Y -S-T 273.11-2023 冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法 第11部分：元素含量的測定 X射線熒光光譜法 （正式版）

ICS71.100.10CCSH30YS中華人民共和國有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代替YS/T273.11-2006、YS/T273.14-2008、YS/T273.15-2012Methodsforchemicalanalysisandphysicalpropertiestestofcryolite—Part11:DeterminationofelX-rayfluorescencespectrometricmethod2023-12-20發(fā)布IYS/T273.11—2023本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是YS/T273《冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法》的第11部分。YS/T273已經(jīng)發(fā)布了——第1部分：濕存水含量的測定重量法；——第2部分：燒減量的測定；——第3部分：氟含量的測定；——第4部分：鋁含量的測定EDTA滴定法；——第5部分：火焰原子吸收光譜法測定鈉含量；——第6部分：二氧化硅含量的測定鉬藍(lán)分光光度法；——第7部分：鄰二氮雜菲分光光度法測定三氧化二鐵含量；——第8部分：硫酸根含量的測定硫酸鋇重量法；——第9部分：五氧化二磷含量的測定鉬藍(lán)分光光度法；——第10部分：重量法測定游離氧化鋁含量；——第11部分：元素含量的測定X射線熒光光譜法；——第12部分：火焰原子吸收光譜法測定氧化鈣含量；——第13部分：試樣的制備和貯存；——第16部分：鋰含量的測定火焰原子吸收光譜法；——第17部分：元素含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法。本文件代替YS/T273.11-2006《冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法第11部分：X射線熒光光譜分析法測定硫含量》、YS/T273.14-2008《冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法第14部分：X射線熒光光譜分析法測定元素含量》和YS/T273.15-2012《冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法第15部分：X射線熒光光譜分析(壓片)法測定元素含量》，與YS/T273.11-2006、YS/T273.14-2008和YS/T273.15-2012相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：a）更改了范圍（見第1章，2006年版的第1章）；b）刪除了X射線熒光光譜分析法測定硫含量（見YS/T273.11-2006的第2章～第9章）；c）增加了熔融法（見第4章）；d）增加了“無水偏硼酸鋰”作為熔劑（見4.2.1）；e）更改了“樣品”（見4.4，YS/T273.14-2008的第5章）；f）更改了樣品與熔劑的混合方式及比例（見4.5.2，2006年版YS/T273.14的6.4.1）；g）增加了無水偏硼酸鋰的熔融溫度（見4.5.3.1h）增加了“壓片法”（見第5章）；i）增加了“鑲邊墊襯材料”（見5.2.1）；j）更改了“樣品”（見5.4，YS/T273.15-20012的第6章）；k）增加了“推薦的研磨時(shí)間”（見5.5.3.1l）增加了樣片測量次數(shù)的要求（見5.5.3.3m)增加了“試驗(yàn)報(bào)告”（見第6章）。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。YS/T273.14—2023本文件由全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC243）提出并歸口。本文件起草單位：中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司、多氟多新材料股份有限公司、島津企業(yè)管理（中國）有限公司、中鋁山西新材料有限公司、國標(biāo)（北京）檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司、通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)（天津）有限公司。本文件主要起草人：劉靜、彭展、葉文豪、馬慧俠、冀然、王宜權(quán)、趙偉、崔軍峰、辛麗霞、于磊、宋永清、楊琛、楊宇紅、郭麗娜、陳清。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：——1987年首次發(fā)布為GB8154.11-87《天然和人造冰晶石中硫量的測定X射線熒光光譜分析法》；——1994年第一次修訂為YS/T273.11-1994《天然和人造冰晶石中硫量的測定X射線熒光光譜分——2006年第二次修訂為YS/T273.11-2006《冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法第11部分：X射線熒光光譜分析法測定硫含量》；——本次為第三次修訂，修訂時(shí)并入了YS/T273.14-2008《冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法第14部分：X射線熒光光譜分析法測定元素含量》和YS/T273.15-2012《冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法第15部分：X射線熒光光譜分析(壓片)法測定元素含量》的內(nèi)容（YS/T273.14-2008所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：2008年首次發(fā)布為YS/T273.14-2008；YS/T273.15-2012所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：2012年首次發(fā)布為YS/T273.15-2012）。YS/T273.11—2023冰晶石作為鋁電解生產(chǎn)中的重要原料。在鋁工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系中，冰晶石檢測方法系列標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的部分，在保證冰晶石質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。該系列方法標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)于冰晶石生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、分析比對、電解鋁生產(chǎn)等領(lǐng)域，為我國鋁工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐。其中冰晶石的元素含量會(huì)直接影響鋁錠的質(zhì)量以及鋁電解的電流效率，因此建立一種能夠快速、準(zhǔn)確測量冰晶石中各元素含量的方法十分重要X-射線熒光光譜分析法具有自動(dòng)化程度高、分析速度快、制樣簡單、一次測量可得到多種元素含量等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)眾多企業(yè)使用X-射線熒光光譜法對冰晶石元素含量進(jìn)行分析檢測。YS/T273為《冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法》系列標(biāo)準(zhǔn)包含了濕存水、燒減量、氟、鋁、鈉、二氧化硅、三氧化二鐵、硫酸根、五氧化二磷、游離氧化鋁、鋰等指標(biāo)的測定。其中關(guān)于X射線熒光光譜分析方法共有三部分內(nèi)容：YS/T273.11-2006、YS/T273.14-2008和YS/T273.15-2012。YS/T273.11-2006僅測量硫一種元素，這與高效率的X射線熒光光譜分析方法發(fā)展趨勢不符，因此本次修訂刪除了該方法。YS/T273.14-2008為熔融法測量冰晶石中的元素含量，YS/T273.15-2012為壓片法測量冰晶石中的元素含量，兩部分標(biāo)準(zhǔn)使用的儀器相同，測量的元素種類完全重合，因此本次修訂對兩部分內(nèi)容進(jìn)行了合并。修訂后的YS/T273.11由兩種測量方案組成，即YS/T273.14-2008部分轉(zhuǎn)化為熔融法；YS/T273.15-2012部分轉(zhuǎn)化為壓片法。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)更加簡潔，易于操作，進(jìn)一步規(guī)范和完善了我國的冰晶石分析檢測標(biāo)準(zhǔn)體系。1YS/T273.11—2023冰晶石化學(xué)分析方法和物理性能測定方法第11部分：元素含量的測定X射線熒光光譜法本文件規(guī)定了冰晶石中元素含量的測定方法。本文件適用于冰晶石中氟、鋁、鈉、二氧化硅、三氧化二鐵、硫酸根、五氧化二磷、氧化鈣含量的測定。測定范圍見表1。表1測定范圍%FFeOPO2規(guī)范性引用文件下列文件的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4熔融法4.1原理試樣用硼酸鋰熔劑熔融，加少量溴化鋰（或碘化銨）作脫模劑。在熔樣機(jī)中熔融，制成玻璃樣片，用X射線熒光光譜儀測量樣片中各元素的熒光X射線強(qiáng)度，建立校準(zhǔn)曲線，使用校準(zhǔn)方程進(jìn)行元素間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)校正，由校準(zhǔn)曲線求出樣品中各元素含量。4.2試劑或材料除非另有說明，在分析中僅使用確認(rèn)為分析純的試劑和符合GB/T6682規(guī)定的二級水。4.2.1熔劑：無水四硼酸鋰和偏硼酸鋰混合熔劑（質(zhì)量比為67:33）。4.2.2無水偏硼酸鋰：于700℃灼燒2h后，置于干燥器中備用。4.2.3脫膜劑：溴化鋰飽和溶液或碘化銨溶液(300g/L)。4.2.4標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：宜選擇有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)量應(yīng)大于5個(gè)，且每個(gè)元素的含量范圍都應(yīng)具有一定梯度。4.2.5監(jiān)控樣片：監(jiān)控樣片應(yīng)是穩(wěn)定的玻璃片，含有所有校準(zhǔn)元素，其濃度應(yīng)使其計(jì)數(shù)率的統(tǒng)計(jì)誤差小于或等于校準(zhǔn)元素的計(jì)數(shù)率統(tǒng)計(jì)誤差。2YS/T273.11—20234.3儀器設(shè)備4.3.1波長色散X射線熒光光譜儀：端窗銠靶X射線管。4.3.2熔樣機(jī)：自動(dòng)火焰熔樣機(jī)、高頻電感熔樣機(jī)或其他類型熔樣機(jī)，溫度不低于1100℃,且可控制溫度，控溫精度±15℃。4.3.3烘箱：可控溫度110℃±5℃。4.3.4鉑-金合金坩堝（95%Pt＋5%Au）。4.3.5鉑-金合金鑄模（95%Pt＋5%Au）：鑄模材料厚度約1mm，使其不易變形。坩堝和鑄模也可合二為一。試樣在坩堝中熔融后直接成型時(shí)，坩堝底面內(nèi)壁應(yīng)平整光滑。4.4樣品樣品要求粒度應(yīng)小于125μm，預(yù)先在110℃±5℃的烘箱（4.3.3）中干燥2h，置于干燥器中，冷卻至室溫后備用。4.5試驗(yàn)步驟4.5.1平行試驗(yàn)平行做兩份試驗(yàn)，取其平均值。4.5.2試料將樣品(4.4)和熔劑(4.2.1)按照合適的比例準(zhǔn)確稱量于鉑-金合金坩堝（4.3.4）中，攪拌均勻后，加入1滴脫模劑（4.2.3）。推薦的樣品稱量質(zhì)量為1.0000g±0.0001g，樣品與熔劑的質(zhì)量為1:7～1:8，熔劑的稱量誤差不大于±0.0001g。4.5.3樣片制備±15℃。以無水偏硼酸鋰為熔劑進(jìn)行熔融時(shí)，min。熔融過程要轉(zhuǎn)動(dòng)坩堝，使粘在坩堝壁上的熔珠和樣品進(jìn)入熔融體中，并使熔融物混勻。4.5.3.2將坩堝內(nèi)熔融物（4.5.3.1）傾入已預(yù)熱的鉑-金合金鑄模（4.3.5）中，將鑄模移離火焰，冷卻后，將已成型的玻璃樣片與鑄模剝離。樣片在坩堝中熔融后直接成型的應(yīng)在冷卻前搖動(dòng)坩堝，趕出氣泡。成型后的玻璃樣片應(yīng)均勻透明，表面光滑，無氣泡，無析晶。4.5.3.3在玻璃樣片非測量面貼上標(biāo)簽，置于干燥器內(nèi)保存。4.5.4校準(zhǔn)4.5.4.1推薦的測量條件見附錄A。4.5.4.2將選定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（4.2.4）按4.5.3制備成校準(zhǔn)樣片。按照選定的測量條件測定各元素的熒光強(qiáng)度，以y軸表示熒光凈強(qiáng)度，x軸表示質(zhì)量濃度來繪制校準(zhǔn)曲線，并根據(jù)校準(zhǔn)曲線情況選取理論α系數(shù)或基本參數(shù)法校正元素間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)。4.5.4.3對有譜線重疊干擾的元素，需進(jìn)行譜線重疊干擾校準(zhǔn)。4.5.4.4使用監(jiān)控樣片（4.2.5）建立儀器漂移校準(zhǔn)。漂移校準(zhǔn)應(yīng)與校準(zhǔn)曲線同步建立，以保證漂移校準(zhǔn)的有效性。4.5.5測量3YS/T273.11—2023啟動(dòng)分析程序，測量與待測樣片同時(shí)制備的標(biāo)準(zhǔn)樣片，若標(biāo)準(zhǔn)樣片中元素的分析結(jié)果滿足表2規(guī)定的重復(fù)性要求，則進(jìn)行測量；若不能滿足重復(fù)性要求，則需要測量監(jiān)控樣片（4.2.5），進(jìn)行儀器漂移校準(zhǔn)，或重新建立校準(zhǔn)曲線，直至滿足重復(fù)性要求后，再進(jìn)行測量。4.6試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理根據(jù)待測元素的熒光X射線強(qiáng)度，由工作曲線計(jì)算出各待測元素的含量。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)wx表示（X表示待測元素）。當(dāng)wx≥1.00時(shí)，計(jì)算結(jié)果表示到小數(shù)點(diǎn)后兩位；當(dāng)wx＜1.00時(shí)，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。數(shù)值修約按GB/T8170的規(guī)定執(zhí)行。4.7精密度4.7.1重復(fù)性在重復(fù)性條件下獲得兩次獨(dú)立測試結(jié)果的測定值，在以下給出的平均值范圍內(nèi)，這兩次測試結(jié)果的絕對差值不超過重復(fù)性限（r），超過重復(fù)性限（r）的情況不超過5％，重復(fù)性限（r）按表2數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法或外延法求得。表2重復(fù)性限%wx重復(fù)性限（r）wx重復(fù)性限（r）FFeOPO4.7.2允許差實(shí)驗(yàn)室間分析結(jié)果的差值不大于表3所列允許差。%表3允許差%wxwxFPO4YS/T273.11—2023表3允許差（續(xù)）%wxwxPO>0.010～0.10>0.10～0.60FeO>0.10～0.50>0.050～0.10>0.50～1.005粉末壓片法5.1原理按一定比例將樣品和分散劑混合、研磨，加壓制成測量樣片，用X射線熒光光譜儀測量樣片中各元素的熒光X射線強(qiáng)度，建立校準(zhǔn)曲線，使用校準(zhǔn)方程進(jìn)行元素間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)校正，由校準(zhǔn)曲線求出樣品中各元素含量。5.2試劑或材料5.2.1鑲邊墊襯材料：硼酸（分析純）、鋁環(huán)、聚乙烯環(huán)等。5.2.2無水乙醇：分析純。5.2.3丙酮：分析純。5.2.4標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：宜選擇有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)數(shù)量應(yīng)大于5個(gè)，且每個(gè)元素的含量范圍都應(yīng)具有一定梯度。5.2.5監(jiān)控樣片：監(jiān)控樣片應(yīng)是穩(wěn)定的玻璃片，含有所有校準(zhǔn)元素，其濃度應(yīng)使其計(jì)數(shù)率的統(tǒng)計(jì)誤差小于或等于校準(zhǔn)元素的計(jì)數(shù)率統(tǒng)計(jì)誤差。5.3儀器設(shè)備5.3.1波長色散X射線熒光光譜儀：端窗銠靶X射線管。5.3.2震動(dòng)磨及碳化鎢研缽。5.3.3壓片機(jī)：壓力大于10MPa。5.3.4稱量瓶：直徑50mm～70mm，帶蓋。5.3.5烘箱：可控溫度110℃±5℃。5.4樣品樣品粒度應(yīng)小于125μm，預(yù)先在105℃±5℃的烘箱（5.3.5）中干燥2h，置于干燥器中，冷卻至室溫后備用。5.5試驗(yàn)步驟5.5.1平行試驗(yàn)平行做兩份試驗(yàn)，取其平均值。5.5.2試料稱取約10.0g的樣品（5.4）于稱量瓶（5.3.4）中，蓋上瓶蓋。5YS/T273.11—20235.5.3樣片制備5.5.3.1將試料（5.5.2）均勻的鋪于碳化鎢研缽中，加5滴無水乙醇（5.2.2）或10滴丙酮（5.2.3）于試料表面不同位置，用震動(dòng)磨（5.3.2）研磨。推薦的研磨時(shí)間為20s～40s。5.5.3.2將研磨后的試料（5.5.3.1）倒入模具中，以鑲邊墊襯材料（5.2.1）鑲邊，用壓片機(jī)（5.3.3）加壓至10MPa，并保持壓力壓20s以上，取出樣片修邊，吹去樣片表面附著的粉末。5.5.3.3在非測量面貼上標(biāo)簽，置于干燥器中保存。每個(gè)樣片測量一次，不宜重復(fù)測量。5.5.4校準(zhǔn)5.5.4.1推薦的測量條件見附錄A。5.5.4.2將選定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（5.2.4）按5.5.3制備成校準(zhǔn)樣片。按照選定的測量條件測定各元素的熒光強(qiáng)度，以y軸表示熒光凈強(qiáng)度，x軸表示質(zhì)量濃度來繪制校準(zhǔn)曲線，并根據(jù)校準(zhǔn)曲線情況選取理論α系數(shù)或基本參數(shù)法校正元素間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)。5.5.4.3對有譜線重疊干擾的元素，需進(jìn)行譜線重疊干擾校準(zhǔn)。5.5.4.4使用監(jiān)控樣片（5.2.5）建立儀器漂移校準(zhǔn)。漂移校準(zhǔn)應(yīng)與校準(zhǔn)曲線同步建立，以保證漂移校準(zhǔn)的有效性。5.5.5測量啟動(dòng)分析程序，測量與待測樣片同時(shí)制備的標(biāo)準(zhǔn)