CNS 5376-16-2003 Iron ores Methods for determination of nickel content《铁矿石镍定量法》.pdf

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1、1 鐵礦石鎳定量法 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS總號 類號 ICS 73.060.10 5376-16 M3014-16 經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 92 年 11 月 27 日 年月日(共 10 頁) Iron ores Methods for determination of nickel content 1. 適用範圍：本標準規定鐵礦石中鎳之定量方法。 2. 一般事項：定量方法共同之一般事項，依 CNS 5376鐵礦石分析法通則之規定。 3. 定量方法之區分：鎳定量方法，依下列方法中之一種。 (1) 二甲基乙二醛肟

2、(Dimethylglyoxime)吸收光度分析法：本方法適用於鎳含量0.01%(m/m)以上， 2%(m/m)以下之試樣，其定量方法依附錄 1 之規定。 (2) 鐵分離原子吸收光譜分析法：本方法適用於鎳含量 0.001%(m/m)以上，0.10%(m/m)以下之試樣，其定量方法依附錄 2 之規定。 2 CNS 5376-16, M 3014-16 附錄 1 二甲基乙二醛肟吸收光度分析法 1. 方法概要：以氫氯酸及硝酸分解試樣，加過氯酸使發生白煙。溶解鹽類後過濾之。殘渣經氫氟酸處理使二氧化矽揮發後，以二硫酸鈉熔融併入濾液。以碘將此溶液中之鎳氧化，加氨水使成鹼性後，使與二甲基二乙醛肟反應，測定所

3、生成之鎳二甲基乙二醛肟錯合物吸光度。 2. 試藥 (1) 氫氯酸 (2) 氫氯酸 (1+23， 2+100) (3) 硝酸 (4) 過氯酸 (5) 氫氟酸 (6) 硫酸 (1+1) (7) 氨水 (8) 氨水 (1+50) (9) 氧化鐵 ( )：係儘可能高純度之氧化鐵 ( )，不含鎳或鎳含量儘可能低且已知者。 (10) 溴水 (飽和，約 35g/L) (11) 碘溶液：加碘化鉀 30g 於碘 3.6g，加水約 100mL 使完全溶解後，以水使液量為 1000mL。將此溶液裝入褐色瓶儲存。 (12) 氯化鈉 (13) 二硫酸鈉 (14) 氯化銨溶液 (200g/L) (15) 檸檬酸溶液 (5

4、00g/L) (16) 二甲基乙二醛肟溶液：溶解二甲基乙二醛肟 10g 於氫氧化鈉溶液(10g/L)1000mL。 (17) 二甲基乙二醛肟乙醇溶液：溶解二甲基乙二醛肟 1g 於乙醇 (95%)100mL，若有不溶解物，則過濾之。 (18) 氯仿 (19) 鎳標準溶液 A(500 g Ni/mL)：秤取鎳 99.9%(m/m)以上 0.500g，移入燒杯(500mL)，加硝酸 (1+1)約 20mL 並加熱分解後，加過氯酸約 10mL 加熱蒸發使發生白煙，放冷後，加水溶解鹽類。冷卻至常溫後，使用水將溶液洗移至 1000mL之量瓶，加水至標線，作為鎳標準溶液 A。 (20) 鎳標準溶液 B(50

5、 g Ni/mL)：將鎳標準溶液 A 之必要量以水正 確稀釋成 10 倍，作為鎳標準溶液 B。 3. 試樣秤取量：試樣秤取量為 0.5g。惟含有干擾元素且適用第 4.2 節之操作時，秤取所含鎳量為未滿 0.4mg 之試樣質量。 3 CNS 5376-16, M 3014-16 4. 操作 4.1 試樣溶液之調製 (1) 秤取試樣移入燒杯 (300mL)。 (2) 覆蓋錶玻璃，加氫氯酸 20mL，首先將燒杯置於加熱板週邊之低溫部分 (60 100 )並保持約 1 小時後，移至高溫部分加熱至即將沸騰之狀態並保持此狀態約 10 分鐘，以分解之。然後加硝酸 5mL 及過氯酸 20mL，繼續加熱蒸發。燒

6、杯內部開始發生過氯酸之白煙 (1)，而且內部變成透明，再以過氯酸蒸氣沿燒杯內部逆流之狀態加熱約 10 分鐘後放冷。加溫水約 50mL 搖動混合，以溶解可溶性鹽類，使用濾紙 (種 F 級 )過濾不溶性殘渣，以加熱至約 40 60之溫氫氯酸 (2+100)洗滌至濾紙上看不出有氯化鐵 ( )之黃色，再以溫水洗滌數次。將濾液及洗液收集於燒杯 (300mL)作為主液保存。 (3) 將不溶解殘渣 (2)連濾紙一起移入鉑坩堝 (30 號 )，乾燥後灼熱灰化之。放冷後，以少量硫酸 (1+1)潤濕灼熱殘渣，加氫氟酸 5mL 和緩地加熱，使二氧化矽及硫酸揮發。放冷後，加二硫酸鈉約 3g，加蓋後；首先緩慢加熱，逐漸

7、提高溫度至暗紅熱狀，以熔融殘渣。放冷後，將鉑坩堝移入第 4.1(2)節所保存內有主液之燒杯中，和緩地加熱溶解熔融生成物，以水將鉑坩堝洗滌後取出。 註 (1) 鉻含量為 2%(m/m)以上時，若溶液變成紅色，則將氯化鈉 0.1g 逐次少量添加，使大部分之鉻成為二氯化二氧化鉻而揮發。 (2) 若預先知道不溶解殘渣少且不含鎳時，亦可省略處理殘渣之操作而將不溶解殘渣捨棄 4.2 干擾元素之去除 (3) ：試樣中含有錳 1%(m/m)以上，銅 1%(m/m)以上或鈷0.3%(m/m)以上時，將第 4.1 節所得之試樣溶液蒸發濃縮至液量為約 40mL，冷卻後使用水洗移至分液漏斗 (100mL)。加檸檬酸溶

8、液 2mL，以石蕊試紙為指示劑，加氨水中和，再加其 1mL 使成鹼性，置於流動水中冷卻，加二甲基乙二醛肟乙醇溶液第 2.(17)節 2mL 及氯仿 5mL，搖動混合約 30 秒鐘。靜置片刻使分離為兩層後，將下層之氯仿相移入另一個分液漏斗 (100mL)，保存之。加氯仿 3mL 於水相並同樣操作，將氯仿相併入先前保存之氯仿溶液中。將此操作反覆實施 2 次後，捨棄水相。加氫氯酸 (1+23)10mL 於氯仿溶液並搖動混合約 30秒鐘 (4) 。靜置片刻使分離為兩相後，將下層之氯仿相移入另一個分液漏斗(100mL)，再加氫氯酸 (1+23)5mL 同樣操作，靜置後取出氯仿相並予以捨棄。將前後兩次萃取

9、所得之氫氯酸溶液合併，使用水洗移至 100mL 之量瓶。 註 (3) 試樣中所含之錳未滿 1%(m/m)，銅未滿 1%(m/m)或鈷未滿 0.3(m/m)時，直接進行第 4.3 節之顯色操作。 (4) 干擾元素多，以致萃取時水相混濁時，加氨水 (1+50)10 20mL 於合併萃取所得之全部氯仿相的分液漏斗 (100mL)，搖動混合約 30 秒鐘。靜置後將氯仿相移至另一個分液漏斗 (100mL)，加氫氯酸 (1+23)10mL 並搖動混合約30 秒鐘。 4 CNS 5376-16, M 3014-16 4.3 顯色：依下列步驟中之一種 (1) 鎳含量為未滿 0.1%(m/m)且不實施干擾元素去

10、除操作時：將第 4.1 節所得之試樣溶液冷卻後，移入 250mL 之量瓶，加碘溶液第 2.(11)節 10mL 與氨水 35mL 並充分搖動混合，置於流動水中冷卻至常溫後，加二甲基乙二醛肟溶液第 2.(16)節 3mL 並搖動混合，加水至標線。 (2) 鎳含量為 0.1%(m/m)以上且不實施干擾元素去除操作時：將第 4.1 節所得之試樣溶液冷卻至常溫後，移入 250mL 之量瓶，加水至標線。依附錄 1 表 1之規定，對應鎳含量分取其一定量，移入 100mL 之量瓶，加水使成約 50mL(分取 50mL 時不必加水 )。然後，加碘溶液第 2.(11)節 10mL 及氨水 35mL並充分搖動混合

11、。置於流動水中冷卻至常溫後，加二甲基乙二醛肟溶液第2.(16)節 3mL 並搖動混合，加水至標線。 附錄 1 表 1 分取量 鎳含量 %(m/m) 分取量 mL 0.1 以上，未滿 0.4 50 0.4 以上，未滿 1 20 1 以上， 2 以下 10 (3) 實施干擾元素去除操作時：加水於第 4.2 節所得之試樣溶液使液量為約80mL，加氯化銨溶液 10mL 及溴水 2mL，搖動混合後靜置約 1 分鐘以將鎳完全氧化。然後以氨水中和並多加氨水 1mL，置於流動水中冷卻至常溫；加二甲基乙二醛肟溶液第 2(16)節 2mL 並搖動混合，加水至標線。 4.4 吸光度之測定：使用乾濾紙 (種 E 級

12、)將第 4.3 節所得之顯色溶液過濾，以去除氫氧化鐵等沈澱物。捨棄最初之濾液，取後續之濾液一部分於光度計之吸收槽(10mm)，以水為參比液，測定波長 440nm 附近之吸光度 (5)。 註 (5)顯色溶液若在常溫以下，應可安定 30 分鐘。 5. 空白試驗：秤取與試樣相同量之氧化鐵 ( )第 2(9)節，以替代試樣移入燒杯(300mL)。以下依第 4.1(2)節第 4.4 節之步驟，與試樣併行操作。 6. 檢量線之製作：依下列步驟中之一種。 (1) 鎳含量為未滿 0.1%(m/m)且不實施干擾元素去除操作時：準備 7 個燒杯(300mL)，各秤取氧化鐵 ( )第 2.(9)節 0.5g 移入其

13、中。然後，分別正確加鎳標準溶液 B第 2.(20)節 0mL、 1mL、 2mL、 4mL、 6mL、 8mL 及 10mL，以下，依第 4.1(2) (3)節，第 4.3(1)節及第 4.4 節之步驟操作，製作所得吸光度與鎳量之關係線，將此關係線平行移動使通過原點後作為檢量線。 (2) 鎳含量為 0.1%(m/m)以上且不實施干擾元素去除操作時：準備 7 個燒杯(300mL)，各秤取氧化鐵 ( )第 2.(9)節 0.5g 移入其中。然後，分別正確加鎳5 CNS 5376-16, M 3014-16 標準溶液 A第 2.(19)節 0mL、 0.5mL、 1mL、 1.5mL、 2mL、 3

14、mL 及 4mL，以下，依第 4.1(2) (3)節，第 4.3(2)節及第 4.4 節之步驟與試樣並行操作，製作所得吸光度與鎳量之關係線，將此關係線平行移動使通過原點後作為檢量線。 (3) 實施干擾元素去除操作時：準備 7 個燒杯 (300mL)，各秤取與所秤取試樣相同量之氧化鐵 ( )第 2.(9)節，移入其中。然後正確加鎳標準溶液 B第 2.(20)節 0mL、 1mL、 2mL、 4mL、 6mL、 8mL 及 10mL，以下依第 4.1(2) (3)節，第 4.2 節，第 4.3(3)節及第 4.4 節之步驟與試樣並行操作，製作所得吸光度與鎳量之關係線，將此關係線平行移動使通過原點後

15、作為檢量線。 7. 計算 7.1 鎳含量之計算：自第 4.4 節及第 5 節所得之吸光度與第 6 節所製作之檢量線求得鎳量，依下列計算式中之一種算出試樣中之鎳含量。 (1) 依第 4.3(1)節或第 4.3(3)節之步驟實施顯色時 100mAANi21= 式中， Ni：試樣中之鎳含量 %(m/m) A1：試樣溶液中之鎳檢測量 (g) A2：空白試驗溶液中之鎳檢測量 (6)(g) m：試樣秤取量 (g) 註 (6) 空白試驗所使用之氧化鐵 ( )中含有鎳時 ，應減去所秤取氧化鐵 ( )中之鎳量。 (2) 依第 4.3(2)節之步驟實施顯色時 100BmAANi21= 式中， Ni：與第 7.1(

16、1)節相同 A1：所分取試樣溶液中之鎳檢測量 (g) A2：所分取空白試驗溶液中之鎳檢測量 (6)(g) m ：與第 7.1(1)節相同 B：試樣溶液及空白試驗溶液之分取比 7.2 氧化鎳含量之計量：依下式，自鎳含量算出試樣中之氧化鎳含量。 Ni2726.1NiO = 式中， NiO：試樣中之氧化鎳含量 %(m/m) Ni ：與第 7.1(1)節相同 8. 許可差：依附錄 1 表 2 之規定。 6 CNS 5376-16, M 3014-16 附錄 1 表 2 許可差 單位： %(m/m) 同一試驗室內許可差 不同試驗室間許可差 D(n) 0.0053(鎳含量 )+0.0008 2.8 0.0

17、155(鎳含量 )+0.0011 n=2 時， D(n)=2.8 n=3 時， D(n)=3.3 n=4 時， D(n)=3.6 參考：此許可差，係使用鎳含量 0.013%(m/m)以上， 0.40%(m/m)以下之試樣求得者。 7 CNS 5376-16, M 3014-16 附錄 2 鐵分離原子吸收光譜分析法 1. 方法概要：以氫氯酸及硝酸分解試樣過濾之。使用 4- 甲基 -2- 戊酮(4-methyl-2-pentanone)將濾液中之鐵萃取去除。殘渣經氫氟酸處理後，以碳酸鈉與四硼酸鈉熔融，併入濾液。將此溶液噴霧於原子吸收光譜分析儀之空氣乙炔火焰中，測定其吸光度。 2. 試藥 (1) 氫

18、氯酸 (2) 氫氯酸 10+6(1)， 1+1， 2+100 (3) 硝酸 (4) 硝酸 (1+2) (5) 氫氟酸 (6) 硫酸 (7) 硫酸 (1+1) (8) 氧化鐵 ( )：係儘可能高純度之氧化鐵 ( )，不含鎳或鎳含量儘可能低且已知者。 (9) 混合熔化劑：碳酸鈉 (無水 )2，四硼酸鈉 (無水 )1 (10) 鉻、鎳混合溶液：添加氫氯酸 (1+1)30mL，硫酸 (1+1)0.2mL 及混合熔化劑第2.(9)節 1.2g 於燒杯 (200mL)，加熱去除二氧化碳。冷卻後正確添加鎳標準溶液A第 2.(12)節 10mL 與鉻標準溶液 10mL。使用水將溶液洗移至 100mL 之量瓶，

19、加水至標線。調製鉻標準溶液如下：以氫氯酸 (1+1)20mL 將鉻純度99.9%(m/m)以上 0.1000g 加熱分解，冷卻至常溫後，使用水將溶液洗移至1000mL 之量瓶，加水至標線。 (11) 4-甲基 -2-戊酮 (12) 鎳標準溶液 A(100 g Ni/mL)：以硝酸 (1+1)20mL 將鎳純度 99.9%(m/m)以上0.1000g 加熱分解。冷卻至常溫後，使用水將溶液洗移至 1000mL 之量瓶，加水至標線，作為鎳標準溶液 A。 (13) 鎳標準溶液 B(10 g Ni/mL)：僅將鎳標準溶液 A 之必要量，以水正確稀釋成 10倍，作為鎳標準溶液 B。 註 (1) 因使用於溶

20、劑萃取，應正確調製之。 3. 試樣稱取量： 1.0g 4. 操作 4.1 試樣溶液之調製：依下列步驟中之一種。 4.1.1 鎳含量為 0.001%(m/m)以上，未滿 0.01%(m/m)之試樣 (1) 秤取試樣移入燒杯 (300mL)。 (2) 覆蓋錶玻璃，以水 2 3mL 將試樣潤濕後，加氫氯酸 25mL，置於加熱板上加熱約 1 小時 (2)。惟須調節加熱板溫度，以使裝入燒杯中之硫酸 (與試8 CNS 5376-16, M 3014-16 樣溶液相同量 )溫度可保持於 100。然後加硝酸 5mL與硫酸 (1+1)0.2mL(3)並繼續加熱約 15 分鐘，將錶玻璃稍移開，再加熱蒸發至即將乾涸

21、。 註 (2) 不溶解殘渣多時，移至加熱板之高溫部分繼續加熱。惟不得使溶液沸騰。 (3) 含有多量鋇之試樣時，不添加硫酸 (1+1)。 (3) 加氫氯酸 (1+1)20mL 加熱溶解鹽類。冷卻後使用濾紙 (種 F 級 )與少量濾紙漿過濾不溶解殘渣。以套橡膠管之玻璃棒擦拭燒杯內壁，將附著物移至濾紙上。使用氫氯酸 (2+100)將濾紙洗滌至濾紙上看不出有氯化鐵 ( )之黃色，再以溫水洗滌 3 4 次。將濾液與洗液收集於燒杯 (200mL)，將不溶解殘渣連濾紙一起移入鉑坩堝 (30 號 )。 (4) 將濾液與洗液加熱使蒸發至即將乾涸。加氫氯酸 (10+6)15mL 以溶解鹽類後，移入分液漏斗 (20

22、0mL)。以氫氯酸 (10+6)20mL 洗滌燒杯內壁後，亦加入分液漏斗。加 4-甲基 -2-戊酮 50mL 於分液漏斗，劇烈搖動混合 1 分鐘。靜置至分離為兩層後，將下層之水相移入原來之燒杯。加氫氯酸(10+6)10mL 於分液漏斗，劇烈搖動混合 30 秒鐘，靜置至分離為兩層後，將下層之水相併入原先分離之水相。將此溶液和緩地加熱以去除大部分之 4-甲基 -2-戊酮後，加硝酸 5mL 並蒸發至乾涸。放冷後以氫氯酸(1+1)20mL 溶解鹽類，作為主液保存之。 (5) 將第 4.1.1(3)節所得之鉑坩堝中濾紙乾燥並於 500 800予以燃燒後，將殘渣灼熱灰化。放冷後以硫酸 (1+1)3 滴將灼

23、熱殘渣潤濕，加氫氟酸5mL，和緩地加熱使二氧化矽及硫酸揮發。然後以 800加熱數分鐘。放冷後加混合熔化劑第 2(9)節 1.2g 於鉑坩堝並充分混合。開始之數分鐘和緩地加熱，然後於 1000之蒙孚爐 (Muffle furnace)灼熱 15 分鐘 (4)，將殘渣熔融。放冷後將鉑坩堝放入第 4.1.1(4)節所保存之主液中，加氫氯酸 (1+1)10mL，和緩地加熱溶解熔融生成物。以溫水將鉑坩堝洗滌後取出。 註 (4) 亦可採用以加壓空氣燃燒器充分加熱至坩堝內容變成透明之方式，以替代蒙孚爐。 (6) 將此溶液加熱以去除二氧化碳，加熱濃縮至約 30mL。冷卻至常溫後使用水洗移至 50mL 之量瓶，

24、加水至標線。 4.1.2 鎳含量為 0.01%(m/m)以上，未滿 0.10%(m/m)之試樣 (1) 實施第 4.1.1(1)節之操作。 (2) 實施第 4.1.1(2) (5)節之操作。 (3) 將此溶液加熱以去除二氧化碳。冷卻至常溫後，使用水洗移至 100mL 之量瓶，加水至標線。 4.2 吸光度之測定 (1) 原子吸收光譜分析儀之調整；將第 6 節所調製鎳標準溶液添加量最多之檢量線溶液 (10 g Ni/mL)與鎳鉻混合溶液 (10 g Ni， 10 g Cr/mL)，交替噴霧於水9 CNS 5376-16, M 3014-16 調節零點之原子吸收光譜分析儀之空氣乙炔火焰中，測定於波長

25、 232.0nm之吸光度，並調節燃燒器高度與氣體流量，使兩者之吸光度差不超過 0.004。 (2) 吸光度之測定：使用第 4.1.1(6)或 4.1.2(3)節所得試樣溶液之一部分，測定於第 4.2(1)節所調整條件下之吸光度。 5. 空白試驗：秤取氧化鐵 ( )第 2.(8)節 1.0g，以替代試樣，移入燒杯 (300mL)，以下，依第 4.1.1 4.2 節之步驟，與試樣並行實施相同操作。 6. 檢量線之製作：附錄 2 表 1 之每一種鎳含量範圍，準備 7 個燒杯 (300mL)，各秤取氧化鐵 ( )第 2.(8)節 1.0g 移入其中，然後，依附錄 2 表 1 所規定之鎳標準溶液添加量正

26、確加鎳標準溶液，以下依第 4.1.1(2) (6)節或第 4.1.2(2) (3)節以及第 4.2節之步驟與試樣並行操作，製作所得吸光度與鎳量之關係線，將此關係線平行移動使通過原點後作為檢量線。 附錄 2 表 1 鎳標準溶液添加量 鎳含量 %(m/m) 所使用之鎳標準溶液 鎳標準溶液添加量 mL 0.001 以 上，未 滿 0.01 B第 2(13)節 0,1,2,4,6,8,10 0.01 以上， 0.10 以下 A第 2(12)節 0,1,2,4,6,8,10 7. 計算 (1) 鎳含量之計算：自第 4.2 節及第 5 節所得之吸光度與第 6 節所製作之檢量線求得鎳量，依下式算出試樣中之鎳

27、含量。 100mAANi21= 式中， Ni ：試樣中之鎳含量 %(m/m) 1A ：試樣溶液中之鎳檢測量 (g) 2A ：空白試驗溶液中之鎳檢測量 (5)(g) m ：試樣稱取量 (g) 註 (5) 空白試驗所使用之氧化鐵 ( )中含有鎳時，應減去所秤取氧化鐵 ( )中之鎳量。 (2) 氧化鎳含量之計算：依下式，自鎳含量算出試樣中之氧化鎳含量。 Ni2726.1NiO = 式中， NiO：試樣中之氧化鎳含量 %(m/m) Ni ：與第 7(1)節相同 8. 許可差：依附錄 2 表 2 之規定。 10 CNS 5376-16, M 3014-16 附錄 2 表 2 許可差 單位： %(m/m)

28、 同一試 ,驗室內許可差 不同試驗室間許可差 D(n) 0.0122(鎳含量 )+0.00010 2.8 0.0165(鎳含量 )+0.00029 n=2 時， D(n)=2.8 n=3 時， D(n)=3.3 n=4 時， D(n)=3.6 參考：此許可差，係使用鎳含量 0.0007%(m/m)以上， 0.045%(m/m)以下之試樣求得者。 引用標準： CNS 5376 鐵礦石分析法通則 相對應國際標準 ISO9685： 1991 Iron ores Determination of nickel and /or chromium content Flame atomic absorption spectrometric method