GB∕T 43309-2023 玻璃纤维及原料化学元素的测定 X射线荧光光谱法（正式版）

玻璃纤维及原料化学元素的测定X射线荧光光谱法2023-11-27发布国家标准化管理委员会I前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14原理 15试剂与仪器 6试样制备 26.1纤维 26.2玻璃、矿物原料及配合料 37玻璃样片的制备 37.1玻璃纤维、纤维玻璃、矿物棉的玻璃样片 37.2矿物原料及配合料的玻璃样片 37.3标准工作曲线用标准玻璃样片 48绘制标准工作曲线 48.1设置工作参数 48.2背景校正 58.3谱线重叠校正 58.4回归分析 58.5漂移校正 59玻璃样片的测试 610结果计算 611测试报告 6附录A(资料性)常见的市售标准物质(样品) 7附录B(资料性)常用纯物质及处理条件 9附录C(资料性)标准工作曲线绘制示例 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国建筑材料联合会提出。本文件由全国玻璃纤维标准化技术委员会(SAC/TC245)归口。本文件起草单位：南京玻璃纤维研究设计院有限公司、南京国材检测有限公司、巨石集团有限公司、泰山玻璃纤维邹城有限公司、布鲁克(北京)科技有限公司、元源新材料有限公司、九鼎新材料有限公司、辽宁新洪源环保材料有限公司、泰山玻璃纤维有限公司、湖北嘉辐达节能科技股份有限公司。1玻璃纤维及原料化学元素的测定X射线荧光光谱法警示——使用本文件的人员应有正规化学实验室工作经验。本文件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。本文件描述了X射线荧光光谱法测定玻璃纤维及其原料中化学元素的方法。本文件适用于各类玻璃纤维、纤维玻璃及其原料和配合料、各类矿物棉及其原料化学元素的测定，也适用于化学元素组成类似的其他玻璃和矿物原料化学元素的测定。2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/T1549纤维玻璃化学分析方法GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T16597冶金产品分析方法X射线荧光光谱法通则3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4原理试样经四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂熔融制备成玻璃样片，用原级X射线照射玻璃样片，激发产生X射线荧光，X射线荧光的波长和强度与玻璃样片中的化学元素和其质量分数有一一对应的关系。通过测量玻璃样片所激发出X射线荧光的波长和强度，与标准玻璃样片所得到的标准工作曲线比对，得到玻璃样片中化学元素的质量分数。5试剂与仪器5.1四硼酸锂(Li₂B₄O₇),优级5.2偏硼酸锂(LiBO₂),优级纯，固体。四硼酸锂：偏硼酸锂=67:33或66:34,称取335g或330g四硼酸锂(5.1)和165g或170g偏硼酸锂(5.2)于玛瑙研钵(5.9)中研磨混匀，转移至瓷蒸发皿(5.10)中于700℃马弗炉(5.19)中灼烧不少于10h,或使用市售混合熔剂。5.5碘化铵，分析纯，质量分数不小于99%。25.6溴化锂，分析纯，质量分数不小于99%。5.7碘化铵溶液(200g/L),称取200g碘化铵(5.5),溶于1000mL水(5.4)中，混匀，储于塑料瓶5.8溴化锂溶液(15g/L),称取15g溴化锂(5.6),溶于1000mL水(5.4)中，混匀，储于塑料瓶5.14干燥器，内有变色硅胶。5.15搅拌棒，塑料或石英材质，直径约2mm。5.16铂-黄坩埚，材质为95%(质量分数)的Pt和5%(质量分数)的Au,容量30mL。材质为95%(质量分数)的Pt和5%(质量分数)的Au,定期用粒度14μm的金刚砂软膏抛光，使玻璃样片容易剥离。5.19马弗炉，最高加热温度800℃,温度可控制在设定温度±10℃。5.20烘箱，温度可控制在设定温度士2℃。5.21分析天平，分度值为0.1mg。5.22熔样炉，最高温度不低于1200℃,温度可控制在设定温度±25℃。5.23马弗炉，最高加热温度不低于1200℃,温度可控制在设定温度±25℃。5.24氩甲烷气体，由高纯氩气(99.999%)和高纯甲烷(99.999%)组成，氩气：甲烷=90:10(体积比)。5.25波长色散X射线荧光光谱仪(以下简称“XRF仪”),符合GB/T16597的规定，配氩甲烷气体6试样制备6.1.1剪取适量试样，放入瓷坩埚(5.11)中，在马弗炉(5.19)中灼烧，以去除浸润剂、粘结剂等有机物，灼烧条件见表1。表1灼烧条件样品类型灼烧温度℃灼烧时间玄武岩纤维、微纤维棉高硅氧纤维其他纤维玻璃、矿物棉6.1.2用玛瑙研钵(5.9)研磨至可全部通过75μm孔径筛，质量不少于20g。高硅氧纤维研磨后立即称量，其他纤维研磨后贮存于称量瓶(5.13)中，在105℃~110℃烘箱(5.20)中干燥不少于1h,置于干燥器(5.14)中冷却至室温后称量。3GB/T43309—20236.2玻璃、矿物原料及配合料6.2.2贮存于称量瓶(5.13)中，在105℃~110℃烘箱(5.20)中干燥不少于1h,置于干燥器(5.14)中冷却至室温后称量。7玻璃样片的制备7.1玻璃纤维、纤维玻璃、矿物棉的玻璃样片7.1.1用分析天平(5.21),在铂-黄坩埚(5.16)中称取6g～8g混合熔剂(5.3),准确至1mg,读至0.1mg。称取0.6g～0.8g试样，准确至1mg,读至0.1mg,应确保混合熔剂与试样质量比控制在10:1,放入盛有混合熔剂的铂-黄坩埚(5.16)中。用搅拌棒(5.15)混匀。对于高硅氧纤维应先按照7.2.1和7.2.2测定灼烧失量，再称取灼烧后的试样。7.1.2加入0.2mL碘化铵溶液(5.7)或0.4mL溴化锂溶液(5.8),放入1050℃~1100℃的熔样炉(5.22)中熔融，熔融过程中充分摇匀。10min～15min后倒入已预热至1050℃~1100℃的铂-黄铸模(5.17)中，冷却至室温，待玻璃样片与铸模自动剥离后取出玻璃样片。7.1.3制备好的玻璃样片宜立即进行测试，若无法立即进行则应放入干燥器(5.14)内，并在尽可能短的时间内完成测试。7.2矿物原料及配合料的玻璃样片7.2.1用分析天平(5.21),称取1g～3g试样，准确至1mg,置于已质量恒定的铂金坩埚(5.18)中，盖上铂金坩埚盖，并留有缝隙，放入马弗炉(5.23)内，从低温逐渐升至1050℃,灼烧120min。取出，置于干燥器(5.14)中，冷却至室温，称量。反复灼烧称量至质量恒定，即连续两次称量的质量差不大于0.2mg。首次灼烧时间为120min,其后灼烧时间可缩短。7.2.2按公式(1)计算灼烧失量(LOI)的质量分数：…(1)式中：wtoi——灼烧失量的质量分数，%;m₂——铂金坩埚的质量，单位为克(g);m₁——试样的质量，单位为克(g);m₃——灼烧后试样及铂金坩埚的质量，单位为克(g)。7.2.3用分析天平(5.21),在铂-黄坩埚(5.16)中称取6g～8g混合熔剂(5.3),准确至1mg,读至0.1mg。称取灼烧后的试样0.6g～0.8g,准确至1mg,读至0.1mg,应确保混合熔剂与试样质量比控制在10:1,放入盛有混合熔剂的铂-黄坩埚(5.16)中，用搅拌棒(5.15)混匀。7.2.4若称量未灼烧试样需考虑灼烧损失，应确保混合熔剂与灼烧后试样质量比控制在10:1。通常按公式(2)计算未经灼烧试样(干燥基)的称量质量。式中：m′——m₄——wlot——未经灼烧试样(干燥基)的质量，单位为克(g);灼烧基试样的质量，单位为克(g);灼烧失量的质量分数，%。………47.2.5以下同7.1.2和7.1.3。7.3标准工作曲线用标准玻璃样片7.3.1根据样品类型选择标准工作曲线用标准物质(样品),每种元素质量分数应不少于6个梯度，使试样元素质量分数落在制备的标准工作曲线范围内。常见的市售标准物质(样品)见附录A。7.3.2根据所用XRF仪的要求，准确称取质量为m的标准物质(样品),并控制称样量为(m±0.0004)g。若标准物质(样品)中含有灼烧失量，则按[(m×100)/(100-wto)±0.0004]g称取标准物质(样品)质量。7.3.3用分析天平(5.21),在铂-黄坩埚(5.16)中称取10倍标准物质(样品)质量(m)的混合熔剂(5.3),并控制称样量为(10m±0.0004)g,确保混合熔剂与标准物质(样品)质量比控制在10:1。7.3.4将标准物质(样品)放入盛有混合熔剂的铂-黄坩埚(5.16)中，用搅拌棒混匀，按照7.1.2和7.1.3制备标准玻璃样片。7.3.5重复7.3.2～7.3.4,完成所有标准玻璃样片的制备。所有标准玻璃样片所使用的标准物质(样品)以灼烧基计的质量应一致。7.3.6随同制备漂移校正玻璃样片，通常使用标准工作曲线中元素质量分数最高的标准玻璃样片作为该元素的漂移校正样片。7.3.7随同制备监控玻璃样片，监控玻璃样片至少3片，分别覆盖标准工作曲线中所有元素质量分数7.3.8当缺少某种特定的标准物质(样品)时，可使用多个标准物质(样品)混合，或使用标准物质(样品)与纯物质混合等方法配制。常用纯物质及处理条件见附录B。8绘制标准工作曲线8.1设置工作参数待XRF仪(5.25)开机稳定后，根据标准玻璃样片中元素组成，选择元素谱线，设置分光晶体、峰位、电流、电压等工作参数，XRF仪典型工作参数见表2。有时电流、电压也会随元素质量分数的不同而进行一些调整。若XRF仪配置的晶体不同或功率不同时，也可选用其他适用晶体和电流电压等参数，但应对最佳工作参数进行筛选或按照制造商推荐的工作参数设置。表2XRF仪典型工作参数成分元素谱线分光晶体峰位电压电流mA探测器干扰谱线PETGas—AlPETGasBrLaLiF200Gas—MgMgKaXS-5520.361Gas——NaNaKaXS-5524.600GasKLiF200GasFeLiF20057.539Sci.—TiKaLiF20086.173Gas 5表2XRF仪典型工作参数(续)成分元素谱线分光晶体峰位电压电流mA探测器干扰谱线PXS-Ge-CGas MnMnKaLiF20062.994Sci.CrKβLiF20069.355Sci.LiF20025.169Sci.——AsAsKaLiF20034.013Sci.—LiF200Sci.——LiF20071.610Sci.LiF20022.573Sci.HfHfLβLiF20039.911Sci.ZrKβHfHfLaLiF20045.951Sci.BaBaLaLiF20087.169GasTiKaLiF20041.8238Sci.8.2背景校正当峰背比小于10时，应扣除背景。8.3谱线重叠校正当干扰谱线与元素谱线重叠或部分重叠时，应进行谱线重叠校正。8.4.1输入元素的工作参数、理论α系数和每个标准玻璃样片中元素氧化物的质量分数。8.4.2依次测量每个标准玻璃样片中各元素谱线强度。8.4.3选择合适的校准方程进行回归分析，绘制标准工作曲线。附录C给出了标准工作曲线绘制示例。注：常用的校准方程有理论α系数法回归方程、经8.5漂移校正8.5.1定期用监控玻璃样片检查标准工作曲线的状态，监控玻璃样片中元素氧化物质量分数的测定结果与其标准值的偏差应不超过标准物质(样品)证书给出的偏差范围或GB/T1549给定的重复性限。8.5.2使用漂移校正玻璃样片，按照仪器制造商提供的漂移校正程序运行，再使用监控玻璃样片检查标准工作曲线的状态。必要时反复进行漂移校正。6GB/T43309—20239玻璃样片的测试输入样品名称、灼烧失量、混合熔剂质量、试样质量，测量各元素特征谱线的强度。10结果计算10.1根据玻璃样片中各元素谱线的强度，按照与绘制标准工作曲线相同的校准方程校正后计算元素或氧化物质量分数。10.2当使用测完灼烧失量后的试样时，按照公式(3)计算干燥基试样中元素或氧化物质量分数。式中：w——干燥基试样中元素或氧化物的质量分数，%;w₁——灼烧后试样中元素或氧化物的质量分数，%wtot——灼烧失量的质量分数，%。11测试报告测试报告应至少包括以下内容：a)样品名称，样品的来源及描述；b)本文件编号；c)测试结果，元素或氧化物质量分数；d)测试过程中必要详情描述；e)测试日期。7(资料性)常见的市售标准物质(样品)常见的市售标准物质(样品)编号及成分见表A.1。表A.1常见的市售标准物质(样品)编号及化学成分(质量分数)%化学成分编号GBW0312la(高岭土)GBW07178(铝土矿)GBW03126(叶腊石)GBW03127(叶腊石)GBW03112(硅质砂岩)GBW07126(玄武岩)GSB08-3556-2019(E玻璃)GBW07309(水系沉积物)SiO₂43.4166.8470.3498.5149.5159.9864.89Al₂O₃34.7754.9423.5822.200.84CaO0.0382.220.170.0660.0778.6722.86MgO0.0690.260.0870.0410.0664.972.39Na₂O0.0450.0700.340.0430.0210.40K₂O0.780.310.380.0280.0610.27Fe₂O₃9.040.220.0930.294.86TiO₂0.252.460.700.180.0200.170.92P₂O₅0.210.210.200.110.00410.360.0430.15MnO0.00200.0340.00370.00400.00160.160.00310.080Cr₂O₃—0.028 0.000340.0150.0230.012—0.073——0.0630.0310.020As₂O₃————可——0.0011Sb₂O₃—————0.0000310.000097 — 0.0130.00540.0096ZrO₂—0.087—————0.0450.130.050BaO 0.0620.00780.048ZnO—0.0043 0.015—0.0097LOI6.340.24—8表A.1常见的市售标准物质(样品)编号及化学成分(质量分数)(续)%编号YSBC35733(白云石)GBW03116(钾长石)GBW03134(钠长石)JBW04-1(无碱玻璃)GBW07310(水系沉积物)GBW07311(水系沉积物)GSB08-3557-2019(中碱玻璃)SiO₂66.2667.9654.5388.8976.2566.77Al₂O₃0.182.846.64CaO34.820.760.480.700.478.97MgO0.0540.0154.760.120.624.18Na₂O0.0190.0560.0390.46K₂O0.0279.600.0980.110.1250.18Fe₂O₃0.450.190.100.324.390.28TiO₂0.140.0480.0540.400.210.350.28P₂O₅0.013——0.0620.0580.015MnO0.0072 —0.130.320.0079Cr₂O₃——— ——0.0200.00580.00120.0250.00300.00340.0046As₂O₃0.400.00330.0250.46Sb₂O₃ 0.000750.00180.0016CeO₂— 0.00470.00710.0028ZrO₂— ——0.00950.0210.032BaO————0.00470.0290.0096ZnO————0.00570.0460.0027LOI45.370.862.889(资料性)常用纯物质及处理条件常用纯物质及处理条件见表B.1。表B.1常用纯物质及处理条件处理温度℃处理时间h碳酸钡基准试剂或质量分数≥99.99%1碳酸锶三氧化二锑二氧化铈碳酸钾230±202碳酸钙氧化镁1氧化锆氧化铪氧化锌1(资料性)标准工作曲线绘制示例C.1制备标准玻璃样片GBW03126叶腊石成分分析标准物质、GBW03127叶腊石成分分析标准物质、GBW03112硅质砂岩成分分析标准物质、GBW07309水系沉积物成分分析标准物质、GBW07310水系沉积物成分分析标准物质、GBW07311水系沉积物成分分析标准物质、YSBC35733白云石成分标准物质、GBW03116钾长石成分分析标准物质、GBW03134钠长石成分分析标准物质、JBW04-1无碱球标准样品、GBW07126玄武岩成分分析标准物质、GSB08-3556-2019E玻璃化学成分分析标准样品等13种标准物质(样品),13种标准物质(样品)的化学成分见表C.1和表C.2。表C.1含有灼烧失量的标准物质(样品)化学成分(质量分数)%化学编号GBW07178GBW03126GBW03127GBW03112GBW07309原样值修正值原样值修正值原样值修正值原样值修正值原样值修正值SiO₂66.8470.7270.3498.5198.7564.8969.93Al₂O₃54.9464.6423.5824.9522.223.70.840.84CaO2.222.610.170.180.0660.070.0770.077MgO0.260.310.0870.0920.0410.0440.0660.0662.392.58K₂O0.310.360.380.0280.030.0610.0612.14Na₂O0.070.080.340.360.0430.0460.0210.021Fe₂O₃9.042.050.220.230.0930.0934.86TiO₂2.462.890.740.180.190.020.020.920.99P₂O₅0.210.250.210.110.120.00410.00410.150.16MnO0.0340.040.00370.00390.0040.00430.00160.00160.080.09Cr₂O₃0.0280.033 0.000340.000340.0120.013LOI—6.340.24—表C.1含有灼烧失量的标准物质(样品)化学成分(质量分数)(续)%编号GBW07310GBW07311YSBC35733GBW03116原样值修正值原样值修正值原样值修正值原样值修正值SiO₂Al₂O₃MgOK₂ONa₂OFe₂O₃ MnO————————注：原样值为干燥基质量分数，修正值为灼烧基的质量分数。表C.2不含灼烧失量的标准物质(样品)化学成分(质量分数)%化学成分编号GSB08-3556-2019K₂ONa₂OTiO₂ 取[(0.7000×100)/(100-wtor)±0.0004]g。C.1.3用铂-黄坩埚称取质量为(7.0000±0.0004)g的四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂，混合熔剂中四硼酸锂与偏硼酸锂质量比为66:34。C.1.4取一份标准物质(样品),放入带有混合熔剂的铂-黄坩埚中，用搅拌棒混匀，加入0.2mL碘化铵