GB/T 6730.61-2022 铁矿石 碳和硫含量的测定 高频燃烧红外吸收法
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资料介绍
ICS 73 . 060 . 10 CCS D 3 1
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 6730 . 61—2022代替 GB/T6730.61—2005
铁矿石 碳和硫含量的测定
高频燃烧红外吸收法
Ironores—Determinationofcarbonandsulfurcontent—
Highfrequencycombustionwithinfraredabsorptionmethod
2022-10-12 发布 2023-02-01 实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 6730 . 61—2022
前 言
本文件按照 GB/T 1 . 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。
本文件是 GB/T 6730《铁矿石》的第 61 部分,GB/T 6730 已经发布的部分见附录 A。
本文件 代 替 GB/T 6730 . 61—2005《铁 矿 石 碳 和 硫 含 量 的 测 定 高 频 燃 烧 红 外 吸 收 法》,与GB/T 6730 . 61—2005 相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
a) 增加了复合助熔剂(见 5 . 3) ;
b) 更改了“取样和制样”中的要求(见第 7 章,2005 年版的第 6 章);
c) 更改了“试料量”的规定(见 8 . 2、2005 年版的 7 . 2) ;
d) 增加了复合助熔剂的添加方式(见 8 . 3 和 8 . 4) ;
e) 更改了结果计算及其表示(见第 9 章,2005 年版的第 8 章)。
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。
本文件由中国钢铁工业协会提出。
本文件由全国铁矿石与直接还原铁标准化技术委员会(SAC/TC 317)归口 。
本文件起草单位:长沙矿冶院检测技术有限责任公司、湖南火神仪器有限公司、柳州钢铁股份有限公司、河北津西钢铁集团股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、中华人民共和国济南海关、攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司。
本文件主要起草人:张志勇、朱志远、荣金相、杨林、墙蔷、蒋丽荣、朱融、胥明旺、马永福、李子尚、刘艳花、许彬、陈述、王英杰、郑小敏、蔺菲。
本文件于 2005 年首次发布,本次为第一次修订。
Ⅰ
GB/T 6730 . 61—2022
引 言
铁矿石是钢铁工业的主要原材料,在钢铁领域标准体系中,铁矿石化学成分测定方法标准体系是其中非常重要的部分,在保证铁矿石产品质量方面发挥着重要作用,该系列方法标准服务于铁矿石的生产、贸易和应用,为我国钢铁工业高质量发展提供技术支撑。
GB/T 6730 包括了铁矿石化学成分测定方法系列标准,分别规定了铁矿石产品中水分、全铁、金属铁、亚铁、硅、铝、钙、镁、硫、磷、锰、钛、稀土总量、钡、铬、钒、锡、铜、钴、镍、锌、铌、铋、钾、钠、碳、铅、砷、镉、汞、氟、氯、灼烧减量和化合水等化学成分的测定方法。
1986 年,GB/T 6730 首次发布了 51 项铁矿石化学成分测定方法国家标准,随着铁矿石领域分析技术的发展和生产实际需求,经过多年来持续不断地制修订工作,形成了 目前比较完善的标准体系,现行的 GB/T 6730 组成文件详见附录 A。
GB/T 6730 . 61 给出了高频燃烧红外吸收法测定铁矿石中碳和硫含量的方法,本次修订后与国际标准水平保持一致。
Ⅱ
GB/T 6730 . 61—2022
铁矿石 碳和硫含量的测定
高频燃烧红外吸收法
警示 — 使用本文件的人员应具有正规实验室工作实践经验。 本文件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。
1 范围
本文件规定了高频燃烧红外吸收法测定铁矿石中碳和硫含量。
本文件适用于天然铁矿石、铁精矿、烧结矿、球团矿及其制品中碳和硫含量的测定。 测定范围(质量
分数):碳 0.01%~2.5%, 硫 0.001%~2.0%。
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/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法
GB/T 6730 . 1 铁矿石 分析用预干燥试样的制备
GB/T 6730 . 3 铁矿石 分析样中吸湿水分的测定 重量法、卡尔费休法和质量损失法
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 10322 . 1 铁矿石 取样和制样方法
GB/T 12806 实验室玻璃仪器 单标线容量瓶
GB/T 12807 实验室玻璃仪器 分度吸量管
GB/T 12808 实验室玻璃仪器 单标线吸量管
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4 原理
试样于高频感应炉的氧气流中加热燃烧,生成的二氧化碳(或一氧化碳)、二氧化硫由氧气载至红外线分析器的测量室,二氧化碳(或一氧化碳)、二氧化硫吸收某特定波长的红外能,其吸收能与其浓度成正比,根据检测器接受能量的变化测得碳和硫含量。
5 试剂和材料
分析中除另有说明外,仅使用认可的分析纯试剂和符合 GB/T 6682 规定的二级水或与其纯度相当的水。
1
GB/T 6730 . 61—2022
5. 1 高氯酸镁:无水,粒度为 0.7 mm~1.2 mm。
5 . 2 烧碱石棉:粒状。
5 . 3 复合助熔剂:碳含量(质量分数)小于 0 . 002%,硫含量(质量分数)小于 0 . 000 5%;钨 、锡 、铁 、钼的质量比约为 6 ∶ 1 ∶ 2 ∶ 1 。
5 . 4 钨粒:碳含量(质量分数)小于 0 . 002%,硫含量(质量分数)小于 0 . 000 5% 。
5 . 5 锡粒:碳含量(质量分数)小于 0 . 002%,硫含量(质量分数)小于 0 . 000 5% 。必要时用丙酮(见 5 . 6)清洗表面,并在室温下干燥。
5 . 6 丙酮:蒸发后的残余物中碳含量(质量分数)小于 0 . 005% 。
5 . 7 纯铁助熔剂:碳含量(质量分数)小于 0 . 002%,硫含量(质量分数)小于 0 . 000 5% 。
5 . 8 碳酸钡:含量(质量分数)大于 99 . 9%的细粉。 在 105 ℃干燥 3 h,于干燥器中冷却。
5 . 9 硫酸钾:含量(质量分数)大于 99 . 9%,在 105 ℃干燥 1 h,于干燥器中冷却。
5 . 10 硫标准溶液:按表 1 称取硫酸钾,准确到 0 . 000 2 g。 用蒸馏水溶解后,移入 50 mL 容量瓶中,稀释至刻度、摇匀。
表 1 硫标准溶液编号及其含量
硫标准溶液编号
硫酸钾质量g
硫的质量浓度
mg/mL
硫含量(质量分数)
%
SS0
0
50 μL纯水
0
SS1
0 .021 7
0 .08
0 .001
SS2
0 .108 7
0 .40
0 .005
SS3
0 .217 4
0 .80
0 .010
SS4
0 .434 8
1 .60
0 .020
SS5
0 .652 2
2 .40
0 .030
SS6
0 .869 6
3 .20
0 .040
SS7
1 .087 0
4 .00
0 .050
SS8
2 .174 0
8 .00
0 .100
5. 1 1 氧气:纯度大于 99.5%。
5 . 12 动力气源:氮气、氩气或压缩空气,其杂质(水和油)含量小于 0 . 5% 。
5. 13 锡管:容量 0.3 mL, 直径 5 mm, 长 17 mm。
6 仪器和设备
分析中除非特别说明,使用通常实验仪器,单标线容量瓶、分度吸量管和单标线吸量管应分别符合GB/T 12806、GB/T 12807 和 GB/T 12808 的规定 。
6. 1 微量移液管(微量注射器),容量为 50 μL。
6 . 2 红外碳硫分析仪,灵敏度 1 × 10 - 6 ,包括以下部分:
a) 洗气瓶:内装烧碱石棉(见 5 . 2) ;
b ) 干燥管:内装高氯酸镁(见 5 . 1) 。
6 . 3 陶瓷坩埚,具有精确的装配尺寸,适合于支撑柱,使其能在感应线圈内提升到准确高度,并在高温炉富氧氛围下于 1 000 ℃以上灼烧 2 h,然后保存在干燥器中。
6 . 4 气源,包括以下部分:
2
GB/T 6730 . 61—2022
a) 载气系统:包括氧气容器、两级压力调节器以及保证提供合适压力和额定流量的时序控制部分;
b ) 动力气源系统:包括动力气、两级压力调节器以及能提供合适压力和额定流量的时序控制部分。
6 . 5 高频感应炉,应满足试样熔融温度的要求。
6 . 6 控制系统,包括以下部分:
a) 微处理机系统:包括中央处理机、存储器、键盘输入设备、信息中心显示屏及分析结果打印机等;
b ) 控制功能:包括装卸坩埚和炉台升降、清扫、分析条件选择装置、分析过程的监控和报警中断,分析数据的采集、计算、校正及处理等。
6 . 7 测量系统,主要由天平(感量小于 1 . 0 mg)、红外线分析器及电子测量元件等组成。
7 取样和制样
7 . 1 实验室试样
按照 GB/T 10322 . 1 进行取制样。 一般试样粒度应小于 100 μm,如试样中化合水或易氧化物含量高时,其粒度应小于 160 μm。 化合水和易氧化物含量高的规定按照 GB/T 6730 . 1 进行。
7 . 2 预干燥试样的制备
充分混匀实验室样品,采用份样缩分法取样,按照 GB/T 6730 . 1 在 105 ℃ ±2 ℃下预干燥试样 2 h,于干燥器中冷却至室温备用。 如果样品中有大量化合水或易氧化物含量高,则采用 GB/T 6730 . 3 中空气平衡法预干燥试样。
8 分析步骤
警示 — 分析过程中防止烧伤,并把燃烧试样时排出的氧气排到实验室外,防止局部氧气的浓度过高着火。 高频屏蔽以有效地避免辐射危险。
8 . 1 测定次数
按照附录 B,对同一预干燥试样,至少独立测定两次。
注:“独立”是指再次及后续任何一次测定结果不受前面测定结果的影响。 本分析方法中,此条件意味着在同一实验室,由同一操作员使用相同的设备、按相同的测试方法,在短时间内对同一被测对象独立进行重复测定,包括采用适当的再校准。
8 . 2 试料量
按表 2 称取试料,精确至 0 . 000 1 g。
表 2 试料量
碳/硫含量(质量分数)
%
试料量g
狑S<0 . 01
0 .40
狑C : 0.01~0.1 或 狑S : 0.01~0.1
0 .20
狑C>0.1 且 狑S>0.1
0 .10
3
GB/T 6730 . 61—2022
当采用 8 . 6 . 2 方法分析时,试料量要与铁矿石标样的称样量尽可能一致。
8 . 3 空白试验
随同试样分析做空白试验。 按照 8 . 3a)或 8 . 3b)添加助熔剂,至少进行三次空白试验,且空白试验与试样分析试验添加助熔剂方式要求一致。
a) 添加 2 . 0 g 复合助熔剂(见 5 . 3)置于烧过的坩埚(见 6 . 3)中。
b ) 添加 1 . 3 g纯铁助熔剂(见 5 . 7) , 0 . 2 g 锡粒或一只压平折叠的锡管(见 5 . 13) 、1 . 9 g 钨粒(见5 . 4)置于烧过的坩埚(见 6 . 3)中。
8 . 4 碳、硫标准系列的配制
8 . 4 . 1 碳标准系列的配制
按表 3 称取碳酸钡(见 5 . 8),准确到 0 . 000 2 g,按 8 . 4 . 1a)或 8 . 4 . 1b)添加助熔剂,作为碳标准系列。
a) 将称取的样品置于烧过的坩埚(见 6 . 3)中,添加 2 . 0 g 复合助熔剂(见 5 . 3) 。
b ) 将称取的样品置于烧过并铺有 0 . 9 g纯铁助熔剂(见 5 . 7) 的坩埚(见 6 . 3) 中,加 0 . 2 g 锡粒(见 5 . 5)或一只压平折叠的锡管(见 5 . 13),再覆盖 0 . 4 g纯铁助熔剂(见 5 . 7)和 1 . 9 g钨粒(见 5 . 4) 。
表 3 碳标准系列
碳标准编号
碳酸钡的质量g
碳含量(质量分数)
%
SC1
0 .003 3
0 .05
SC2
0 .013 1
0 .20
SC3
0 .032 9
0 .50
SC4
0 .065 7
1 .00
SC5
0 .131 4
2 .00
SC6
0 .164 3
2 .50
8 . 4 . 2 硫标准系列的配制
用微量移液管(见 6 . 1)取表 1 中硫标准溶液 50 μL,分别注入清洗并干燥过的锡管(见 5 . 13) 中,在80 ℃ ~90 ℃下干燥 2 h后,压平折叠,按 8 . 4 . 2a)或 8 . 4 . 2b)添加助熔剂后作为硫的标准系列。
a) 将称取的样品置于烧过的坩埚(见 6 . 3)中,添加 2 . 0 g 复合助熔剂(见 5 . 3) 。
b ) 将称取的样品置于烧过并铺有 0 . 9 g纯铁助熔剂(见 5 . 7)的坩埚(见 6 . 3)中,再覆盖 0 . 4 g 纯铁助熔剂(见 5 . 7)和 1 . 9 g钨粒(见 5 . 4) 。
8 . 4 . 3 碳和硫混合标准系列的配制
按表 4 的组成方法,按 8 . 4 . 3a)或 8 . 4 . 3b)添加助熔剂后,组成碳和硫混合标准系列。
a ) 将称取的碳酸钡(见 5 . 8)和含硫酸钾(见 5 . 9)标准溶液的锡管置于烧过的坩埚(见 6 . 3)中,添加
2 . 0 g 复合助熔剂(见 5 . 3) 。
b ) 将称取的碳酸钡(见 5 . 8)和含硫酸钾(见 5 . 9)标准溶液的锡管置于烧过并铺有 0 . 9 g 纯铁助熔剂(见 5 . 7)的坩埚(见 6 . 3)中,再覆盖 0 . 4 g纯铁助熔剂(见 5 . 7)和 1 . 9 g钨粒(见 5 . 4) 。
4
GB/T 6730 . 61—2022
表 4 碳、硫同时校准的标准系列
坩埚编号
碳和硫混合标准系列
碳+硫含量(质量分数)
%
1
50 μL纯水
0+0
2
SC1+SS1
0 . 05+0 . 001
3
SC2+SS2
0 . 20+0 . 005
4
SC3+SS3
0 . 50+0 . 010
5
SC4+SS4
1 . 00+0 . 020
6
SC5+SS5
2 . 00+0 . 030
7
SC6+SS6
2 . 50+0 . 040
8
SC6+SS7
2 . 50+0 . 050
9
SC6+SS8
2 . 50+0 . 100
8 . 5 分析前准备
8 . 5 . 1 校准和测量试样前,应检查调试仪器,保证仪器处于正常稳定的工作状态,并确定最佳的分析条件。
8 . 5 . 2 完成空白校准,在随后的试样测量中扣除空白。
8 . 6 校准
8 . 6 . 1 用配制的碳、硫标准系列同时校准或分别校准
在测量范围内,选取适当含量的标准样品测量至少三次,进行系统线性调节。 然后测量配制的碳、硫的标准系列,检查校准后的线性关系,如必要,还可进一步校准曲线。
配制系列标准样品时,其含量可根据待测试样的碳、硫含量做适当调整。
8 . 6 . 2 用碳、硫铁矿标样多点校准
根据待测试样的碳、硫含量,选取三个同类型铁矿的标样(待测试样碳、硫含量在三个标样碳、硫含量的范围内)依次进行测量,测量结果在允许差内,确认系统的线性,否则应重新调节系统的线性。 根据碳、硫含量,调整称样量,使试样称样量与标样称样量尽可能保持一致。
8 . 6 . 3 用碳、硫铁矿标样单点校准
根据待测试样的碳、硫含量,选取一个同类型铁矿的标样(待测试样碳、硫含量与标样碳、硫含量尽可能接近)进行测量,测量结果在允许差内,确认系统的线性,否则应重新调节系统的线性。 根据碳、硫含量,调整称样量,使试样称样量与标样称样量尽可能保持一致。
8 . 7 试样分析
按 7 . 2 称取试样,按 8 . 7a)或 8 . 7b) 的方式添加助熔剂,用测定标样相同的条件、程序操作进行测量。
a) 将称取的样品置于烧过的坩埚(见 6 . 3)中,添加 2 . 0 g 复合助熔剂(见 5 . 3) 。
b ) 将称取的样品置于烧过并铺有 0 . 9 g纯铁助熔剂(5 . 7) 的坩埚(见 6 . 3)中,加 0 . 2 g锡粒(见 5 . 5)或一只压平折叠的锡管(见 5 . 13),再覆盖 0 . 4 g纯铁助熔剂(见 5 . 7)和 1 . 9 g钨粒(见 5 . 4) 。
5
GB/T 6730 . 61—2022
9 结果计算及其表示
9 . 1 碳、硫含量的测量
根据吸收能与碳、硫的浓度关系,从校准曲线上得出碳、硫的含量。
9 . 2 分析结果的-般处理
9 . 2 . 1 精密度
精密度函数关系式见表 5,精密度试验原始数据参见附录 C。
表 5 精密度函数关系式
元素
含量(质量分数)范围
%
重复性限 r
再现性限 R
C
0 . 01~2 . 5
r=0 . 014 8X+0 . 007 4
R=0 . 028X+0 . 027
S
0 . 001~2 . 0
r=0 . 027X+0 . 004 4
R=0 . 043 2X+0 . 007
注:式中 X 是两个分析结果的平均值(质量分数)。
9 . 2 . 2 分析结果的确定
按照附录 B 中步骤,将独立重复测量结果与重复性限 r 进行比较,来确定最终分析结果。
9 . 2 . 3 实验室间精密度
实验室间精密度用以评价两个实验室报告的最终结果之间的一致性。 两个实验室按照 9 . 2 . 2 中规定的相同步骤报告结果后,按公式(1)计算:
…………………………( 1 )
式中:
μ12 —最终结果的平均值;
μ1 —实验室 1 报告的最终结果;
μ2 —实验室 2 报告的最终结果。
如果 | μ1 -μ2 |≤R,两个实验室的最终结果是一致的。
9 . 2 . 4 正确度检查
正确度检查使用认证标准样品(CRM)或标准样品(RM)来进行验证,实验室最终结果(μc) 用来与CRM 或 RM 的标准值(Ac ) 比较,将出现两种可能:
a) |μc-Ac|≤C,在这种情况下,测量值与标准值之间无显著差异;
b) |μc-Ac|>C,在这种情况下,测量值与标准值之间有显著差异。
注:C 值取决于所使用 CRM或 RM 的种类。
通过多个实验室间确定的认证标准样品(CRM)或标准样品(RM)的 C 值按式(2)计算:
C
6
GB/T 6730 . 61—2022
式中:
R — 实验室间再现性限;
r —实验室内重复性限;
n —标准样品重复测定次数;
u —CRM 或 RM样品标准值的不确定度。
9 . 2 . 5 最终结果的计算
试样的最终结果是可接受分析值的算术平均值,或者是按附录 B 中的规定进行操作测得的值,并按 GB/T 8170 的规定修约至小数点后第 3 位 。
10 试验报告
试验报告应包括下列信息:
a) 实验室名称和地址;
b) 试验报告发布 日期;
c) 本文件的编号;
d) 试样本身必要的详细说明;
e) 分析结果;
f) 测定过程中存在的任何异常特性和在本文件中没有规定的可能对试样或标准样品的分析结果产生影响的任何操作。
7
GB/T 6730 . 61—2022
附 录 A
(资料性)
GB/T 6730 的组成文件
GB/T 6730 的组成文件如下:
GB/T 6730 . 1—2016 铁矿石 分析用预干燥试样的制备
GB/T 6730 . 2—2018 铁矿石 水分含量的测定 重量法
GB/T 6730 . 3—2017 铁矿石 分析样中吸湿水分的测定 重量法、卡尔费休法和质量损失法GB/T 6730 . 5—2007 铁矿石 全铁含量的测定 三氯化钛还原法
GB/T 6730 . 6—2016 铁矿石 金属铁含量的测定 三氯化铁-乙酸钠滴定法
GB/T 6730 . 7—2016 铁矿石 金属铁含量的测定 磺基水杨酸分光光度法
GB/T 6730 . 8—2016 铁矿石 亚铁含量的测定 重铬酸钾滴定法
GB/T 6730 . 9—2016 铁矿石 硅含量的测定 硫酸亚铁铵还原-硅钼蓝分光光度法
GB/T 6730 . 10—2014 铁矿石 硅含量的测定 重量法
GB/T 6730 . 11—2007 铁矿石 铝含量的测定 EDTA滴定法
GB/T 6730 . 12—2016 铁矿石 铝含量的测定 铬天青 S分光光度法
GB/T 6730.13—2007 铁矿石 钙和镁含量的测定 EGTA-CyDTA滴定法
GB/T 6730 . 14—2017 铁矿石 钙含量的测定 火焰原子吸收光谱法
GB/T 6730 . 16—2016 铁矿石 硫含量的测定 硫酸钡重量法
GB/T 6730 . 17—2014 铁矿石 硫含量的测定 燃烧碘量法
GB/T 6730 . 18—2006 铁矿石 磷含量的测定 钼蓝分光光度法
GB/T 6730 . 19—2016 铁矿石 磷含量的测定 铋磷钼蓝分光光度法
GB/T 6730 . 20—2016 铁矿石 磷含量的测定 滴定法
GB/T 6730 . 21—2016 铁矿石 锰含量的测定 高碘酸钾分光光度法
GB/T 6730 . 22—2016 铁矿石 钛含量的测定 二安替吡啉甲烷分光光度法
GB/T 6730 . 23—2006 铁矿石 钛含量的测定 硫酸铁铵滴定法
GB/T 6730 . 24—2006 铁矿石 稀土总量的测定 萃取分离-偶氮氯膦 mA分光光度法GB/T 6730 . 25—2021 铁矿石 稀土总量的测定 草酸盐重量法
GB/T 6730 . 26—2017 铁矿石 氟含量的测定 硝酸牡滴定法
GB/T 6730 . 27—2017 铁矿石 氟含量的测定 镧-茜素络合踪分光光度法
GB/T 6730 . 28—2021 铁矿石 氟含量的测定 离子选择电极法
GB/T 6730 . 29—2016 铁矿石 钡含量的测定 硫酸钡重量法
GB/T 6730 . 30—2017 铁矿石 铬含量的测定 二苯基碳酰二肼分光光度法
GB/T 6730 . 31—2017 铁矿石 钒含量的测定 N-苯甲酰苯咳萃取分光光度法
GB/T 6730 . 32—2013 铁矿石 钒含量的测定 硫酸亚铁铵滴定法
GB/T 6730 . 34—2017 铁矿石 锡含量的测定 邻苯二酚紫-溴化十六烷基三甲胺分光光度法GB/T 6730 . 35—2016 铁矿石 铜含量的测定 双环己酮草酰二踪分光光度法
GB/T 6730 . 36—2016 铁矿石 铜含量的测定 火焰原子吸收光谱法
GB/T 6730 . 37—2017 铁矿石 钴含量的测定 4-[(5-氯-2-吡啶)偶氮]-1,3-二氨基苯分光光度法
GB/T 6730 . 38—2017 铁矿石 钴含量的测定 亚硝基-R盐分光光度法
GB/T 6730 . 39—2017 铁矿石 镍含量的测定 丁二酮肟分光光度法
8
GB/T 6730 . 61—2022
GB/T 6730 . 42—2017
铁矿石 铅含量的测定 双硫踪分光光度法
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