国家标准 GB/T37167一2018 颗粒无机粉体中微量和痕量磁性物质分离与测定 Particle一Separationandmeasurementoftraeemagneticmaterias(elements) ininorganiepowder 2018-12-28发布 2019-03-01实施国家市场监督管理总局发布币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/T37167一2018 次目前言引言范围规范性引用文件术语和定义原理仪器设备和试剂磁性杂质的分离与提取磁性杂质的测定计算不确定度 0测试报告附录A资料性附录磷酸铁锂中磁性杂质的测试实例附录B(资料性附录)不确定度的评定
GB/37167一2018 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会(SAC/TC168)提出并归口本标准起草单位;北大先行科技产业有限公司、青海泰丰先行锂能科技产业有限公司、科学院过程工程研究所、北京市理化分析测试中心、中机生产力促进中心、北京大学本标准主要起草人;周恒辉、姜晓瑞、王海燕、高原,李兆军、周明强,刘伟丽,余方、周素红
GB/T37167一2018 引言无机粉体中微量和痕量磁性物质的存在,会损坏生产设备,影响安全生产,甚至引起严重安全隐患，威胁人身财产安全因此规范磁性杂质测定方法势在必行从样品中分离出的磁性杂质有磁性,给分析其成分带来一定困难本标准中采用盐酸将磁性杂质消解,然后采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(简称ICP),测定磁性杂质中金属元素含量
GB/37167一2018 颗粒无机粉体中微量和痕量磁性物质分离与测定范围本标准规定了采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPAES)测定无机粉体中微量、痕量磁性杂质的方法本标准适用于粒径不大于604m的无机粉体中的微量,痕量磁性杂质,其他材料中磁性杂质的测定可参照本标准规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是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/T622化学试剂盐酸 GB/T626化学试剂硝酸 GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 磁性magnetieproperty 能吸引铁、钻、镍等物质的性质注:通常磁性只存在于过渡金属(Fe,Co,Ni)和重稀土金属如Gd、Tb,Dy等中,而且有些金属的氧化物、金属合金也会具有强磁性(如 ,Zn的某些金属化合物,MnCr等》. CrO， 3.2 磁性物质magneticmaterial 受磁场作用能产生磁性的物质 3.3 磁性杂质magnetieimpurity 无机粉体中夹杂的不纯磁性物质原理磁性物质在外磁场作用下表现出很强的磁化作用,通常磁性只存在于过渡金属(Fe,Co,Ni)和重稀土金属如Gd、Tb,Dy等中,而且有些金属的氧化物、金属合金也会具有强磁性(如CrO.、Zn的某些金属化合物,MnCr等) 重稀土金属在自然界一般含量很低,在测试中可忽略不计,因此该方法中定义Cr、 Mn,Fe、Co、Ni、Zn六种元素含量总和为材料中磁性物质含量实际上,在永磁体磁棒外磁场作用下将无机粉体中微量和痕量磁性物质磁化使磁性物质从无机粉体中分离出来盐酸消解磁性物质颗粒
GB/T37167一2018 采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPAES)测定磁性物质中Cr,Mn,Fe,Co,Ni、Zn六种元素含量总和 5 仪器设备和试剂 5.1电感鹏合等离子体原子发射光谱仪(ICPAES). 5.2分析天平,精度0.1mg 5.3球磨机、水平滚动机、振荡器注上述三种设备用于混样,可任选其一 5.4磁棒,磁场强度>6000GS(允许偏差土5%以内),直径:18mm,长度:50mm，用聚四氟乙烯材料密封包裹 5.5样品罐,容积1L,密封性好,塑料材质,附有内盖和外盖 5.6浓盐酸，GB/T622 5.7浓硝酸,GB/T626 5.8去离子水,GB/T6682 5.9150mL锥形瓶磁性杂质的分离与提取 6 6.1磁棒准备将磁棒放人清洗干净的锥形瓶中,加人适量的浓盐酸,加热至沸,保持2min,加热过程摇晃锥形瓶使其受热均匀,自然冷却至室温,取出磁棒,用去离子水将磁棒洗干净,干燥后备用 6.2磁性杂质的分离与提取称取测试样品(参见表A.1)然后置于清洗干净的样品罐中，将6.1中备用磁棒放人样品罐中 6.2.1 加人去离子水(或其他分散介质),控制固液体积比在1:2至1:3之间,依次加人内盖、保鲜膜、外盖用手摇晃样品罐预混约2 min~3min 将预混后的样品罐置于球磨机或水平滚动机或振荡器上混合 30min" 一60min,使磁棒充分吸附样品中的磁性杂质 6.2.2按6.2.1同步进行空白试验注，样品的称取量取决于样晶密度,以保证样品在样品罐内与磁棒充分接触 ,用辅助磁子在罐子下侧吸住磁棒,依次打开样品罐外盖、保鲜膜、内盖,将混 6.2.3轻轻将样品罐拿起合料倒人回收容器中,移开辅助磁子,用锻子将磁棒转移至烧杯中向烧杯中加人去离子水,水量超过磁棒高度,用辅助磁子在烧杯底部吸住磁棒,来回滚动10次,一来一回算2次;重复3次再用木头锻子将磁棒转移至干净的烧杯中注:清洗磁棒的目的是去除吸附于磁性杂质颗粒和磁棒表面的非磁性粉体磁性杂质的测定 7.1磁性杂质的溶解在通风橱里,向烧杯中加人25ml的浓盐酸,为了防止金属离子随酸气体飞出,用玻璃表面皿盖住烧杯口3/4,在加热炉上加热,使磁棒上物质溶解,需要时可加人硝酸等其他试剂使其全部溶解,加热过程中不断摇晃烧杯,排酸至近干,取下烧杯冷却至室温,加人适量去离子水移到50mL容量瓶中定容
GB/37167一2018 同步进行空白试验注:特殊情况下,为了避免堵塞ICP进样器,需进行干过滤处理,弃去初滤液,过滤得到滤液量足够后续测试 7.2制作标准曲线 7.2.1储备液的配制各移取表1中Cr,Mn,Fe,Co,Ni、Z标准溶液的移取体积于100ml容量瓶中,以体积分数为1% 的Hcl定容至刻度,摇匀,配制成Cr,Mn、,Fe,Co.,Ni,Zn元素混合标准溶液,储存于冰箱内,备用注储备液浓度根据测试样品含量而定表1混标储备液明细表母液浓度移取体积定容体积储备液浓度元素盛装容量瓶 4g/mL 4g/ml ml ml C 10 1000 1.0 Mn 1000 0.5 F 200 1000o 20.0 00 聚四氟乙烯容量瓶 Co 20 1000 2.0 N 10 1000 1.0 Zn 1000 0.2 7.2.2标准曲线溶液的配制移取7.2.1中混合标准浴液各0.00mL,0.50mL,2.00ml.5.00mL,I0.00mL置于5个50mL容量瓶中,以体积分数为1%的HCl定容至刻度,摇匀,制得表2中铬、、铁、钻,镍、锌元素5个浓度值的混合标准溶液注标准曲线系列浓度根据测试样品含量而定表2混合标液元素浓度明细表 Cr浓度 Mn浓度 Fe浓度 Co浓度 Ni浓度 Zn浓度标液序号 4g/ml 4g/ml 4g/ml 4g/ml 4g/m 从g/ml 40 0.4 0.5 20 0.2 0.4 0,4 0.2 0.08 0.l 0.05 0.1 0.1 0.02 7.2.3标准曲线测定待电感耦合等离子体原子发射光谱仪预热稳定后测试7.2.2中5组标液,各元素的标准曲线线性关系达到0.999以上,且溶液回测浓度的偏差在0%5%以内,标准曲线测试合格 7.3磁性杂质的测定标准曲线测试合格后测量样品溶液要求同一瓶溶液3次连续测定结果的相对标准偏差RSD<
GB/T37167一2018 2.0%,具体内容参见GB/T30903的规定 8 计算各元素的质量分数w由式(1)计算得出: kC 式中: -磁性杂质中各元素的质量分数,单位为微克每克(4g/g) w' 稀释倍数; -待测样品溶液中某元素的浓度,单位为微克每毫升(4g/ml); 样品溶液定容体积,单位为毫升mL); n -测试样品质量,单位为克(g). 总磁性杂质的质量分数等于各元素的质量分数之和,见式(2) 习 7 w' 式中 Ze 磁性杂质总量,单位为微克每克(4g/g); -测试样品中某元素含量,单位为微克每克(g/g). Z 具体结果计算方法参见附录A 注在某些情况下,无机材料本体含有一定的磁性,如磷酸铁锂具有弱磁性,这种情况下要将本体的磁性从杂质含量中扣除,具体参见附录A 9 不确定度测量不确定度主要来源包括;样品称量、分离与提取过程、测定过程引人的不确定度具体不确定度的评定方法参见附录B 测试报告 10 测试报告应包括但不限于以下内容本标准编号; 测试样品的标识,如样品名称与批号; 测定结果; 测量者,审核者,测试日期所使用仪器信息; 送样单位
GB/37167一2018 录附 A 资料性附录磷酸铁锂中磁性杂质的测试实例 A.1磷酸铁锂粉体中磁性杂质的分离与提取 A.1.1磁棒准备将磁棒放人清洗干净的250ml锥形瓶中,加人10mL的浓盐酸,加热至沸,保持2min,加热过程摇晃锥形瓶使其受热均匀,自然冷却至室温,取出磁棒,用去离子水将磁棒洗干净,干燥后备用 A.1.2磁性杂质的分离与提取 A.1.2.1称取200.30g测试样品于清洗干净的样品罐中,将A.l.1中备用磁棒加人样品罐中,加人去离子水(或其他分散剂),控制固液体积比在1 车 ;3之间将样品罐置于球磨机或水平滚动机或振荡器上充分往复振荡30 ,使磁棒充分吸附样品中的磁性杂质同步进行空白试验 min60min， A.1.2.2轻轻将样品罐拿起,用辅助磁子在罐子下侧吸住磁棒,依次打开样品罐外盖、保鲜膜、内盖,将混合料倒人回收容器中,移开辅助磁子,用锻子将磁棒转移至烧杯中向烧杯中加人去离子水,没过磁棒,用辅助磁子在烧杯底部吸住磁棒,来回滚动10次,一来一回算2次;重复3次再用木头毁子将磁棒转移至干净的烧杯中按表A.1规定选择称样量表A.1样品称样量与其松装密度对应表松装密度称样量 g/cm <0,5 50士0,50 0.51.,0 100士1.00 200士5.00 l.0 磁性杂质的溶解向烧杯中加人25ml的浓盐酸,用玻璃表面皿盖住烧杯口3/4,把烧杯放在加热炉上加热,使磁棒上物质溶解,需要时可加人硝酸等其他试剂使其全部溶解,加热过程中不断摇晃容器,排酸至近干,取下容器冷却至室温,加人适量去离子水移到50mL容量瓶中定容同步进行空白试验 A.3标准曲线的制作 A.3.1储备液的配制准备A级100mL洁净容量瓶2个,分别编号1号2号按表A.2要求,在1号,2号中分别加人不同体积的10004g/ml单标液,以体积分数为1%的HcCl定容,摇匀,储存于冰箱内使用前1h拿出,放至实验室有效期1个月混标储备液元素浓度见表A.2
GB/T37167一2018 表A.2混标储备液配制明细表储备液浓度母液浓度移取体积定容体积储备液组号元素盛装容量瓶从g/ml g/ml mml ml c l0 1000 1.0 Mn 1000 0.5 1号储备液 Co 20 1000 2.0 聚四氟乙 N l0 1000 1.0 100 烯容量瓶 Zn 1000 0.2 F 200 1000 20.,0 2号储备液 30 1000 3,0 A.3.2标准曲线溶液的配制按照表A.3和表A.4要求准确移取一定体积储备液置于5个50mL容量瓶中,以体积分数为1% 的Hcl定容至刻度,摇勺匀,配制成表A.3对应的标准溶液浓度表A.3混标储备液配制明细表定容体积元素标液序号移取体积盛装容量瓶混合标液组号 ml. 空白1 1号储备液内移取0.0ml 1号储备液内移取0.51 ml Cr、Mn,Co、 1号号储备液内移取2.0ml. Zn,N、号储备液内移取5.0ml 号储备液内移取10ml 聚四氟乙烯 50 容量瓶空白1 2号储备液内移取0.0ml 2 号储备液内移取0.5ml 2号储备液内移取2.0ml 2号 Fe、Li 2号储备液内移取5.0 mL 2号储备液内移取10" ml 表A.4混合标液元素浓度明细表第二组标液第一组标液 4g/ml 4g/ml 标液序号 G Mn N6 Co Zn Li FF 0.00 0.00 0.,00 0.00 0,00 0.00 0.,00 0.10 0.05 0.02 0.30 2.00 0.10 0.10 0.40 0.20 0,40 1.00 0,08 1.20 8.00 1.00 0.50 1.00 2.00 0.20 3.00 20.00 2.00 1.00 2.00 6.00 0,4o 6.00 40.00
GB/37167一2018 A.3.3标准曲线测量待电感耦合等离子体原子发射光谱仪预热稳定后测试标液,各元素推荐波长见表A.5 各元素的标准曲线线性关系达到0,999以上,标准曲线测试合格表A.5磁性杂质各元素波长列表标液组号标液组1 标液组2 Z L 元素名称 Mn Ni Fe 283.5 257.6 206.2 分析波长/nm 228,6 341.4 259.9 670,7 A.4磁性杂质的测量标准曲线测试合格后一次测量空白溶液及测试样品溶液要求同一瓶溶液3次连续测定结果的相对标准偏差RSD<2.0% 测试结果见表A.6. 表A.6各元素浓度 F N 元素 Zn Mn 0.179 0.001 0.039 0.0 0.0 浓度/g/ml 0,0 2.856 A.5计算各元素的质量分数按式(A.1)计算 kc (A.1 N 式中 -测试样品中某元素含量,单位为微克每克(4g/g) wu 稀释倍数,本例中为50倍; 待测样品溶液中某元素的浓度,单位为微克每毫升(4g/mL); 样品溶液定容体积,单位为毫升(mL); -测试样品质量,单位为克(g),本例中为200.30g mn 磷酸铁锂有弱磁性,测试磷酸铁锂粉末中磁性杂质时需要扣除磷酸铁锂中的铁先测定溶液中锂的含量,通过磷酸铁锂中锂与铁的物质的量比例计算出磷酸铁锂中铁的含量,从测定总铁含量减去磷酸铁锂中铁的量,得到磁性杂质中铁的量总铁的量: =kCV w'总F一 -1×2.856×50 =142.8"g 磁性杂质颗粒中包裹磷酸铁锂中锂的量 =kCV w5 =1×0×50 =04g
GB/T37167一2018 磁性杂质颗粒中包裹磷酸铁锂中铁的量 w=(锂的量×55.845)/锂与铁物质的量比例×6.941) =(0×55.845)/锂与铁物质的量比例X6.941 =0g 样品中磁性杂质铁的量: wn(4g/g)=(waF一w)/m样丛质登 =(142.8一0/200.30 =0.713 测试样品中磁性杂质各元素测试结果见表A.7 表A.7磁性杂质各元素测试结果 Mn F 元素 C N Zn 0.045 0.713 0.01o 0.000 0.000 0.000 zw/g/g 测试样品中磁性杂质总和 w=习w =0.,045十0十0.713十0十0,010十0 =0.7684g/g 式中: 磁性杂质总量,单位为微克每克(!g/g); Z心测试样品中某元素含量,单位为微克每克(4g/E). Z A.6测试报告磁性杂质测试报告见表A.8 表A.8磁性杂质测试报告磁性杂质测试报告送样单位标准依据样品名称磷酸铁锂主要成分 Li、Fe,P 称样量/g 200.300o 定容体积/ml 50 稀释倍数k 测试仪器信息 ThermoFisheriCAP6300Duo电感合等离子体发射光谱 Cr 0.045 Mn 0.000 Fe 0.713 0.768士0.027 测试结果/(4g/R 合计 k=2 Co 0,000 Ni 0,010 Zn 0.000 测试单位测试人测试日期审核
GB/37167一2018 附录 B 资料性附录不确定度的评定 B.1目的对测量结果进行不确定度评定 B.2不确定度来源测量不确定度应包括但不限于以下几个分量 -样品称量引人的不确定度; -样品溶液体积引人的不确定度; 样品溶液浓度测量引人的不确定度; 测量重复性引人的不确定度 B.3各分量引入不确定度的评定 B.3.1样品称量引入的不确定度所用天平的精度为0.1mg,最大允许误差为土1mg.测量中使用天平准确称取质量为Mg的样品按照均匀分布计算,样品称量引人的相对不确定度按式(B.1)计算 0.001 (B.1 ( Mrm1= V×M B.3.2样品溶液体积引入的不确定度所使用的50ml容量瓶经检定合格为A级,其容量的最大允许误差为士0.05mL,按照均匀分布计算,样品溶液定容引人的相对不确定度按式(B.2)计算 0.05 u(V B,2 V×50 B.3.3样品溶液浓度测量引入的不确定度 B.3.3.1标准溶液配制引入的不确定度所用Cr,Mn,Ni,Zn,Fe,Li单标液标准物质的相对标准不确定度为lc8u 分别用检定合格的移液器移取体积为V的单标液(如表A.2所示),定容后制备得到储备液其中,移液器的最大允许误差为士AM,水的膨胀系数为2.1x10-'/C，配制过程中水温控制在(20士5)C,因此温度引起的容量最大允许误差为:2.1×10-4×(25-20)×5=0.0052m ml A级100ml容量瓶的最大允许误差为士0.1 ml 温度引起的容量最大允许误差为;2.1×10-1×(25-20)×100=0.105ml 因此1号和2号储备液中各元素浓度的相对不确定度按式(B.3)计算: AM 0.105 7O,O052 u.a()=/ua十 (B.3 十 l×" ×100" ×100 V×V/
GB/T37167一2018 标准溶液配制引人的不确定度;按照表A.3要求准确移取一定体积(V)储备液置于5个50mL容量瓶中,以1%的HCl定容至刻度,摇匀,配制成表A.4对应的标准溶液浓度配制过程的不确定度分析过程与储备液配制过程的不确定度类似其中,移液器的最大允许误差为士M,水的膨胀系数为 2.1×10-'/C，配制过程中水温控制在(20士5)C,因此温度引起的容量最大允许误差为;2.1×10-'× 25-20)×10=0.0105ml A级50ml容量瓶的最大允许误差为士0.lml,温度引起的容量最大允许误差为;2.1×10-'×(25一20)×50=0.0525 mL 因此标准溶液中各元素的相对标准不确定度按式(B.4)计算: AM 0.O105 0.0525 (B,.4 u(s)十 urss ×50 B.3.3.2线性回归引入的不确定度采用5个浓度水平的标准溶液,分别测量3次,得到各浓度水平响应值的平均值ci,由最小二乘法拟合工作曲线Y=br十a(a为截距,b为斜率)和相关系数r 被测样品测量3次并得到其测量平均值工,线性回归引人的不确定度u(/)按式(B,5)计算 5 u( B.5 十厂 n 一)" c 式中拟合工作曲线的标准差; s 标准溶液的总测量次数(15); mn -5个标准溶液浓度的平均值; n (B.6 [y-(a十bc;,]？ S 7 u 因此u.a()- 综上所述,样品溶液浓度测量的合成不确定度按式(B.8)计算 B.8 u(e)=、us)十u B.3.4测量重复性引入的不确定度测量重复性引人的不确定度u(A)可以通过连续测量得到,采用A类方法进行评定对样品进行n次测量,得到n个测量结果其测量结果的平均值见式(B.9): 工 B.9 测量结果的重复性见式(B.10): B.10 -,言 s(cr)一因此,测量结果重复性引人的相对不确定度u.(A)按式(B,.11)计算 10
GB/37167一2018 s(. u(A= B.11 Vn×工 B.4合成不确定度见式(B.12): u.(M,=/amuV十uHc十uA B.12 B.5扩展不确定度取包含因子k=2,扩展不确定度见式(B.13). 了 =2u.M, B.13

颗粒无机粉体中微量和痕量磁性物质分离与测定GB/T37167-2018

在工业生产和科学研究中，有时需要对颗粒无机粉体中微量和痕量的磁性物质进行分离和测定。这些物质可能会影响产品的质量、性能和安全性，因此对其进行检测和控制是非常重要的。

目前，针对这个问题，国家发布了标准GB/T37167-2018，其中包含了分离和测定微量和痕量磁性物质的详细方法和要求。下面就来具体介绍一下这个标准。

颗粒无机粉体中微量和痕量磁性物质的分离方法

首先，需要将颗粒无机粉体样品与磁性液体混合，通过外加磁场的作用实现磁性物质的分离。接着，将磁性物质经过多次清洗和离心，最终得到纯净的磁性物质。

颗粒无机粉体中微量和痕量磁性物质的测定方法

测定分为两部分：一是称量颗粒无机粉体样品，并进行预处理；二是利用磁性分离技术对磁性物质进行分离和测定。

在称量样品时，要求精度高、重复性好，并且样品的取用必须符合统计学原理。在预处理方面，主要是采用化学试剂或者其他物理手段去除干扰物质，以免影响测定结果。

对于磁性分离技术，在标准中要求使用超导磁性分离技术或其他能够达到相应灵敏度的分离技术。在分离后，需要对磁性物质进行称量和测定，计算出其含量，并进行数据处理。

GB/T37167-2018的要求和注意事项

除了对颗粒无机粉体中微量和痕量磁性物质的分离和测定方法进行规定之外，标准还要求在实验过程中应该注意以下问题：

样品的取用必须符合统计学原理；
使用的仪器和设备必须经过校准，并符合相关的技术规范；
分离、测定和数据处理应该遵循科学严谨的原则，确保结果的准确性和可靠性。

总的来说，GB/T37167-2018为颗粒无机粉体中微量和痕量磁性物质的分离和测定提供了具体的方法和要求，为工业生产和科学研究提供了标准化、规范化的检测手段。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的分离和测定技术，并按照标准要求进行操作，以保证数据的可靠性和准确性。