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石墨化学分析方法

时间:2007-5-14 浏览:1435次
石墨化学分析方法
   
标准名称 石墨化学分析方法
标准类型 中华人民共和国国家标准
标准号 GB/T 3521-95
代替标准号 代替GB 3521-83
标准发布单位 国家技术监督局
标准正文
1  主题内容与适用范围 

   本标准规定了石墨化学分析用试剂、仪器、分析步骤、结果计算和允许差。 

   本标准适用于天然石墨产品水分、挥发分、灰分、固定碳、硫和酸溶铁的分析。 

 

2  引用标准 

   GB/T 3518磷片石墨 

   GB/T 3519微晶石墨 

 

3  一般规定 

3.1  按GB/T 3518和GB/T 3519规定的取样方法取得的送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  除水分测定试样外,其余分析项目皆应将试样在105 ̄110℃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,铁的滴定分析应进行对照试验,并对 

所测结果进行校正。 

3.5  高纯石墨的计算结果表示至三位小数,其余各项的计算结果表示至两位小数。 

 

4  水分测定方法 

4.1  方法提要 

   将试样在105 ̄110℃下烘干,使附着水挥发,根据挥发量计算水分百分含量。 

4.2  仪器 

4.2.1  烘箱或其他同等性能的仪器:工作温度为105 ̄110℃; 

4.2.2  天平:感量0.1mg。 

4.3  分析步骤 

    称取1 ̄2g未经干燥的试样,放入已烘干至恒重的磨口称量瓶中,置于105 ̄110℃的烘箱中。打开 

盖子,烘1 ̄2g,取出称量瓶,加盖,置于干燥器中冷至室温,称量。再放入烘箱中烘30min,取出,冷却, 

称量。如此反复,直至恒重。以最后一次数据为准。 

4.4  结果计算 

    水分百分含量按式(1)计算: 

                              m0-m 

                      x1=─────×100…………………… (1) 

                               m0 

式中:x1──水分百分含量,%; 

     m0──干燥前试样的质量,g; 

     m ──干燥后试样的质量,g。 

 

5  挥发分测定方法 

5.1  氮气保护法(仲裁法) 

5.1.1  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。 

5.1.2  仪器设备及材料 

5.1.2.1  天平:感量0.1mg。 

5.1.2.2  热解炉:带气路系统的方管炉(见图1),工作温度950±20℃。 

5.1.2.3  石英舟:装样量为0.5 ̄1g。 

5.1.2.4  氮气:高纯氮(99.995%)可直接使用;纯氮(99.9%)需经净化后使用。 

5.1.3  分析步骤 

    称取0.5 ̄1g试样于已恒重的石英舟中,将石英舟置于托盘中,放入已升温至950℃并已通放稳定 

氮气流(约200mL/min)的热解炉炉口处,关上炉门,预热1 ̄2min,将托盘推入高温带,开始计时。灼热 

7min  后将托盘移至炉口,冷却约2min后取出,置于干燥器中冷至室温,称量。 

5.2  箱式高温炉法 

5.2.1  方法提要 

     试样经高温灼热,使其中的挥发性物质分解逸出,该灼烧失量即为挥发分。 

5.2.2  仪器设备及材料 

5.2.2.1  天平:感量0.1mg。 

5.2.2.2  箱式高温炉:最高温度不低于1 000℃。 

5.2.2.3  双盖瓷坩埚。 

5.2.2.4  坩埚架:材质为不锈钢丝网。 

5.2.3  分析步聚 

    准确称取1g试样,均匀地平匍在已恒重的双盖瓷坩埚底部,将坩埚放在坩埚架上,盖上双盖,置于 

箱式高温炉中,关严炉门。对于固定碳含量不小于98%的试样,于400×20℃下灼烧1h,对于固定碳含 

量小于98%的试样于950±20℃下灼烧7min。从坩埚送入炉中开始记时,试样放入炉中后在3min内 

炉温应升至950±20℃,否则此结果作废。 

    灼烧后,迅速取出坩埚冷却1 ̄2min,再移入干燥器中冷却至室温,称量。 

5.3  结果计算 

    挥发分百分含量按式(2)计算: 

                      m - m1 

                  x2=────×100……………………(2)   

                        m 

式中:x2──挥发分百分含量,%; 

      m ──灼烧前干燥试样的质量,g; 

      m1──灼烧后试样的质量,g。 

6  灰分测定方法 

6.1  方法提要 

   试样经高温灼烧,使石墨和挥发物完全逸出后所得到的残余物,即为灰分。 

6.2  仪器设备及材料 

6.2.1  天平:感量为0.1mg和0.01mg; 

6.2.2  热解炉:带有气路系统的方管炉(见图1)或箱式高温炉。 

6.2.3  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 ̄3g。 

6.3  分析步骤 

     称取0.3 ̄1g(高纯石墨称取1 ̄2g)试样置于已恒重的样舟中,将样舟放入已升温至900 ̄1 000℃ 

的热解炉中,预热1min后推入高温带,引入氧气流或空气流,灼烧至无墨色斑点,取出称冷后 

量。如此反复,直至恒重。 

6.4  结果计算 

    灰分百分含量按式(3)计算: 

                          m2 

                      x3=── ×100……………………(3) 

                           m 

式中:x3──灰分百分含量,%; 

      m ──灼烧前干燥试样的质量,g; 

      m2──灼烧后残余物的质量,g。 

 

7  固定碳测定方法──间接定碳法 

7.1  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。 

7.2  结果计算 

7.2.1  高、中、低碳石墨固定碳百分含量按式(4)计算: 

 

                         x4=100%-x2-x3 ……………………(4) 

式中:x4── 固定碳百分含量,%; 

      x2── 挥发分百分含量,%; 

      x3── 灰分百分含量,%。 

7.2.2  高纯石墨固定碳百分含量按式(5)计算: 

 

                          x5=100%-x3 …………………… (5) 

式中:x5──固定碳百分含量,%; 

      x3──灰分百分含量,%。 

 

8  硫的测定方法 

8.1  方法提要 

    试样在1 200 ̄1 250℃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, 

并导入碘化钾淀粉吸收液中,用碘酸钾滴定。反应式为: 

                        KIO3+5KI+6HCl=3I2+6KCl+3H2O 

                        SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI 

8.2  试剂 

8.2.1  盐酸溶液〔1.5%(V/V)〕:将15mL盐酸(HCl,密度1.19)用水衡释至1L。 

8.2.2  磺酸钾标准溶液:0.088 8g/L。 

      准确称取0.088 8g碘酸钾(KIO3)基准试剂溶于水中,移入1 000mL容量瓶中,衡释至刻度。贮存 

于棕色瓶中,此为1mL溶液相当于0.04mg硫。 

8.2.3  淀粉-碘化钾溶液:称取2g可溶性淀粉于50mL水中使其成湖状,在搅拌下将湖状物加到 

150mL沸水中,煮沸1 ̄2min,冷却后加入6g碘化钾(KI)。 

8.2.4  硫标样:用艾士卡法测定过硫含量的焦炭。 

8.3  仪器:定硫装置见图2。 

8.4  分析步骤 

8.4.1  装置严密性检查:迅速升高炉温至1 200 ̄1 250℃,通入氧气或空气,调节流速0.7 ̄0.8L/min, 

检查装置无漏气现象,方可进行试验。 

8.4.2  试样测定:在定硫杯中加入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,用同样方法朽制一份参比溶液,做判别终点用。通气4 ̄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。 

    称取0.2 ̄1g试样(视硫含量多少而定),放入已灼烧过的瓷舟中,用无硫金属钩将该瓷舟迅速推入 

燃烧管中,立即堵塞管口,有1 200 ̄1 250℃下进行通气燃烧,通气速度以每分钏80 ̄100个气泡为宜。         

当气体进入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1 ̄2min不变为终点。 

8.4.3  校正系数的测定:准确称取1g硫标样于已灼烧过的瓷舟中,以下按8.4.2条进行。 

8.5  结果计算 

8.5.1 校正系数按式(6)计算: 

                         m5 ×A 

                    F=───── ……………………(6) 

                           V0 

式中:F──校正系数,即1.00mL磺酸钾溶液相当于硫的质量,μg/mL; 

      m5──硫标样质量,g; 

      A──硫标样的含硫量,μg/g; 

      V0──消耗碘酸钾标准溶液的体积,mL。 

8.5.2  硫的百分含量按式(7)计算: 

                    VF×10[-6] 

                x6= ─────×100……………………(7) 

                        m 

式中:x6──试样中硫的百分含量,%; 

      V──试样消耗碘酸钾标准溶液的体积,mL; 

      F──校正系数,μg/mL; 

      m──干燥试样的质量,g。 

9  酸溶铁的测定方法(以Fe%计) 

9.1  磺基水杨酸比色法(仲裁法) 

9.1.1  方法提要 

    在pH8 ̄10.5的氨性溶液中,三价铁与磺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。 

9.1.2  试剂 

9.1.2.1  盐酸:密度1.19,1+1。 

9.1.2.2  氨水:1+1。将1体积氨水与同体积的水混匀。 

9.1.2.3  铁标准溶液 

   a.配制:准确称取高纯(或光谱纯)三氧化二铁1.4297g,加盐酸(1+1)50mL,溶解后移入 

1 000mL容量瓶中,用水衡释至刻度,摇匀。此溶液每毫升含铁1mg(1 mgFe/mL),此为溶液A。 

   准确吸取溶液A10.0mL,放于250mL容量瓶中,用水衡释至刻度,摇匀。此溶液每毫升含铁 

0.04mg(0.04mgFe/mL),此为溶液B。 

   b.工作曲线的绘制,准确量取0.0,1.0,3.0,5.0,7.0,10.0,15.0,20.0mL铁标准溶液B(相当于 

0.00,0.04,0.12,0.20,0.28,0.40,0.60,0.80mg的铁),分别放入100mL容量瓶中,加入2mL磺基 

水杨酸溶液,摇匀。滴加氨水,使溶液颜色由紫色变黄色并过量4mL,用水稀释至刻度,摇匀。放置 

10min。用1cm比色皿在波长为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。 

9.1.2.4  磺基水杨酸溶液:200g/L。 

9.1.2.5  硫氰酸铵溶液:100g/L。 

9.1.3  仪器:分光光度计或其他同等性能的仪器。 

9.1.4  分析步骤 

     称取0.5g(含铁量低于0.5%时,可取1 ̄3g)试样,置于150mL烧杯中,用少量水润湿试样,加入 

25mL盐酸(密度1.19),搅拌,使试样完全浸入酸中,盖上表皿,放在电热板上,保持微沸20min,取下, 

用水洗涤表皿和杯壁,称冷,用中速定性滤纸过滤于250mL容量瓶中,用热水洗涤至无铁离子(以硫氰 

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。 

      用移液管吸取10mL试样溶液于100mL容量瓶中,加2mL磺基水杨酸溶液,摇匀。以下操作步骤 

同9.1.2.3.b。 

9.1.5  结果计算 

酸溶铁的百分含量按式(8)计算: 

                         c · n 

                    x7=───────×100 ……………………(8) 

                       m × 1 000 

式中:x7──试样中酸溶铁的百分含量,%; 

      c──在工作曲线上查得的100mL比色溶液中铁的含量,mg; 

      n──试样溶液的总体积与分取试样溶液的体积之比; 

      m──试样的质量,g。                             

9.2  硫代硫酸钠容量法 

9.2.1  方法提要 

    在微酸性溶液中(pH=1.5 ̄2.0)加入碘化钾,使三价铁还原为二价铁,生成的游离碘以淀粉溶液 

为指示剂,用硫代硫酸钠溶液滴至蓝色消失为终点,反应式如下: 

            2Fe[3+]+2I[-]=3Fe[2+]+I2 

            2S2O[2-]6+S4O[2-]6+2I[-] 

9.2.2  试剂 

9.2.2.1  碘化钾; 

9.2.2.2  盐酸:密度1.19。1+1。 

9.2.2.3  碳酸钠饱和液。 

9.2.2.4  硫代硫酸钠标准溶液:c(Na2S2O3)+0.05moL/L。 

  a.配制:称取13g硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶于1L水中,缓缓煮沸10min,冷却,放置两周后过滤备用。 

  b.标定:称取0.075g于120℃烘至恒重的基准重铬酸钾,称准至0.0001g,置于碘量瓶中,溶于 

25mL水中,加2g碘化钾及20mL硫酸溶液(20%),摇匀,加塞,于暗处放置10min,加150mL水,用 

配制好的硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色,加2mL淀粉指示液,继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色,同 

时作空白试验。 

   硫代硫酸钠标准溶液浓度按式(9)计算: 

                                        m4 

                   c(Na2S2O3)=──────────……………………(9) 

                                (V1-V2)×0.049 03 

式中:c(Na2S2O3)──硫代硫酸钠标准溶液之物质的量浓度,mol/L; 

        m4 ── 重铬酸钾的质量,g; 

        V1── 消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL; 

        V2──空白试验消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL; 

      0.049 03──与1.00mL硫代硫酸钠标准溶液〔c(Na2S2O3)=1.000mlo/L〕相当的,以克表示 

                  的重铬酸钾的质量。 

9.2.2.5  硫酸溶液:20%。 

      将20mL浓硫酸缓缓注入100mL水中,冷却,摇匀。 

9.2.2.6  淀粉指示液:10g/L。 

      称取1.0g可溶性淀粉于5mL水中,使其成糊状。在搅拌下将糊状物加到90mL沸水中,微沸 

1 ̄2min,冷却,稀释至100mL,使用期为两周。 

9.2.3  分析步骤 

      称取1 ̄3g(视铁含量多少而定)试样,置于200mL高型烧杯中,用少许水润湿,加入25mL盐酸 

(密度1.19)搅拌,使试样完全浸入酸中,盖上表皿,于电热板上微沸20min,取下,用水洗涤表皿和杯 

壁,用中速定性滤纸过滤于250mL碘量瓶中,用热水洗涤至无铁离子(以硫氰酸铵溶液检查,无红色)。 

弃去残渣与滤纸。若体积超过100mL,应蒸发浓缩。 

    用碳酸钠饱和溶液和(1+1)盐酸溶液将试液调至微酸性(pH=1.5 ̄2),加2g碘化钾,摇匀,加 

塞,于暗处放置10min,加2mL淀粉指示液,用硫代硫酸钠溶液滴定至蓝色完全消失,同时做空白试验。 

9.2.4  结果计算 

    酸溶铁的百分含量按式(10)计算: 

                         c(Na2S2O3)×(V1-V2)×55.85  

                    x8=──────────────×100 ……………………(10) 

                               m  × 1 000 

 

式中:    x8──试样中酸溶铁的百分含量,%; 

   c(Na2S2O3)──硫代硫酸钠标准溶液之物质的量浓度,mol/L; 

        V1 ──消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL; 

        V2 ──空白试验消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL; 

       55.85──与1.00mol硫代硫酸钠标准溶液〔c(Na2S2O3)=1.00mol/L〕相当的,以克表示的铁 

                的质量; 

          m──试样的质量,g。 

 

10  允许差 

    两平行测定结果之间的允许差应符合下表的规定,以下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。 

 

                                                                  % 

───────────────────┬────────────────── 

                                      │               允   许   差      

               分析项目               ├──────────┬─────── 

                                      │      同实验室      │ 不同实验室 

──────┬────────────┼──────────┼─────── 

   水 分    │ ≤1.50                 │        0.10        │    0.15 

──────┼────────────┼──────────┼─────── 

            │ >1.50                 │        0.20        │    0.25 

            ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ <0.20                 │        0.03        │    0.05 

            ├────────────┼──────────┼─────── 

    挥发分  │ 0.20 ̄0.50             │        0.05        │    0.10 

            ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ 0.50 ̄1.00             │        0.10        │    0.15 

            ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ 1.00 ̄2.00             │        0.15        │    0.20 

            ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ >2.00                 │        0.20        │    0.25 

──────┼────────────┼──────────┼─────── 

            │ <2.00                 │        0.10        │    0.20 

            ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ 2.00 ̄10.00            │        0.20        │    0.30  

     灰  分 ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ 10.00 ̄30.00           │        0.40        │    0.50 

            ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ >30.00                │        0.60        │    0.70 

──────┼────────────┼──────────┼─────── 

            │ >0.50                 │        0.10        │    0.15 

      硫    ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ ≤0.50                 │        0.05        │    0.07 

──────┼────────────┼──────────┼─────── 

            │ <1.00                 │        0.05        │    0.10 

   酸溶铁   ├────────────┼──────────┼─────── 

 (以Fe%计) │ 1.00 ̄2.50             │        0.10        │    0.15 

            ├────────────┼──────────┼─────── 

            │ >2.50                 │        0.15        │    0.20 

──────┴────────────┴──────────┴─────── 

 

附加说明: 

本标准由国家建筑材料工业局提出。 

本标准由山东南墅石墨矿归口。 

本标准由国家建筑材料工业局咸阳非金属矿研究所、山东南墅石墨矿负责起草。 

本标准主要起草人刘幼红、蒋克平。
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