《铝灰渣化学分析方法 第3部分：碳、氮含量的测定》

YS/T1179.3—202X本文件描述了铝灰渣中碳、氮含量的测定方法。本文件适用于铝灰渣中碳、氮含量的测定。元素分析仪法测定范围见表1；蒸馏分离—中和滴定法测定氮含量的范围为0.10%～15.00%；高频感应燃烧-红外吸收法测定碳含量的范围为0.10%～23.00%。元素分析仪法不作为仲裁分析方法。表1元素分析仪法测定范围%CN2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T8005.4铝及铝合金术语第4部分：回收铝GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定JJF1321元素分析仪校准规范3术语和定义GB/T8005.4界定的术语和定义适用于本文件。4元素分析仪法测定碳、氮含量4.1原理以氦气作载气、氧气作助燃剂，试料在燃烧管和还原管中经过一系列氧化还原反应，其中的氮元素转变为氮气、碳元素转变为二氧化碳，二氧化碳在吸收管中被吸收，从而和氮气分离，氮气测量完毕后二氧化碳再被释放。载气携带组分(氮气和二氧化碳)顺序通过检测热导池，参比热导池只有载气通过，二者组分不同导致热导率不同，检测由此产生的电信号，信号强度和组分成函数关系。检测出的信号强度通过预先校准的函数关系计算试料中碳、氮含量。4.2试剂或材料除非另有说明，在分析中仅使用分析纯试剂和符合GB/T6682规定的二级水。4.2.1质量控制样品：苯丙氨酸（纯度≥99.0%，N：8.48%，C：65.44%）或乙二胺四乙酸（N：9.57%，C：40.98%）。YS/T1179.3—202X4.2.2氦气：纯度≥99.995%。4.2.3氧气：纯度≥99.995%。4.2.4铝箔。4.3仪器设备4.3.1元素分析仪。4.3.2分析天平：感量为0.0001g。4.3.3鼓风干燥箱：工作温度105℃,控温精度±5℃。4.4试样将样品通过0.5mm标准筛，取约10g样品于称量瓶中，在鼓风干燥箱(4.3.3)中于105℃烘2h，置于干燥器中冷却至室温备用。4.5试验步骤4.5.1试料称取0.10g试样(4.4)，精确至0.0001g。4.5.2平行试验独立地进行两次测定，取其平均值。4.5.3空白试验随同试料(4.5.1)做空白试验。4.5.4校准按JJF1321的规定对元素分析仪进行校准。4.5.5工作曲线的绘制按表2称取质量控制样品（4.2.1用铝箔包裹、压实，测量，绘制工作曲线。表2元素分析仪校准物质称取量YS/T1179.3—202X表2（续）4.5.6测定将试料（4.5.1）用铝箔包裹，压实，调用已预先校准的测量方法测量，在工作曲线上查得碳含量和氮含量。4.6试验数据处理试验结果表示至小数点后2位，数值修约按GB/T8170的规定进行。4.7精密度4.7.1重复性在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在表3给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r)，超过重复性限(r)的情况不超过5%，重复性限(r)按表3数据采用线性内插法或外延法求得。表3重复性限%wCrwNr4.7.2再现性在再现性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在表4给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不大于再现性限（R超过再现性限（R）的情况不超过5%，再现性限（R）按表4数据采用线性内插法或外延法求得。表4再现性限%wCRwNR5蒸馏分离-中和滴定法测定氮含量5.1原理YS/T1179.3—202X称取一定量的试料，加入硫磷混酸，加热充分消解，氮转化为铵盐。向试液中加入过量氢氧化钠溶液，通过蒸馏装置把氮以氨气形式分离并吸收在硼酸溶液中。用盐酸标准滴定溶液滴定，根据盐酸用量，计算氮含量。5.2试剂除非另有说明，在分析中仅使用分析纯试剂和符合GB/T6682规定的二级水。5.2.1硫酸(ρ=1.84g/ml）。5.2.2磷酸(ρ=1.87g/mL）。5.2.3氢氧化钠溶液（400g/L）。5.2.4硼酸溶液（20g/L）。5.2.5碳酸钠标准溶液（0.05000mol/L）：将基准试剂无水碳酸钠于270℃~300℃下灼烧至恒重，在干燥器中冷却至室温，称取2.6497g置于100mL烧杯中，加水溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。5.2.6盐酸标准滴定溶液A（0.10mol/L），按以下步骤进行配制和标定：配制：移取8.4mL盐酸(ρ=1.19g/ml）于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。标定：分取50ml碳酸钠标准溶液（5.2.5）于250mL锥形瓶中，加水使锥形瓶内溶液体积约为60mL，加10滴甲基红-溴甲酚绿指示剂（5.2.10用盐酸标准滴定溶液A滴至溶液由绿色变为红色，煮沸2min，冷却后继续滴至溶液为红色。随同标定做空白试验。按公式（1）计算盐酸标准滴定溶液A的实际浓度cHCl′，单位为摩尔每升（mol/L）：cHCl'=…………………（1）式中：cNa2CO3——碳酸钠标准溶液浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；V2——滴定消耗盐酸标准滴定溶液A的体积，单位为毫升（mL）；V1——滴定空白试验时消耗盐酸标准滴定溶液A的体积，单位为毫升（mL105.99——无水碳酸钠的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol）。平行标定4份，取其平均值，计算结果表示到小数点后4位，数值修约按GB/T8170的规定进行。平行测定结果相对极差差值不得大于0.15%，否则重新标定。5.2.7盐酸标准滴定溶液B(0.02mol/L)，按以下步骤进行配制和标定：配制：移取50.00mL盐酸标准滴定溶液A（5.2.6）于500mL容量瓶中，用水稀释至刻度。标定：分取5mL碳酸钠标准溶液（5.2.5）于250mL锥形瓶中，加水使锥形瓶内溶液体积约60mL，加10滴甲基红-溴甲酚绿指示剂（5.2.10用盐酸标准滴定溶液B滴至溶液由绿色变为红色，煮沸2min，冷却后继续滴至溶液为红色。随同标定做空白试验。按公式（2）计算盐酸标准滴定溶液B的实际浓度cHCl″，单位为摩尔每升（mol/L）：cHCl″=cO-32…………………（2）式中：V4——滴定消耗盐酸标准滴定溶液B的体积，单位为毫升（mL）；V3——滴定空白试验时消耗盐酸标准滴定溶液B的体积，单位为毫升（mL）。平行标定4份，取其平均值，计算结果表示至小数点后4位，数值修约按GB/T8170的规定进行。平行测定结果相对极差差值不大于0.15%，否则重新标定。5.2.80.2%甲基红乙醇溶液。5.2.90.1%溴甲酚绿乙醇溶液。YS/T1179.3—202X5.2.10甲基红—溴甲酚绿指示剂：1份0.2%甲基红乙醇溶液（5.2.8）与3份0.1%溴甲酚绿乙醇溶液（5.2.9）混合，现配现用。5.3仪器设备5.3.1加热设备：消解仪或电热板（温度可达400℃)。5.3.2蒸馏装置，如图1所示。5.3.3分析天平：感量为0.0001g。图1蒸馏装置示意图5.4试样5.4.1铝渣5.4.1.1称取60kg铝渣样品（m00挑出其中干净的铝块（如图2所示）并称量，记为m01。将其余样品（如图3所示）破碎，破碎过程中将干净的铝粒（如图4所示）挑出并称量，记为m02。直至破碎至粒度小于20mm，充分混匀，缩分至2kg。图2干净的铝块示意图YS/T1179.3—202X图3待破碎铝渣示意图图4干净的铝粒示意图5.4.1.2用制样粉碎机破碎至全部通过250μm标准筛，用150μm的标准筛筛分，分别称量筛下物（以下称为筛下样）和筛上物（以下称为筛上样），密封保存备用。5.4.2灰渣混合物5.4.2.1样品宜通过150μm振动筛。5.4.2.2将样品用250μm标准筛筛分，若不能全部通过，应按5.4.1.2进行粉碎获取筛上样和筛下样，密封保存备用。5.5试验步骤警示——使用本部分的人员应有正规实验室工作的实践经验。本部分并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。5.5.1试料按表5中试料量称取筛上样和筛下样（5.4），精确至0.0001g。表5试料量与滴定用标准酸%g>1.00～6.00>6.00～15.005.5.2平行试验独立地进行三次测定，取其平均值。5.5.3空白试验随同试料做空白试验。YS/T1179.3—202X5.5.4测定5.5.4.1溶样按下列方式之一进行溶样：——将试料（5.5.1）放入消解瓶中，加入5mL磷酸（5.2.2）和5mL硫酸（5.2.1），瓶口盖上小漏斗。将消解瓶置于消解器上，350℃加热30min，使试样充分溶解，试液呈无色透明状或略显灰色。将消解瓶取出，冷却。——将试料（5.5.1）放入烧杯中，加入5mL磷酸（5.2.2）和5mL硫酸（5.2.1），盖上表面皿。将烧杯置于电热板上，350℃加热30min，使试样充分溶解，试液呈无色透明状或略显灰色。将烧杯取下，冷却。5.5.4.2蒸馏5.5.4.2.1蒸馏前应使用水蒸气充分清洗蒸馏器，并检查仪器是否漏气。5.5.4.2.2把试液（5.5.4.1）全部通过加液漏斗转入反应管中，并用水洗涤消解瓶2次～3次，洗液通过加液漏斗转入反应管中，总用量不超过40mL。在接收瓶中加入20mL硼酸溶液（5.2.4）和10滴甲基红—溴甲酚绿指示剂（5.2.10），冷凝管下端伸入吸收液液面以下。通过加液漏斗向反应管内加入40mL氢氧化钠溶液（5.2.3）。打开加热装置开始蒸馏，馏出液体积为120mL时，降低接收瓶高度，使冷凝管下端离开吸收液液面，再蒸馏30s，用少量水冲洗冷凝管下端。5.5.4.3滴定按表5使用对应的盐酸标准滴定溶液滴定馏出液（5.5.4.2.2）至溶液颜色由绿色变为红色。5.6试验数据处理5.6.1试料的氮含量wN按公式（3）计算，数值以%表示：wN=…………（3）式中：V——滴定消耗盐酸标准滴定溶液的体积，单位为毫升（mL）；V0——滴定空白试验时消耗盐酸标准滴定溶液的体积，单位为毫升（mLc——盐酸标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；MN——氮的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol），MN=14.0067；m——试料的质量，单位为克（g）。计算结果表示至小数点后2位，数值修约按GB/T8170的规定进行。5.6.2试样的氮含量wN′按公式（4）计算，数值以%表示：wN'=…………（4）式中：wN1——筛上试料氮含量质量分数；m1——筛上试样质量，单位为克（g）；wN2——筛下试料氮含量质量分数；m2——筛下试样质量，单位为克（g）；m0——试样的总质量，单位为克（g）。计算结果表示至小数点后2位，数值修约按GB/T8170的规定进行。YS/T1179.3—202X5.6.3样品的氮含量wN′′按公式（4）计算，数值以%表示：wN''=wN'×式中：wN'——试样氮含量质量分数；m00——铝渣样品的总质量，单位为克（g）；m01——铝渣样品中挑出的干净的铝块质量，单位为克（g）；m02——铝渣样品破碎过程中挑出的干净的铝粒质量，单位为克（g）。计算结果表示到小数点后2位，数值修约按GB/T8170的规定进行。5.7精密度5.7.1重复性在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在表6给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r)，超过重复性限(r)的情况不超过5%，重复性限(r)按表6数据采用线性内插法或外延法求得。表6重复性限%wNr5.7.2再现性在再现性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在表7给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不大于再现性限（R超过再现性限（R）的情况不超过5%，再现性限（R）按表7数据采用线性内插法或外延法求得。表7再现性限%wNR6高频感应燃烧-红外吸收法测定碳含量6.1原理试样在高频感应炉的氧气流中加热燃烧，生成二氧化碳，由氧气载至红外气体检测器的测量池，二氧化碳吸收特定波长的红外能，其吸收能与浓度成正比，根据检测器接收能量的YS/T1179.3—202X变化测得碳的含量。6.2试剂或材料除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂。6.2.1高氯酸镁：无水，粒状。6.2.2锡助熔剂：碳含量小于0.0008%，粒度0.4mm～0.8mm。6.2.3铁助熔剂：碳含量小于0.0020%，屑状或粒状。6.2.4钨助熔剂：碳含量小于0.0008%，粒度0.4mm～0.8mm。6.2.5标准样品：有证参考物质，碳含量与试样接近。6.2.6氧气：纯度大于99.5%。6.2.7动力气源：氮气、氩气、氧气或压缩空气，其杂质（水和油）含量小于0.5%。6.2.8碱石棉：粒状。6.2.9玻璃棉。6.2.10陶瓷坩埚。6.3仪器设备6.3.1高频感应燃烧-红外吸收定碳仪：灵敏度为1.0×10-6，高频感应炉应满足试样熔融温度的要求。6.3.2分析天平：精确至0.0001g。6.4试样6.5分析步骤6.5.1试料按表8称取试样（6.4精确至0.0001g。表8试料量%g>1.00～23.006.5.2平行试验独立地进行三次测定，取其平均值。6.5.3分析前的准备6.5.3.1陶瓷坩埚（6.2.10）在不低于1100℃的高温加热炉中灼烧4h，或通氧灼烧至空白值为最低6.5.3.2调试检查仪器，使仪器处于正常稳定状态。选用仪器最佳条件，测定已知含量的样品确认仪器是否正常。6.5.4空白试验YS/T1179.3—202X在预先盛有0.10g锡助熔剂（6.2.2）的坩埚（6.2.10）内，覆盖0.50g铁助熔剂（6.2.3）和1.80g钨助熔剂（6.2.4于同一量程或通道，按6.5.6进行测定。重复足够次数，直至得到低而比较一致的读数，记录最小的三次读数，计算平均值。6.5.5校准试验6.5.5.1使用仪器生产厂家做出厂校准时设置的校准曲线，根据试料中含碳量，选择相应的量程或通道，并选择3个近似含量的标准样品，进行校准。6.5.5.2不同系统应分别测其空白值并校准，当分析条件变化时要重新测定空白并校准。6.5.6测定按试料的碳含量范围，分别选择仪器的最佳分析条件，将称取的试料（6.5.1）均匀置于预先盛有0.10g锡助熔剂（6.2.2）的坩埚（6.2.10）内，按表8加入试样，再覆盖0.50g铁助熔剂（6.2.3）和1.80g钨助熔剂（6.2.4），置于坩埚托上，开始分析并读取结果wC。6.6试验数据处理6.6.1试料的碳含量wC表示至小数点后3位，数值修约按GB/T8170的规定进行。6.6.2试样的碳含量wC′按公式（6）计算，数值以%表示：wC'=…