冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法

1、冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法第1部分：重量法測(cè)定濕存水含量編制說(shuō)明（預(yù)審稿）中國(guó)鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司2019年5月冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法第1部分：重量法測(cè)定濕存水含量預(yù)審稿編制說(shuō)明1 1工作簡(jiǎn)況（包括任務(wù)來(lái)源、協(xié)作單位、主要工作過(guò)程）1.11.1 任務(wù)來(lái)源根據(jù)全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)2018年標(biāo)準(zhǔn)制（修）定計(jì)劃，YST273冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法 由中國(guó)鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司負(fù)責(zé)修訂，2018年8月21日-23日，全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)召開(kāi)了YST273冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)落實(shí)會(huì)， 會(huì)上確定了 冰晶石

2、化學(xué)分析方法和物理性能 測(cè)定方法 的修訂思路。 根據(jù)會(huì)議討論決定， 由中國(guó)鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司負(fù)責(zé)YST 273.1-XXXX冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測(cè)定方法第1部分：重量法測(cè)定濕存水含量修訂工作， 貴州省分析測(cè)試研究院， 山東南山鋁業(yè)股份有限公司等公司參與修訂工作。1.21.2 起草單位情況中國(guó)鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司 （原中國(guó)鋁業(yè)鄭州研究院）是中國(guó)輕金屬專(zhuān)業(yè) 領(lǐng)域唯一的大型科研機(jī)構(gòu)，是我國(guó)鋁鎂工業(yè)新技術(shù)、新工藝、 新材料和新裝備的重大、 關(guān)鍵 和前瞻技術(shù)的研發(fā)基地， 基礎(chǔ)研究及原創(chuàng)性技術(shù)成果的孵化與轉(zhuǎn)化基地。 主要研究領(lǐng)域包括 鋁土礦綜合利用、氧化鋁、電解鋁、 鋁用炭素

3、以及輕金屬材料。建有世界上最大的氧化鋁試 驗(yàn)基地、 具有世界先進(jìn)水平的國(guó)家大型鋁電解工業(yè)試驗(yàn)基地、 世界上唯一的鋁土礦綜合利用 試驗(yàn)基地， 擁有國(guó)內(nèi)唯一的國(guó)家鋁冶煉工程技術(shù)研究中心， 中國(guó)鋁業(yè)博士后科研工作站。 建 立了基礎(chǔ)研究、 技術(shù)開(kāi)發(fā)、擴(kuò)大試驗(yàn)、工業(yè)試驗(yàn)、工程化和產(chǎn)業(yè)化完整的鋁工業(yè)科技創(chuàng)新體 系。擁有鋁土礦處理、氧化鋁工藝、鋁用炭素和電解鋁工藝、鎂冶煉工藝、化學(xué)品氧化鋁和 輕金屬材料工藝、 輕金屬檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域的研究實(shí)驗(yàn)室， 具有完善的鋁、 鎂冶煉基礎(chǔ)理論研 究技術(shù)平臺(tái)，包括TEM、SEM、EDS、XRD、XRF、IC等在內(nèi)的大型儀器設(shè)備80余套。2004年 通過(guò)了中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心（CQ

4、C）質(zhì)量、健康安全、環(huán)境三大體系認(rèn)證。依托研究院設(shè)立的國(guó) 家輕金屬質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（鄭州輕金屬研究院檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室）主要負(fù)責(zé)我國(guó)鋁鎂及其合金12類(lèi)77種產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)、產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)仲裁等工作，多年來(lái)一直為行業(yè)提供技術(shù)支持服務(wù)， 承擔(dān)了鋁行業(yè)絕大部分分析檢測(cè)等基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的具體起草工作， 是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC226（鋁用原材料技術(shù)委員會(huì)）、ISO/TC79（輕金屬及其合金）在國(guó)內(nèi)的技術(shù)支持 單位， 是ISO/TC79/SC5、ISO/TC79/SC12主席單位， 是國(guó)家工業(yè)和信息化部確定的有色金屬 標(biāo)準(zhǔn)樣品定點(diǎn)研制單位，是全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)鋁用炭素材料工作組長(zhǎng)單位。貴州省分析測(cè)

5、試研究院 是依法設(shè)立的為社會(huì)提供公正科學(xué)數(shù)據(jù)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)， 是政 府財(cái)政全額撥款的公益型科研事業(yè)單位。創(chuàng)建于1935年9月，是由一批留學(xué)德、日等國(guó)從 海外歸國(guó)的愛(ài)國(guó)知識(shí)分子在貴州省自然科學(xué)領(lǐng)域最早建立的工科研究機(jī)構(gòu)。在1990年通過(guò)省級(jí)計(jì)量資格認(rèn)證 （CMA）2700余項(xiàng)省級(jí)計(jì)量認(rèn)證，2009年通過(guò)了國(guó)家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可（CNAS資格認(rèn)可）400多項(xiàng)，建立了一套完整的符合國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的ISO/IEC17025.2005的質(zhì)量管理體系， 成為貴州省乃至西南地區(qū)最具綜合分析研究?jī)?yōu)勢(shì)的檢測(cè)科學(xué)研究與服務(wù)機(jī) 構(gòu)之一。 現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員200多人， 具有高級(jí)職稱(chēng)20余人、 中級(jí)職稱(chēng)80余人和一批具有 博

6、士、碩士組成的年輕研究團(tuán)體。擁有HPLC、HPLC-MS、GC、GC-MS、ICP-AES、GPC、TOC、DOC FTIR等各類(lèi)儀器設(shè)備共計(jì)400余臺(tái)（件），價(jià)值近8000萬(wàn)元，實(shí)驗(yàn)室面積達(dá)20000余 平方米。 承擔(dān)并完成國(guó)家支撐計(jì)劃、863課題、國(guó)家自然基金等多項(xiàng)國(guó)家級(jí)、 省級(jí)科研項(xiàng)目。 現(xiàn)有分析測(cè)試新方法和新技術(shù)研究成果80多項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外重要期刊發(fā)表相關(guān)研究論文300余篇，參與起草和修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)十余項(xiàng)，獲得發(fā)明專(zhuān)利15項(xiàng)，出版專(zhuān)著500多篇（部）。中國(guó)鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司曾起草過(guò)YS/T 273.10-2006、YS/T 273.11-2006和YS/T 273.14-200

7、6冰晶石的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)室從事冰晶石中濕存水含量測(cè)定已經(jīng)持續(xù)多 年，積累了大量的數(shù)據(jù)和分析檢測(cè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。山東南山鋁業(yè)股份有限公司 是南山集團(tuán)重點(diǎn)骨干企業(yè)之一，1999年成功在上海證券 交易所上市。山東南山鋁業(yè)股份有限公司目前旗下?lián)碛须娏Α⒀趸X、電解鋁、鋁型材、輕 合金等多家大型子公司和分公司，形成一條從能源、電力、氧化鋁、電解鋁，到鋁型材、輕合金熔鑄、熱軋、冷軋、鋁箔的完整加工產(chǎn)業(yè)鏈。鋁業(yè)公司現(xiàn)擁有160KA、300KA和400KA三種電解槽型，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)均為國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。中心實(shí)驗(yàn)室主要檢測(cè)設(shè)備有德國(guó)OBLF公司光電直讀光譜儀、Thermo Electron corporation全鋁分析

8、儀，德國(guó)布魯克X-Ray熒光分 析儀、衍射分析儀、美國(guó)熱電的ICP、高頻紅外碳硫分析儀、美國(guó)LECO碳硫分析儀等各種儀器多臺(tái)（套） 。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有固定資產(chǎn)約人民幣4000多萬(wàn)，中心實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)用面積約9720平 方米，其中有恒溫恒濕面積730平方米。為保證儀器設(shè)備的精度和完好率，根據(jù)檢定周期， 安全操作指導(dǎo)書(shū)，各類(lèi)檢測(cè)工作都嚴(yán)格按照國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。1.31.3 主要工作過(guò)程和工作內(nèi)容2018年在銀川召開(kāi)了標(biāo)準(zhǔn)討論及任務(wù)落實(shí)會(huì)議。在立項(xiàng)階段，項(xiàng)目組就開(kāi)始廣泛進(jìn)行調(diào)研， 利用質(zhì)檢中心接受客戶委托冰晶石、電解質(zhì)樣品分析業(yè)務(wù)時(shí)，積累了冰晶石、電解質(zhì) 產(chǎn)品中濕存水含量的分析數(shù)據(jù)， 得到了目前我國(guó)冰晶石產(chǎn)品

9、中濕存水的含量分布情況。 由于 現(xiàn)在冰晶石生產(chǎn)普遍采用干法， 因此從生產(chǎn)工藝中引入水的含量較少， 一般是在存放過(guò)程中 從空氣中吸收的水分，在0.5%以下； 但也有少許企業(yè)采用濕法生產(chǎn)，濕存水的含量在1.0%1.5%之間。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果， 冰晶石的濕存水含量一般較低， 所以需要針對(duì)0.5%的含量， 提高數(shù)據(jù)的靈敏度。通過(guò)調(diào)研為標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中濕存水的含量范圍確定奠定了基礎(chǔ)。之后起 草單位根據(jù)國(guó)內(nèi)外查新，及對(duì)電解鋁工藝的研究， 制訂了試驗(yàn)方案，形成了征求意見(jiàn)稿，經(jīng) 過(guò)廣泛征求相關(guān)單位意見(jiàn)后，再根據(jù)各單位意見(jiàn)形成預(yù)審稿。1.3.11.3.1 制定編審原則1）以滿足我國(guó)鋁行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)和使用的需要為原則

10、，提高標(biāo)準(zhǔn)的適用性。2）以與實(shí)際相結(jié)合為原則，提高標(biāo)準(zhǔn)的可操作性。3）充分考慮國(guó)家法律、安全、衛(wèi)生、環(huán)保法規(guī)的要求。1.3.21.3.2 編制過(guò)程1）2018年8月召開(kāi)任務(wù)落實(shí)會(huì)，中國(guó)鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司接受起草任務(wù)。2）組建標(biāo)準(zhǔn)起草項(xiàng)目組，確定了標(biāo)準(zhǔn)編審原則，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方面的內(nèi)容，進(jìn)行了條件試 驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)的目的旨在指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題，更好地服務(wù)于工業(yè)需要。3）最后按照有色標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行整理，形成征求意見(jiàn)稿。4）廣泛進(jìn)行調(diào)研，征求意見(jiàn)等相關(guān)工作，由征求意見(jiàn)稿形成了預(yù)審稿。2 2標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)文本3 3試驗(yàn)過(guò)程3.13.1 樣品的稱(chēng)取質(zhì)量選擇由于冰晶石中的濕存水含量一般較低， 大部

11、分企業(yè)生產(chǎn)的濕存水含量在0.5%以下， 所以主要考慮在低含量的準(zhǔn)確性，原標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)取實(shí)驗(yàn)質(zhì)量為2g,在樣品不均勻的情況下，重按量值溯源系統(tǒng)分別送檢，儀器設(shè)備完好率始終保持在100%。主要儀器設(shè)備均健全了技術(shù)現(xiàn)性不好， 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在隨著稱(chēng)取質(zhì)量的上升， 重現(xiàn)性會(huì)有所改善， 但質(zhì)量太高也會(huì)導(dǎo)致在烘 干過(guò)程中， 無(wú)法完全烘干的現(xiàn)象產(chǎn)生， 稱(chēng)樣質(zhì)量直接影響最終的結(jié)果。 考慮現(xiàn)代冰晶石生產(chǎn)工藝，冰晶石產(chǎn)品的濕存水絕大部分為0.1000.300，選取了樣品1#（水分含量在0.200左右）進(jìn)行試驗(yàn)，分別在稱(chēng)取2g、5g、10g樣品質(zhì)量時(shí)對(duì)測(cè)定11遍的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。其濕存水結(jié)算的結(jié)果如表1所示。表1稱(chēng)取質(zhì)量對(duì)濕存水

12、計(jì)算結(jié)果的影響稱(chēng)取質(zhì)量序號(hào) 2g5g10g10.2390.2010.20820.2550.2010.21530.2270.2120.21840.2640.2090.21250.2600.2090.21160.2430.2160.21670.2570.2200.21380.2330.2050.21290.2500.2060.209100.2420.2170.211110.2330.2090.210平均值（%0.2460.2100.212標(biāo)準(zhǔn)偏差（%0.0120.00640.0031從表1可以看出，稱(chēng)取2g樣品時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差要遠(yuǎn)大于稱(chēng)取5g和10g，分析誤差較大。由于工廠生產(chǎn)過(guò)程中各種因素，最終生產(chǎn)

13、的產(chǎn)品不可能達(dá)到完全均勻，在稱(chēng)樣量較少的情況下對(duì)樣品的結(jié)果影響較大。由于5g和10g的結(jié)果相差不大，考慮到稱(chēng)取5g時(shí)，樣品使用量相對(duì)偏小，所以選取5g為最佳稱(chēng)樣量。3.23.2 方法精密度試驗(yàn)對(duì)3份含水量不同的冰晶石樣品進(jìn)行濕存水的測(cè)定，其11遍測(cè)定結(jié)果如下：表2精密度實(shí)驗(yàn)序號(hào)樣品編號(hào)2#3#4#10.0910.5291.25120.1060.5111.24930.0900.5171.28040.0900.5131.26550.0990.5081.28760.0900.5221.26470.1040.5181.29180.0910.5021.30690.0960.5191.310100.101

14、0.5031.273110.1040.5031.348平均值（%0.0970.5131.284標(biāo)準(zhǔn)偏差（%0.00640.00870.029相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（%6.601.702.25從表2可以看出本方法重復(fù)性良好。4 4 參與起草單位的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況4.14.1 貴州省分析測(cè)試研究院4.1.14.1.1 樣品質(zhì)量的選擇稱(chēng)樣質(zhì)量直接影響最終的結(jié)果，考慮現(xiàn)代冰晶石生產(chǎn)工藝，冰晶石產(chǎn)品的濕存水絕大部分為0.100%0.300%，選取了樣品1#（水分含量在0.200%左右）進(jìn)行試驗(yàn)，分別在稱(chēng)取2g、5g、10g樣品質(zhì)量時(shí)對(duì)測(cè)定11遍的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。其濕存水結(jié)算的結(jié)果如表3所示。表3稱(chēng)取質(zhì)量對(duì)濕存水計(jì)算結(jié)果

15、的影響稱(chēng)取質(zhì)量/g序號(hào)號(hào)、2g5g10g10.2290.2010.21220.2700.2030.22030.2520.1980.20840.2330.2060.20450.2300.2090.20560.2810.2050.20870.2350.2040.20380.2410.2030.20990.2360.2060.205100.2530.2090.212110.2620.2000.208平均值（%）0.2470.2040.208標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）0.0180.00350.0048從表3可以看出，稱(chēng)取2g樣品時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差要遠(yuǎn)大于稱(chēng)取5 g和1 0 g， 分 析 誤 差 較 大 。由于工廠生產(chǎn)過(guò)

16、程中各種因素，最終生產(chǎn)的產(chǎn)品不可能達(dá)到完全均勻，在稱(chēng)樣量較少的情況下對(duì)樣品的結(jié)果影響較大。由于5g和10g的結(jié)果相差不大，考慮到稱(chēng)取5g時(shí)，樣品使用量相對(duì)偏小，所以選取5g為最佳稱(chēng)樣量。4.1.24.1.2 精密度試驗(yàn)對(duì)3份含水量不同的冰晶石樣品進(jìn)行濕存水的測(cè)定，其11遍測(cè)定結(jié)果如下:表4精密度實(shí)驗(yàn)樣品編號(hào)濕存水含量7%-.2#3#4#10.1060.4851.20620.1060.4911.27830.1050.5011.20840.1080.4881.22150.0990.5021.22560.1110.4921.23570.1050.4821.24080.1020.5021.24990.

17、0960.4881.293100.1100.4801.296110.1030.4931.242平均值（%）0.1050.4911.245標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）0.00450.00780.032相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）4.281.592.57從表4可以看出本方法重復(fù)性良好。4.1.34.1.3 結(jié)論實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)實(shí)際樣品大量分析的基礎(chǔ)上，確定了稱(chēng)樣量為5g為最佳稱(chēng)樣量的冰晶石濕存水的測(cè)定方法。實(shí)驗(yàn)方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.594.28之間。說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的精密度試驗(yàn)比較理想。4.24.2 山東南山鋁業(yè)股份有限公司4.2.14.2.1 樣品質(zhì)量的選擇按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告的步驟對(duì)稱(chēng)樣質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。表5稱(chēng)取質(zhì)量對(duì)濕存水計(jì)

18、算結(jié)果的影響-稱(chēng)取質(zhì)量序號(hào)j _2g5g10g10.2410.1920.19320.2050.2180.20230.2600.2140.23040.1850.1980.19850.2000.2300.21360.2000.2260.20970.2390.2180.22180.2250.2060.20690.2370.2240.221100.2420.2340.214110.2580.2260.217平均值（%0.2490.2170.211標(biāo)準(zhǔn)偏差（%0.0250.0130.011從表5中可以看出，稱(chēng)取2g樣品時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差要遠(yuǎn)大于稱(chēng)取5g和10g,分析誤差較大。由于5g和10g的結(jié)果相差不大，考

19、慮到稱(chēng)取5g時(shí)，樣品使用量相對(duì)偏小，所以選取5g為最佳稱(chēng)樣量。同意實(shí)驗(yàn)報(bào)告中關(guān)于稱(chēng)樣量的結(jié)論。4.2.24.2.2 精密度試驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告中規(guī)定的分析方法，對(duì)不同濕存水含量的冰晶石樣品進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表6：表6精密度實(shí)驗(yàn)序號(hào)2#3#4#10.0980.5261.25120.0960.5161.24930.1100.5181.28040.1040.5231.26550.1020.5241.28760.0980.5161.26470.1000.5091.29180.0990.5121.30690.1060.5171.310100.1020.5111.273110.0990.5201.348平均

20、值（%0.1010.5171.290標(biāo)準(zhǔn)偏差（%0.00410.00550.022相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（%4.061.061.714.2.34.2.3 結(jié)論該實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)實(shí)際樣品大量分析的基礎(chǔ)上，確定了稱(chēng)樣量為5g為最佳稱(chēng)樣量的冰晶石濕存水的測(cè)定方法。該實(shí)驗(yàn)的精密度試驗(yàn)比較理想。建議推薦本方法為冰晶石中濕存水含量的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析方法。5 5 修訂內(nèi)容5.1除去“表皿”的使用；5.2將稱(chēng)取試樣質(zhì)量2g，改為5g;5.3規(guī)定了使用的稱(chēng)量瓶恒重；5.4增加了分析天平感量的要求；5.5將稱(chēng)取質(zhì)量精確至0.001g，改為精確至0.0001g；5.6將原標(biāo)準(zhǔn)試樣干燥過(guò)程改為冷卻至恒重；5.7修改了計(jì)算結(jié)果有效數(shù)字的保留要求5.8根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)規(guī)則將文本進(jìn)行了編輯性整理。6 6 標(biāo)準(zhǔn)的水平分析