石墨化学分析方法

石墨化学分析方法

国家标准 GB/T3521一2008 代替GB/T35211995 石墨化学分析方法 Methodforchemiealamalysisofgraphite 2008-08-20发布 2009-04-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T3521一2008 前 言 本标准代替GB/T3521一1995《石墨化学分析方法》. 与GB/T3521一1995相比,本标准做了如下修改 -删除第1章中“石墨化学分析用试剂、仪器、分析步骤、结果计算和允许差”; 在第3章节中,增加了“3.6”,对试验用水作了规定;增加了“3.7”,对溶液的浓度做了具体的 说明;增加了“3.8”,对所用试剂做了说明 -删除3.4中“铁的滴定分析应进行对照试验” 挥发分的测定修改为:固定碳含量大于等于98%的石墨,将其放人已升温至400C士10C的 热解炉中,在此温度下恒温1h;固定碳含量小于98%的石墨,将其放人已升温至950C士 min2min. l0C并已通人稳定氮气流(约200ml/min)的热解炉炉口处,关上炉门,预热！ 将托盘推人高温带,开始计时 灼烧7min后将托盘移至炉口,取出,稍冷1min2min后 置于干燥器中冷至室温,称量; 删除5.2箱式高温炉法测定挥发分; 将硫的测定方法中的反应式修改为离子反应式; -酸溶铁的测定方法中将硫代硫酸钠容量法修改为乙二胺四乙酸二钠络合滴定法 本标准由建筑材料联合会提出 本标准由全国非金属矿产品及制品标准化技术委员会(SAc/Tc406)归口 本标准负责起草单位:咸阳非金属矿研究设计院 本标准参加起草单位;青岛黑龙石墨集团、青岛恒胜石墨有限公司、青岛闫鑫石墨制品有限公司、黑 龙江奥宇石墨集团内蒙古兴和县信义石墨有限公司、内蒙古兴和县晶鑫石墨有限公司 本标准主要起草人:司玉华、车坚亭、莫培斋、王连臣、韩玉凤,朱汉臣、张淑林 本标准首次发布于1983年,1995年进行了第一次修订,本次是第二次修订
GB/T3521一2008 石墨化学分析方法 范围 本标准规定了石墨产品水分、挥发分、灰分、固定碳含量、硫含量和酸溶铁含量的分析方法 本标准适用于天然石墨产品 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T3518鳞片石墨 GB/T3519微晶石墨 一般规定 3.1按GB/T3518和GB/T3519规定的取样方法取得的化学分析用样品应装在塑料袋或磨口瓶中, 试样量不少于50g 3.2除水分测定外,其余分析项目皆应将试样在105C110c下烘至恒重后进行分析 3 3 高、中,低碳试样的称量应精确至0.1mg,要求恒重时,为两次称量之差不大于0.3mg 高纯石 墨试样的称量应精确至0.02mg,恒重为两次称量之差不大于0.05mg 3.4各分析项目都必须进行平行测定 硫的分析应进行空白试验 3.5高纯石墨的计算结果表示至小数点后三位,其余各项的计算结果表示至小数点后两位 3.6本方法中所用水,除非另有说明,在分析中仅使用确认为蒸僧水或去离子水或相当纯度的水 3.7溶液的浓度为摩尔浓度或1L溶液中含溶质的质量(g/L) 如(1十1),(1十2).(m十n)等系指溶 质体积与水体积之比 所用溶液除特殊指明外,均系水溶液 除非另有说明,在分析中仅使用确认为分析纯或者优级纯的试剂,用于标定的试剂,仅使用确认为 基准试剂或者光谱纯高纯的试剂 除非另有说明,分析中所用酸和氨水仅使用确认为浓酸或者浓碱 试验方法 水分测定方法 方法提要 将试样在105C110C下烘干,使附着水挥发,根据挥发量计算附着水百分含量 4.1.2仪器 4.1.2.1烘箱或其他同等性能的仪器;工作温度为105Cl10C 4.1.2.2天平:感量0.1mg 4.1.3分析步骤 准确称取1g一2总未经干燥的试样精确到0.1 放人已烘干至恒重的磨口称量瓶中,置于 mmg 105C110C的烘箱中 打开盖子,烘1h一2h,取出称量瓶,加盖,置于干燥器中冷至室温,称量 再 放人烘箱中烘30min,取出,冷却,称量 如此反复,直至恒重 以最后一次数据为准 结果计算 4.1.4 水分含量以质量分数w计,数值以10-"或%表示,按式(1)计算 m0一m wu ×100 mo
GB/T3521一2008 式中: 干燥前试样的质量,单位为克(g) 干燥后试样的质量,单位为克(g). 4.2挥发分测定方法(氮气保护法 4.2.1方法提要 试样处于氮气流中,经高温灼烧使其中的挥发性物质分解逸出,该灼烧失量即为挥发分 4.2.2仪器设备及材料 4.2.2.1天平:感量0.1mg 4.2.2.2烘箱或其他同等性能的仪器;工作温度为105C110c 4.2.2. 3 热解炉;带气路系统的方管炉(见图1) 石英舟;装样量不小于1 4.2.2.4 g 4.2.2.5氮气;高纯缸(99.995%)可直接使用;纯缸(99.9%)需经净化后使用 氨'气或氧 -气体流量微调阀; 流量计; 方型石英管; 热解炉; 导样器" 石英舟和托盘 炉口挡板 图1热解炉系统流程图 4.2.3分析步骤 准确称取0.5g~1.0g经干燥的试样,精确到0.1mg 置于已恒重的石英舟中,将石英舟置于托 固定碳含量大于等于98%的石墨,将其放人已升温至400 盘中 C士10C的热解炉中,在此温度下恒 温1h;固定碳含量小于98%的石墨,将其放人已升温至950C士10C并已通人稳定氮气流(约 800ml/mim)的热解炉炉口处,关上炉门,预热1nmin一2nmim,将托盘推人商温带,开始计时 灼烧 7min后将托盘移至炉口,取出,稍冷1min~2min后,置于干燥器中冷至室温,称量 4.2.4结果计算 挥发分含量以质量分数we2计,数值以10或%表示,按式(2)计算 mm ×100 2 wu2 m 式中 -灼烧前干燥试样的质量,单位为克(g); n 灼烧后试样的质量,单位为克(eD. 7m 4.3灰分测定方法 4.3.1方法提要 试样经高温灼烧,使石墨和挥发物完全迎出后所得到的残余物,即为灰分 4.3.2仪器设备及材料 4.3.2.1天平:感量为0.1mg和0.01mg
GB/T3521一2008 4.3.2.2烘箱或其他同等性能的仪器:工作温度为105C110C 4.3.2.3热解炉;带有气路系统的方管炉(见图l)或箱式高温炉 样舟石英舟用于方管炉;方瓷舟用于箱式高温炉;装样量为0.5尽" 4.3.2.4 3g 4.3.3分析步骤 准确称取0.3g一1g(高纯石墨称取1g一2g)经干燥过的试样,精确到0.1mg(高纯石墨精确到 0.01mg)置于已恒重的样舟中,将样舟放人已升温至900C1000C的热解炉中,预热1min后推人 高温带,引人氧气流或空气流,灼烧至无黑色斑点,取出稍冷后置于干燥器中,冷却至室温,称量 再放 人热解炉中灼烧30min(引人氧气流时则灼烧10mmim)取出冷却,称量 如此反复,直至恒重 4.3.4结果计算 灰分以质量分数u计,数值以10-或%表示,按式(3)计算 m12 ×100 3 m 式中: 灼烧前干燥试样的质量,单位为克(g) 1 灼烧后残余物的质量,单位为克(g). n" 固定碳含量测定方法 -间接定碳法 4.4 4.4.1方法提要 间接定碳法亦称燃烧法,即测得试样的挥发分、灰分后,由总量中将它们减去,其差值为固定碳含 量 本法适用于含碳量大于50%的石墨产品 结果计算 4.4.2 4.4.2.1高、中、低碳石墨固定碳含量以质量分数w计,数值以10"或%表示,按式(4)计算 w=100一w (4 式中: 挥发分质量分数.%; w 灰分质量分数,% ws 4.4.2.2高纯石墨固定碳含量以质量分数s计,数值以10-"或%表示,按式(5)计算 5 100一ws w 式中: 灰分质量分数,% a 4.4.2.3无挥发分要求的石墨,固定碳含量以质量分数w计,数值以10"或%表示,按式(6)计算 c=100 6 t 式中; 灰分质量分数,% w 4.5硫的测定 4.5.1方法提要 试样在1200C~1250C的氧化气氛中灼烧使硫、,硫化物及硫酸盐中的硫均成二氧化硫形态逸 出,并导人碘化钾淀粉吸收液中,用碘酸钾滴定 反应式为: O-十5I十6H+=3L3H.O so十1十2H.O=so,+十2I十4H 4.5.2试剂 4.5.2.1盐酸溶液(3+197) 4.5.2.2碘酸钾标准溶液(0.0888g/L) ml容量瓶中,稀释至刻度 准确称取0.0888g碘酸钾(KIO.)基准试剂溶于水中,移人10001 贮 存于棕色瓶中,此为lmL溶液相当于0.04mg硫
GB/T3521一2008 4.5.2.3淀粉-碘化钾溶液:称取2g可溶性淀粉于50mL水中使其成糊状,在搅拌下将糊状物加到 150ml沸水中,煮沸1" rmin2min,冷却后加人6g碘化钾(KI),搅拌溶解 4.5.2.4硫标样;用艾士卡法测定过硫含量的焦炭 4.5.3仪器 4.5.3.1天平;感量为0.1mg 4.5.3. 烘箱或其他同等性能的仪器;工作温度为105Cll0c 2 4.5.3.3 定硫装置见图2. 单位为毫米 炉温1200c~1250c 100150 200 100150 安全瓶; 铬酸洗瓶 碱性高酸钾洗瓶 无水叙化钙干燥塔 -高温瓷管(1300C); 管式电炉(1300C); 瓷舟; 滴定管; 9、1o 定硫杯. 图2定硫装置 4.5.4分析步骤 4.5.4.1装置严密性检查;迅速升高炉温至1200C1250C,通人氧气或空气,调节流速0.7L/nmin~ 0.8L/min,检查装置无漏气现象,方可进行试验 4.5.4.2试样测定:在定硫杯中加人2/3体积的盐酸溶液,加淀粉-碘化钾溶液10ml滴加碘酸钾标 准溶液,使定硫杯中溶液呈浅蓝色,用同样方法配制一份参比溶液,做判别终点用 通气4min一5min. 若定硫杯中溶液蓝色消失,则滴加碘酸钾标准溶液至蓝色不消失为止 准确称取0.2g~1.0g经干燥过的试样(视硫含量多少而定),精确到0.1mg 放人已灼烧过的瓷 舟中,用无硫金属钩将该瓷舟迅速推人燃烧管中,立即堵塞管口,在1200C1250c下进行通气燃 烧,通气速度以每分钟80个~100个气泡为宜 当气体进人定硫杯下部使蓝色消失时,立即滴加碘酸 钾标准溶液,滴加速度应使吸收器中溶液保持原空白的浅蓝色为限度,直至溶液的浅蓝色保持1min~ 2min不变为终点 4.5.4.3校正系数的测定:准确称取1只硫标样,精确到0.1mg 于已灼烧过的瓷舟中,以下按 4.5.4.2进行 4.5.5结果计算 4.5.5.1校正系数F,按式(7)计算 m×A F一 式中: F -校正系数,即1.00mL碘酸钾溶液相当于硫的质量,单位为微克每毫升4g/mL)
GB/T3521一2008 硫标样质量,单位为克(g):; m5 硫标样的含硫量,单位为微克每克(4g/g); 消耗碘酸钾标准溶液的体积,单位为毫升(mL). V 4.5.5.2硫含量以质量分数w计,数值以10-"或%表示,按式(8)计算 XFX10 -×100 8 w 77n 式中: 试样消耗碘酸钾标准溶液的体积,单位为毫升(ml); F -校正系数,单位为微克每毫升(4g/mL); 干燥试样的质量,单位为克(g) 71 4.6酸溶铁的测定方法以Fe%计 4.6.1磺基水杨酸比色法(仲裁法 4.6.1.1方法提要 在pH8l0.5的氨性溶液中,三价铁与醋基水杨酸生成稳定的黄色络合物,在420nm处有最大吸 收,以此进行铁的比色 4.6.1.2试剂 4.6.1.2.1盐酸;密度1.19g/em 4.6.1.2.2盐酸溶液(1+1) 4.6.1.2.3氨水溶液(11) 4.6.1.2.4铁标准溶液 4.6.1.2.4.1配制 准确称取已在105C~110C干燥2h并冷却至室温的高纯(或光谱纯)三氧化二铁1.4297g,加 盐酸溶液(1十1)50mL,溶解后移人1000ml容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀 此溶液每毫升含铁 】mg,此为溶液A 4.6.1.2.4.2准确吸取溶液A10.0mL,放于250ml容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀 此溶液每毫 升含铁0.04mg,此为溶液B 4.6.1.2.4.3工作曲线的绘制 准确量取0.0mL,1.0ml,3,0mL,5.0nmL,7.0nml,10.0mL,15.0ml,20.0nml铁标准溶液B 相当于0.00g,0.04mg,0.12mg,0.20mg,0.28mg,0.40mg,0.60g,0.80mg的铁),分别放人 l00 ！ 容量瓶中,用水稀释至约50mlL,加人2mL磺基水杨酸溶液(200g/L),摇匀 滴加氨水溶液， nm 使溶液颜色由紫色变黄色并过量4 ,用水稀释至刻度,摇匀 放置10 选用1cm比色皿.以水 ml min 为参比,在波长为420nm处测定溶液的吸光度 以铁含量为横坐标,吸光度为纵坐标绘制工作曲线 4.6.1.2.5碱基水杨酸溶液(200g/L) 4.6.1.2.6硫氮酸铵溶液(100g/L). 仪器 4.6.1.3.1天平;感量为0.1nmg 4.6.1.3.2烘箱或其他同等性能的仪器;工作温度为l05C1l0C 4.6.1.3.3分光光度计或其他同等性能的仪器 4.6.1.4分析步骤 4.6.1.4.1准确称取0.5g含铁量低于0.5%时,可取1g一3g)经干燥过的试样,精确到0.1mg 置 于150mL烧杯中,用少量水润湿试样,加人25mL密度1.19)盐酸,搅拌,使试样完全浸人酸中,盖上 表皿,放在电热板上，保持微沸2mm,取下,用水洗涤表皿相杯壁，稍冷,用中速定性谴纸过谴于 250mL容量瓶中,用热水洗涤至无铁离子(以硫氛酸铵溶液检查,无红色),冷却后,稀释至刻度,摇匀 此为试样溶液 4.6.1.4.2用移液管吸取10mL试样溶液于100mL容量瓶中,用水稀释至约50mL,加2mL磺基水
GB/T3521一2008 杨酸溶液(200g/L),摇匀 以下操作步骤同4.6.1.2.4.3 3 4.6.1.5结果计算 酸溶铁的含量以质量分数u计,数值以10'或%表示,按式(9)计算 ×100 w= m又000 式中: 在工作曲线上查得的100mL比色溶液中铁的含量,单位为毫克(mg) 试样溶液的总体积与分取试样溶液的体积之比; -试样的质量,单位为克(g). n 4.6.2EDTA络合滴定法 4.6.2.1方法提要 在微酸性溶液(pH=1.8~2.0)及60C一70C的溶液中,以磺基水杨酸钠为指示剂,用EDTA标 准溶液滴定 4.6.2.2试剂 4.6.2.2.1硝酸;密度1.42g/enm .6.2.2.2盐酸(11) 4. 4.6.2.2.3氢氧化铵溶液(1+1 4.6.2.2.4磺基水杨酸钠指示剂(100g/L) 4.6.2.2.5精密试纸;pH=0.5~5.0 4.6.2.2.6钙黄绿素-甲基百里香酚蓝-酚酣混合指示剂简称CMP)称取1.0000g钙黄绿素， 1.0000g甲基百里香酚蓝,0.2000g酚酞与50g在105C~l10C干燥1h的硝酸钾研细混匀,保存 于磨口瓶中 4.6.2.2.7氢氧化钾溶液(200g/L);将20只氢氧化钾用水溶解后稀释至100mL,贮存于塑料瓶中 4.6.2.2.8碳酸钙标准溶液:准确称取0.6000g已在105C110C干燥2h并已冷却至室温的碳 酸钙(基准试剂,置于300ml烧杯中,加人少许水 盖上表面皿,沿杯口滴加盐酸(1十1l)至碳酸钙全 部溶解后,加热煮沸3min一5min,.取下冷至室温,移人250mL容量瓶中,用水稀释到标线,混匀 4.6.2.2.9乙二胺四乙酸二钠简称EDTA)标准溶液[c(EDTA)=0.015mol/L] 4.6.2.2.9.1配制 称取5.6gEDTA于1000ml 烧杯中,加600mL 水,加热溶解,冷却,过滤,用水稀释至 1000mL 4.6.2.2.9.2标定 准确量取25.00mL碳酸钙标准溶液于400mL烧杯中,用水稀释到约200mlL.,加人适量MP混 合指示剂,在搅拌下滴加氢氧化钾溶液(200g/L)到出现绿色荧光后再过量1ml一2mL,用EDTA标 准溶液滴定至绿色荧光消失呈现红色 EDTA标准溶液对三氧化二铁的滴定度T,按下式计算 M CX T=Y 1×0.7977 2M 1.00mLEDTA标准溶液相当于三氧化二铁的质量,单位为毫克(mg) .00ml碳酸钙标准溶液含有碳酸钙的质量,单位为毫克每毫升(mg/mL); 分取碳酸钙标准溶液的体积,单位为毫升(mL) 标定时消耗EDTA标准溶液的体积,单位为毫升(mL); 三氧化二铁的分子量 M M. 碳酸钙的分子量
GB/T3521一2008 4.6.2.3仪器 4.6.2.3.1天平;感量为0.1mg和0.lg 4.6.2.3.2烘箱或其他同等性能的仪器:工作温度为105C~110C 4.6.2.4分析步骤 准确分取50ml按本标准4.6.1.4.1制备的试样溶液于300ml烧杯中,加硝酸(密度1.42g/cm 2m ,加热煮沸,微沸5min 加水稀释至100mL,用氢氧化铵溶液(11)调节溶液的pH值至 1.8~2.0(用精密pH试纸检验).将溶液加热到70C,加10滴碱基水杨酸钠指示剂(100g/L),用ED TA标准溶液缓慢滴定至亮黄色(铁含量少时为无色,终点时的温度应不低于60C 4.6.2.5结果计算 铁的含量以质量分数w计,数值以10-'或者%表示,按式(10)计算 TXXnx0.6994 ×100 wg，= 10 m×1000 式中 -1.00mlEDTA标准溶液相当于三氧化二铁的质量单位为毫克(mg); 滴定时消耗EDTA标准溶液的体积单位为毫升(mL). 试样溶液的总体积与分取试样溶液的体积之比 试样的质量,单位为克(g); 换算系数 0.6994 允许差 两平行测定结果之间的绝对误差允许值应符合表1的规定,以不超差的两平行测定结果的算术平 均值做为最终结果,否则,应重新测定 表1绝对误差允许值 含量 同实验室允许差 不同实验室允许差/ 分析项目 % % % <1.50 0.10 0.15 水分 >1.50 0.20 0.25 0.20 0.03 0.05 0.05 0.200.50 0.l0 0.1o 0.15 挥发分 0.50一1.00 0.15 1.002.00 0.20 00 0.20 0.25 0.10 2.00 0.20 0.20 2.0010.00 0.30 灰分 0.50 10.00一30.00 0.40 30.00 0.60 0.70 0.05 0.50 0.07 >0,5o 0.10 0,15 1.00 0.05 0.10 酸溶铁 0.15 1.002.50 0.l0 以铁的质量分数计 2.50 0.15 0.20