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑：该标准项目是否有对应的国际标准或国外先进标准，标准制定过程中如何考虑采用的问题；由于国际与国外均无磷石膏中有机质的检测方法，本标准为首创，无采用。3.与国内相关标准间的关系：该标准项目是否有相关的国家或行业标准，该标准项目与这些标准是什么关系，该标准项目在标准体系中的位置；由于国内尚无磷石膏中有机质的检测方法，本标准为首创。本标准拟采用化学氧化法，即重铬酸钾容量法。主要参考国标GB9834-88《土壤有机质测定法》、NY481-2002《有机-无机复混肥料》、JTG3430—2020《公路土工试验规程》中T0151-1993《有机质含量试验》等。上述标准中存在明显的不足，如油浴表面有机物挥发导致实验室空气的污染，温度波动性较大，不易调控，且试管外壁附着油污难以清洗，也存在试管炸裂导致油溅出伤人的风险；砂浴表面与内部温差较大，锥形瓶放入后温度场不均匀，导致氧化不充分等问题。标准申请者查阅了大量资料，并做了多种方法的比对实验，针对操作简便、快速准确且适用于大批样品分析的测定方法进行了对比和探讨。根据前期研究结果，拟用烘箱法在200℃左右的温度下进行氧化处理，处理时间30min。与传统的油浴、砂浴,沸水浴相比，该方法具有加热环境较均一,操作方便,易于掌握的优点，不污染空气，不影响人体健康的优点。本标准是磷化工行业、建材行业急需的检测方法标准，制定完成将显著提高对磷石膏净化效果的评价，对促进磷石膏的应用和相关产品的质量控制具有十分重要的意义。4.指出是否发现有知识产权的问题。通过中国