GB T 24194-2009 硅铁.铝、钙、锰、铬、钛、铜、磷和镍含量的测定.电感耦合等离子体原子发射光谱法.pdf

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1、ICS 77100H 11 a亘中华人民共和国国家标准GBT 241942009硅铁铝、钙、锰、铬、钛 、铜、 磷和镍含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法Ferrosilicon-Determination of aluminium，calcium，manganese，chromium，titanium，copper，phosphorus and nickel content-Inductively coupled plasma atomic emission spectrometric method2009-07-08发布 20100401实施宰瞀嬲鬻瓣訾糌赞星发布中国国家标准化管理委

2、员会仅19月U 置GBT 241942009本标准的附录A和附录B是规范性附录，附录C是资料性附录。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国生铁及铁合金标准化技术委员会归口。本标准起草单位：武汉钢铁(集团)公司。本标准起草人：张穗忠、陈士华、李洁、李杰、曹宏燕、余卫华、于录军、陆珂、卢文琪。硅铁铝、钙、锰、铬、钛、铜、磷和镍含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法GBT 241942009警告使用本标准的人员应有正规实验室工作实践经验。本标准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，并保证符台国家有关法规规定的条件。1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

3、(ICPAES)测定铝、钙、锰、铬、钛、铜、磷和镍等元素含量的方法。本标准适用于硅铁中铝、钙、锰、铬、钛、铜、磷和镍含量的测定，各元素测定范围见表1。表1元素及测定范围分析元素 测定范围(质量分数)Al 0 01300Ca 001250M“ 001100Cr O 0050 50Tl 0005010Cu 0005010P 0 005010Ni 00050102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

4、件，其最新版本适用于本标准。GBT 4010铁合金化学分析用试样的采取和制备GBT 6682分析实验室用水规格和试验方法(GBT 6682-2008，ISO 3696：1987，MOD)GBT 12806实验室玻璃仪器单标线容量瓶(GBT 12806-1991，eqv ISO 1042：1983)GBT 12807实验室玻璃仪器分度吸量管GBT 12808实验室玻璃仪器单标线吸量管(GBT 12808-1991，eqv IsO 648：1977)3原理试料用硝酸、氢氟酸和盐酸分解，高氯酸冒烟驱尽硅和氟，盐酸溶解盐类，试液稀释至规定体积。用电感耦合等离子体发射光谱仪测量溶液中分析元素的发射光谱强

5、度，或对钇的相对强度，根据用标准溶液制作的校准曲线计算出分析元素质量分数。4试剂除另有说明外，在分析过程中只使用优级纯试剂和符合GBT 6682中规定的实验室用水。41硝酸，p约142 gmL。1GBT 24194200942氢氟酸，P约115 gmL。43高氯酸，P约167 gmL。44盐酸，P约119 gmL。45盐酸，1+3。46标准贮备溶液461铝标准贮备溶液4611铝标准贮备溶液，100 mgmL。称取1000 0 g金属铝(9995)于250 mL聚四氟乙烯烧杯中，加30 mL盐酸(1+1)，低温加热溶解，冷却至室温，移人1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。注：亦可采用

6、以下方法配制铝标准贮备溶液：称取1ooo g金属铝(9995)于聚四氟乙烯烧杯中，加入30 mL氢氧化钠溶液(200 gL)，低温加热溶解，加入100 mL水，滴加盐酸(1+1)酸化并过量10 mL，冷却至室温，移人1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。4612铝标准贮备溶液，5000,ugmL。分取2500mL铝标准贮备溶液(4611)于500mL容量瓶中，加入20mL盐酸(44)，用水稀释至刻度，混匀。462钙标准贮备溶液4621钙标准贮备溶液，100 mgmL。称取2497 3 g预先于105土5干燥并于干燥器中冷却至室温的碳酸钙(9999)于250 mL烧杯中，加20 mL水

7、，混匀。盖上表皿，小心滴加盐酸(1+1)至碳酸钙溶解，再加20 mL盐酸(1+1)，煮沸除去二氧化碳，冷却至室温。移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。4622钙标准贮备溶液，5000,ugmI。分取2500 mL钙标准贮备溶液(4621)于500 mL容量瓶中，加入20 mL盐酸(44)，用水稀释至刻度，混匀。463锰标准贮备溶液4。631锰标准贮备溶液，l00 mgmL。称取1000 0 g电解锰(9995)于250mL烧杯中，加30mL硝酸(1+1)，加热溶解，煮沸驱尽氮氧化物，冷却至室温，移人1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。注：电解锰预先用硫酸(5+95)

8、处理，溶解表面的氧化物，用水洗净，再以无水乙醇或无水乙醚洗涤，自然干燥后使用。4632锰标准贮备溶液，5000 pgmL。分取2500 mL锰标准贮备溶液(4631)于500 mL容量瓶中，加入20 mL盐酸(44)，用水稀释至刻度，混匀。464铬标准贮备溶液4641铬标准贮备溶液，100 mgmL。称取2829 0 g预先经150土5干燥并冷却至室温的重铬酸钾(9995)于250 mL烧杯中，加水溶解后移入l 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。4642铬标准贮备溶液，5000 pgmL。分取2500mL铬标准贮备溶液(4641)于500mL容量瓶中，加入20mL盐酸(44)，用水稀

9、释至刻度，混匀。465钛标准贮备溶液4651钛标准贮备溶液，050 mgmL。称取0500 0 g金属钛(或海绵钛，999)于100 mL铂皿中，加10 mL氢氟酸和20 mL硫酸(1+1)溶解，加热蒸发至冒硫酸烟，用水冲洗铂皿，继续加热至冒硫酸烟使氟驱尽。冷却至室温，加约GBT 24194200950 mL水溶解盐类，移入1 000 mL容量瓶中，用硫酸(1+9)洗净铂皿，洗液合并于容量瓶中，并用硫酸(1+9)稀释至刻度，混匀。4652钛标准贮备溶液，5000 y-gmL。分取50oomL钛标准贮备溶液(4651)于500mL容量瓶中，加入20mL盐酸(44)，用水稀释至刻度，混匀。466铜

10、标准贮备溶液4661铜标准贮备溶液，050 mgmL。称取0500 0 g金属铜(9995)于250 mL烧杯中，加20 mL硝酸(1+1)，低温溶解，加热煮沸，除去氮氧化物，冷却至室温。移人1 000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。注：必要时用硝酸预先除去金属铜表面的氧化物或碱式盐。4662铜标准贮备溶液，5000 pgmL。分取5000mL铜标准贮备溶液(466I)于500mL容量瓶中，加入20mL盐酸(44)，用水稀释至刻度，混匀。467磷标准贮备溶液4671磷标准贮备溶液，050 mgrnL。称取2196 8 g预先经105士5干燥至恒量并冷却至室温的磷酸二氢钾(9995)，用适量

11、水溶解，移人1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。4672磷标准贮备溶液，5000,ugmL。分取5000 mL磷标准贮备溶液(4671)于500 mL容量瓶中，加入20 mL盐酸(44)，用水稀释至刻度，混匀。468镍标准贮备溶液4681镍标准贮备溶液，050 mgmL。称取0500 0 g金属镍(9995)于250 rnL烧杯中，加20mL硝酸(1+1)，加热溶解，煮沸驱尽氮氧化物，冷却至室温，移人1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。4。682镍标准贮备溶液，5000 ygmL。分取5000mL镍标准贮备溶液(4681)于500mL容量瓶中，加入20mL盐酸(44)，

12、用水稀释至刻度，混匀。469钇标准贮备溶液，2000”gmL。称取0254 0 g预先于750土5灼烧30 rain并冷却至室温的氧化钇(9995)于250 mL烧杯中，加30 mL盐酸(1+1)，加热溶解，冷却至室温。移人1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。4610钛、铜、磷、镍混合标准贮备溶液，5000 pgmL。分别移取5000 mL钛、铜、磷、镍标准贮备溶液(o50 mgmL)于500 mL容量瓶中，加入40 mL盐酸(44)，用水稀释至刻度，混匀。47纯铁(9998或分析元素含量已知)。5仪器51单标线移液管、分度移液管和单刻度容量瓶，符合GBT 12806、GBT 12

13、807和GBT 12808的规定。52 电感耦合等离子体(ICP)光谱仪电感耦合等离子体(ICP)光谱仪应满足表2所规定的检测限(DL)、背景等效浓度(BEC)、短期精度(RSD)的性能要求。试样溶液中元素浓度高于5 000DL时，只需要满足RSD这一性能参数要求，检测限(DL)、背景等效浓度(BEC)、短期精度(RSD)的性能试验，按照附录A的方法进行。表3列出的为推荐的分析谱线，这些谱线不受基体元素明显干扰。本方法不对分析谱线作出限制3GBT 241942009性的规定，也可采用其他分析谱线。在采用这些分析谱线(包括推荐分析谱线)之前，必须仔细评价光谱干扰、背景和离子化，如果不能满足建议的

14、性能参数，表明可能有干扰。表2推荐的性能参数元 素 DL(ugmL) BEC(pgmL) RSDAl 005 05 10Ca 005 05 10Mn 005 05 10Cr 0025 025 I0Tl O025 025 10Cu 0025 025 10P 0025 025 10Ni 0025 025 I0表3推荐的分析谱线分析元素 波长am 可能的干扰谱线rim394401Al396 152393366Ca317 933257610Mn279 827357869Cr283563334941 Cr 334932Ti33612l Ni 336156324754Cu223008 Ti 2230221

15、78287P213618 Cu 213598231604Nl221647224306Y 3242283710306试样用于分析的实验室试样，按照GBT 4010的要求制备成粒度小于125 pm的样品。7分析步骤71测定次数每个试样至少进行2次独立分析。72试料量称取0500 0 g(精确至0000 2 g)试样。73空白试验随同试料平行分析一个空白试验。4GBT 241942009注：空白试验应使用适量纯铁(47)代替试样。试样中铁量在土5范围内变化，对待测元素的光谱强度无显著影响。称取o12 g纯铁，相当于试样含24的铁(硅量约7075左右)。根据试样的含铁量(或含硅量)，可调整纯铁的称取量

16、。例如，当硅量为65，可称取o15 g纯铁(硅量约6570)。74测定741试料溶液的制备将试料置于200 mL聚四氟乙烯烧杯中，用少量水湿润，加10 mL硝酸(41)，用塑料管小心滴加约5 mL氢氟酸(42)，至激烈反应停止，加入5 mL盐酸(44)，缓慢加热至试料溶解完全。加约8 mL高氯酸(43)，低温加热至冒高氯酸烟，用水冲洗杯壁，继续低温加热冒烟至剩约2 mL3 mL溶液。稍冷，加20 mL盐酸(45)，加热溶解盐类，冷却至室温。将试液移人100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。如用内标法测量，在稀释之前，加入500 mL钇标准溶液(469)。注：高氯酸冒烟时应保持较低的温度(参

17、考的温度为控制电炉表面温度200左右)，不能冒浓白烟，否则会造成铬的损失。742校准溶液的制备用相当于试料中铁量的纯铁(47)代替试料，按照741操作，在最终稀释到100mL以前，加入各分析元素的标准溶液(46)。注1：铁含量在20-30硅铁的分析，可采用o12 g纯铁代替试料(相当于试样含24的铁量，约75左右的硅量)。注2：应考虑校准溶液所带入的其他元素或物质(如钾、硫酸等)对测量元素和内标元素的测量是否有影响，如果有影响，应在试样溶液和校准溶液中加入这些元素或物质至与这些元素或物质浓度最高的一个标准溶液相一致。校准溶液为绘制分析元素校准曲线所需要的标准溶液，其浓度范围要覆盖所分析元素的浓

18、度范围，每一校准曲线需要由5点(含5点)以上校准溶液组成，并成合适梯次。为使校准溶液的离子浓度基本一致，某一校准溶液中各分析元素不应都是最高或最低的。如果由于浓度过高使得校准曲线呈非线性，使用次灵敏线或者适当稀释试样溶液和校准溶液。附录C为建议的校准曲线的溶液浓度。注3：虽然ICP光谱测量线性范围较宽，当分析元素含量跨度较大时，仍建议高含量范围和低含量范围分段绘制校准曲线，这样有利于低含量元素的测量。注4：如果只需要测量铝、钙、锰、铬、钛、铜、磷和镍等元素中的某一个或几个元素，可只配制需要测量的元素的混合校准溶液。743光谱仪的调节开启ICP光谱仪，预热1 h以上。按照仪器操作说明对仪器工作条

19、件进行优化，选择合适的分析条件。准备工作曲线绘制、测量及统计计算等软件。开启点火键，点火后确认仪器运行参数在确认范围内，雾化系统及等离子火焰工作正常，稳定数分钟。744测量7441校准溶液先使用零校准溶液，并按顺序吸人校准溶液，在每次吸入溶液之间吸入去离子水。至少重复测量2次，取两个读数的平均值。注：最初校准建立后，再次分析时，可使用两点再校正程序进行常规分析，校正溶液应和试验溶液同时制备。此种情况下的结果计算，按附录B规定进行。7442试验溶液校准溶液测量后，立即测量试验溶液，每次测量之间吸入去离子水。试验溶液至少应重复进行2次。5GBT 2419420098结果计算81校准曲线法从校准溶液

20、测出的光谱强度值对其元素的相应浓度绘制校准曲线。根据试验溶液的光谱强度值从校准曲线中分别计算各自的浓度值。按式(1)计算分析元素含量WM。”m一尝掣X100u m X l。式中：m一试料质量，单位为克(g)；Pl试样溶液中分析元素的浓度，单位为微克每毫升(-gmL)；|口。空白试验溶液中分析元素的浓度，单位为微克每毫升(PgmL)；y 校正和试验溶液的最终体积，单位为毫升(mL)。注1：如果发现存在光谱干扰，应按82规定进行修正。注2：使用统计程序(例如，最小二乘法)得出校准曲线，计算机控制的光谱仪一般都有此程序，相关系数大于o999。注3：如果使用校准曲线漂移校正程序后立即进行试样的分析，可

21、以按附录B的规定操作。82光谱干扰的修正建议使用合成标准溶液作为对光谱干扰的修正方法，程序如下：采用铁和分析元素“i”配制系列溶液对分析元素“i”绘制校准曲线。采用分析元素“i”的校准曲线，用铁加干扰元素“j”配制系列溶液，采用分析元素i的校准曲线来测定干扰元素J对分析元素i的表观含量。干扰元素J的实际含量(wj)和干扰元素“j”对分析元素i的表观含量(w。)两者之间的关系用最Jb-乘法计算。W。一J，Wj+b (2)式中：，一元素J对分析元素i中的光谱干扰系数；6常数。进行干扰元素修正时，每一元素含量，按式(3)计算，用质量分数表示。w一(fDl了艾-矿po)Vl。一EwjIq (3)式中：

22、m试料质量，单位为克(g)5Pl试样溶液中分析元素的浓度，单位为微克每毫升(tgmL)；胁空白试验溶液中分析的浓度，单位为微克每毫升(pgmL)；础 试样中干扰元素的质量分数，；Ii一一干扰元素“j”对分析元素i的光谱干扰系数，相当于干扰元素l时分析元素的质量分数，；y 校正和试验溶液的最终体积，单位为毫升(mL)。注：光谱干扰的过度修正是不可取的。允许最大的修正值大约为分析元素分析值标准偏差的10倍。如果修正值大于此数，该修正不适用于电感耦合等离子体原子发射光谱分析。9允许差实验室内2次独立分析的结果应不大于表4所示允许差。6GBT 241942009表4允许差 (质量分数)元素 范围 允许

23、差 元素 范围 允许差oOl0025 0003 0 0010025 0003 00025005 0005 0 0025005 0005 0005010 0008 0 O05010 0008 0010025 0010 010025 0010Al Ca025050 0020 025O50 0020050100 0030 050100 0030100200 0060 100150 0045200300 015 150250 006000050025 0002 0 0005001 000200025005 0004 0 0010025 00030005010 0008 0 O0250050 00040

24、Mn Cr010O25 0010 O050010 0010025050 0020 010025 0015050100 0030 O25050 00200005001 0001 S 0005001 0001 5001003 0002 S O01003 0002 5P Cu003005 0003 0 2003005 0003 0005010 0005 0 005010 0005 00005001 0001 5 0005001 0001 5i001003 0002 S 001003 0002 5Ni TlO03005 0003 0 O03005 0003 0O05010 0005 0 I005010

25、 0005 010分析结果的表示分析结果为2次独立分析结果的平均值，分析结果保留小数点后2位有效数字。11试验报告试验报告应包括下列内容：a)实验室的名称和地址；b)试验报告的签发日期；c)本标准的标准号；d)识别试样必要的细节；e)分析结果；f)结果的编号；g) 在测定过程中注意到的任何特性和本标准中没有规定的可能对试样和认证标准物质的结果产生影响的任何操作。GBT 241942009附录A(规范性附录)电感耦合等离子体光谱仪性能试验A1 目的本附录中给出的性能试验目的在于使用不同类型的仪器对等离子体光谱仪的性能进行适当的测定，允许不同的仪器使用不同的操作条件，但等离子体光谱仪最终能产生一致

26、的结果。整个性能试验步骤用三个基本参数考核：检测限(DL)，背景等效浓度(BEC)和短期精密度(RSDN)。注：对于试样溶液中元素浓度高于5 000XDL，RSDN是唯一的需要评价的性能参数。需要试验的元素列入表A1。表A1建议的检测限元素 DL(ffgmL)Al 0 05Ca 005Mn 005Cr 0025Ti 0025Cu 0025P 0 025Ni 0025A2定义本标准应用以下定义。A21 检测限(DL)：当元素产生最小浓度信号时，可以认为超出了任何带有一定规定等级的伪背景信号；另一方面，元素浓度产生信号是背景水平值标准偏差的三倍。A22背景等效浓度(BEC)：是产生与背景强度值相等

27、的净强度相当于分析元素的浓度；是对给定波长灵敏度的度量。A23短期精密度(RSD)：在测定条件下所得仪器的一系列读数的相对标准偏差。A3校准溶液应制备三个铁(1 200 pgmL)，盐酸(5+95)和所有需要试验的元素浓度等级为0DL(空白)，10DL和1 000DL的校准溶液。制备校准溶液的DL值可以是实验室值或是表A1中给出的估计值。A4程序该程序用于每一试验元素的操作。应按制造商的建议和实验室的定量分析的实践经验对等离子体光谱仪进行最初的调节。吸入空白液并取10次强度读数。对另外两种参比溶液重复此操作。8使用式(A1)计算分析曲线的斜率：MCz(JzJb)式中：M分析曲线的斜率；GBT

28、241942009c：第二个参比溶液的浓度，比检测限高一级；f：第二个参比溶液10次原始强度读数的平均值；f。空白溶液10次强度读数的平均值。使用式(A2)计算DL：DL一3SbM (A2)式中：DL检测限，单位为微克每毫升(vgmL)；ss是10次空白强度读数的标准偏差。使用式(A3)计算BEC：BEC=MIb -(A3)式中：BEc背景等效浓度，单位为微克每毫升(vgmL)。从原始平均强度(I。)与空白平均强度In的差值按式(A4)计算参比溶液3的净平均强度(IN。)。IN 3一13一jb -(A4)式中fN。是溶液3(DL的1 000倍)的净平均强度。RSD是元素浓度为1 000DL参比

29、溶液3的估计值。按式(A5)计算参比溶液3(1 000DL)的净强度相对标准偏差。RSD=煎蔫盟10 o(A5)式中S。是参比溶液3的10次强度读数的标准偏差。GBT 24 1 942009附录B(规范性附录)校准曲线的标准化(漂移校正)校准曲线的定期检查和校正，按如下操作进行：取两份校准溶液，各分析元素的含量分别是最低和最高的。在绘制的校准曲线中，测定这两种校准溶液的光谱强度，按式(B1)和式(B2)计算校正系数n和口。口=穹二望 (B1)H1L口一IL。一aIL (B2)式中：In。高含量校准溶液的初始测量强度；JL。低含量校准溶液的初始测量强度；k高含量校准溶液在一定时间间隔后的测量强度

30、；f。低含量校准溶液在一定时间问隔后的测量强度。测定的试样溶液光谱强度应使用校正系数a和卢校正，按式(B3)计算如下：JcaI+p (B3)式中：Jc经校正后的强度值；I测定强度值。在下次校正前，同一批分析中应使用相同的a和口值。注1：标准化频率取决于仪器的特性。一般，30 rain或每隔1020个试样，用相同的校准溶液校正校准曲线。注2：校正后的强度值(J。)用来计算分析元素含量，该计算通常由计算机来完成。10附录C(资料性附录)建议的校准曲线的溶液浓度表C1 建议的校准曲线的溶液浓度G13T 2419420091 2 3 4浓度 含量 浓度 含量 浓度 含量 浓度 含量元素(tlgmL)

31、(PgmL) (t,grnL) (pgmL) A1 20000 400 15000 300 10000 200 7500 150Ca 025 0005 0 375 0075 1500 0300 2500 050Mn 0 00 0 0，25 0005 050 0010 1Z5 0025Cr 000 0 025 0005 050 0010 125 0025Ti 000 O 025 0005 050 0010 1 25 0025Cu 000 0 025 0005 050 0010 12S 0025P 000 0 O25 0005 050 0010 125 0025N1 0，00 0 025 0005

32、 050 0010 125 00255 6 7 8Al 5000 100 3750 0750 2500 050 1500 030Ca 3500 070 5000 100 500 010 0 50 0010Mn 250 0 050 375 0075 500 010 1500 030Cr 250 0050 375 0075 500 010 1500 030Tl 250 0050 375 0075 500 010 750 015Cu 250 0050 375 O075 500 010 7 50 015P 250 0050 375 0075 500 010 750 O15Nl 250 0050 375

33、 0075 500 010 750 O159 10 11 12Al 5 00 O10 375 0075 Z50 0050 125 0025Ca 150 0030 250 0050 7500 150 10000 200Mn 2500 050 3500 070 5000 100 7500 150Cr 2500 050 3500 070 0 0 O OTi O O 0 0 0 0 0 OCu O 0 0 0 0 0 0 OP 0 O 0 O O 0 O 0Ni 0 0 O 0 0 0 0 013Al 050 0010Ca 15000 300Mn 0 0Cr 0 0Tl 0 0Cu 0 OP 0 0Ni 0 0