鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵 鈣和鎂含量的測(cè)定 火焰原子吸收光譜法 編制說(shuō)明

《鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵鈣和鎂含量的測(cè)定火一、工作簡(jiǎn)況本項(xiàng)目依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)文件“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2023年第四批推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)外文版計(jì)劃的通知”下達(dá)的項(xiàng)目計(jì)劃，項(xiàng)目編號(hào)為：20232378-T-605，項(xiàng)目名稱為“鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵鈣和鎂含量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法”。本項(xiàng)目是制定項(xiàng)目。主要起草單位：鞍鋼股份有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等。計(jì)劃完成時(shí)間為2025年42、主要工作過(guò)程起草階段：計(jì)劃下達(dá)后，2024年1月全國(guó)生鐵及鐵合金標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織各起草單位成立了起草工作組，由鞍鋼股份有限公司牽頭成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，負(fù)責(zé)主要起草工作。工作組對(duì)鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵合金中鈣和鎂含量的測(cè)定的檢測(cè)方法、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展情況進(jìn)行全面調(diào)研，同時(shí)廣泛搜集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)外技術(shù)資料，進(jìn)行了大量的研究分析、資料查證工作，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行全面總結(jié)和歸納，在此基礎(chǔ)上編制出《鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵鈣和鎂含量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法》標(biāo)準(zhǔn)草案初稿。同時(shí)組織多家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行方法的結(jié)果對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證方法的可行性，征求行業(yè)專家的意見和建議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案初稿進(jìn)行了認(rèn)真的修改。在此基礎(chǔ)上整理出了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿，提交全國(guó)生鐵及鐵合金標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)在制定過(guò)程中，遵循“面向市場(chǎng)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時(shí)推出、及時(shí)修訂、不斷完善”的原則，注重標(biāo)準(zhǔn)修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、應(yīng)用推廣相結(jié)合，本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性以及標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來(lái)進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。在注重先進(jìn)性方面，參考國(guó)內(nèi)外冶金行業(yè)其它物料（如鋼鐵、合金等）中鈣和鎂元素的測(cè)定先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)充分考慮標(biāo)準(zhǔn)方法廣泛性和實(shí)用性，吸收鋼鐵行業(yè)成熟可靠方法，并充分考慮了滿足國(guó)家法律法規(guī)、安全衛(wèi)生環(huán)保法規(guī)的要求。本標(biāo)準(zhǔn)在起草過(guò)程中主要按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》和GB/T20001.4-2015《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求和規(guī)定進(jìn)行編寫。在確定本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)時(shí)，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的先進(jìn)性和合理性。三、主要內(nèi)容說(shuō)明本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵中鈣和鎂含量的方法。適用鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵中鈣和鎂含量的測(cè)定，測(cè)定范圍均為0.005%～0.50%。本標(biāo)準(zhǔn)描述了方法的原理、規(guī)定了試驗(yàn)的試劑與材料、儀器與設(shè)備，包含了樣品溶解制備、測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、結(jié)果計(jì)算等過(guò)程要求、進(jìn)行了方法精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)及方法的比對(duì)實(shí)驗(yàn)。具體試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況如下：1、儀器綜合性能試驗(yàn)根據(jù)GB/T7728-2021《冶金產(chǎn)品化學(xué)分析火焰原子吸收光譜法通則》要求，進(jìn)行了如下相關(guān)指標(biāo)測(cè)試：特征濃度按公式ck=0.0044×Δc/ΔA計(jì)算，其中Δc為在吸光度0.1附近查得的相當(dāng)于吸光度ΔA≈0.1的濃度改變量。在分析方法線性范圍內(nèi)配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定吸光度（見表1），繪制校準(zhǔn)曲線（見圖1），則特征濃度ck=0.0044×4.00μg/mL/0.091=0.193μg/mL。表1Ca系列標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度序號(hào)濃度/μg/mL吸光度10.00-0.00120.250.00630.01942.000.04354.000.09166.0078.000.16580.210圖1鈣校準(zhǔn)曲線將校準(zhǔn)曲線按濃度分為五段，最高段吸光度的差值與最低段吸光度的差值之比應(yīng)不小于0.70。由圖1可知，校準(zhǔn)曲線最高段吸光度值的差值與最低段吸光度的差值之比為（0.210-0.165）/0.043=1.05＞0.70，說(shuō)明Ca校準(zhǔn)曲線的線性滿足要求。同理Mg的特征濃度,ck=0.0044×0.24μg/mL/0.107=0.00987μg/mL≈0.0099μg/mL。由圖2可知，校準(zhǔn)曲線最高段吸光度值的差值與最低段吸光度的差值之比為（0.272-0.222）/0.062=0.81＞0.70，說(shuō)明Mg校準(zhǔn)曲線的線性滿足要求。表2Mg系列標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度序號(hào)濃度/(μg/mL)吸光度10.000.00120.050.02430.06240.240.10750.360.17360.480.22270.600.272圖2鎂校準(zhǔn)曲線1.2精密度最低要求配制鈣最高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)量10次吸光度，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，該標(biāo)準(zhǔn)偏差不應(yīng)超過(guò)該吸光度平均值的1.0%。配制鈣最低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)量10次吸光度，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差，該標(biāo)準(zhǔn)偏差不應(yīng)超過(guò)最高濃度標(biāo)準(zhǔn)吸光度平均值的0.5%。在選定的最佳工作條件下，分別測(cè)量10次鈣最高濃度溶液（10.00μg/mL）及鈣最低濃度溶液（0.25μg/mL）的吸光度，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，見表3。表3鈣校準(zhǔn)曲線精密度鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度吸光度值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差10.00μg/mL0.1760.1780.1780.1750.1780.1770.1770.1790.1780.1780.1770.00110.25μg/mL0.0060.0060.0060.0050.0050.0060.0060.0050.0060.0060.0060.0005由表3可看出，校準(zhǔn)曲線最高濃度溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.0011＜0.177×1.0%，最低濃度溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.0005＜0.177×0.5%。因此，10.00μg/mL及0.25μg/mLCa標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)量精密度滿足最低精密度要求。配制鎂最高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)量10次吸光度，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，該標(biāo)準(zhǔn)偏差不應(yīng)超過(guò)該吸光度平均值的1.0%。配制鎂最低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)量10次吸光度，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差，該標(biāo)準(zhǔn)偏差不應(yīng)超過(guò)最高濃度標(biāo)準(zhǔn)吸光度平均值的0.5%。在選定的最佳工作條件下，以鎂濃度2.50μg/mL為最高濃度建立校準(zhǔn)曲線，分別測(cè)量10次鎂最高濃度溶液（2.50μg/mL）及鎂最低濃度溶液（0.25μg/mL）的吸光度，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，見表4。表4鎂校準(zhǔn)曲線精密度鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度吸光度值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差2.50μg/mL0.2710.2780.2790.2750.2770.2750.2730.2750.2770.2720.2750.00260.25μg/mL0.0220.0280.0250.0240.0230.0250.0280.0210.0250.0240.0250.0023由表4可看出，校準(zhǔn)曲線最高濃度溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.0026＜0.275×1.0%，最低濃度溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.0023＜0.275×0.5%。因此，6.00μg/mL及0.050μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)量精密度滿足最低精密度要求。1.3試液介質(zhì)的確定在使用火焰原子吸收光譜法測(cè)定溶液中元素含量時(shí)，常用鹽酸、高氯酸、硝酸等粘度較小的酸作為介質(zhì)，硫酸和磷酸由于粘度較大，不利于溶液吸入和霧化，因此不宜使用。分別以5%的鹽酸、高氯酸、硝酸作為試液介質(zhì)，配制0.60μg/mL、6.00μg/mL的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)量吸光度，結(jié)果見表5。表5試液介質(zhì)的確定試液介質(zhì)吸光度0.60μg/mL6.00μg/mL5%鹽酸0.0120.0645%高氯酸0.0100.0535%硝酸0.0070.073由表5可以看出，分別以鹽酸、高氯酸、硝酸三種酸作為試液介質(zhì)，對(duì)低含量鈣測(cè)得的吸光度依次降低，對(duì)高含量鈣測(cè)得的吸光度無(wú)明顯差別。同時(shí)，由于高氯酸和硝酸屬于氧化性酸，且在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)儀器元件存在一定程度的氧化損害，因此選擇鹽酸作為試液測(cè)定介質(zhì)。1.4試液酸度的確定分別以2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%的鹽酸作為試液介質(zhì)，配制0.60μg/mL、6.00μg/mL的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)量吸光度，結(jié)果見表6。表6試液酸度的確定鹽酸濃度吸光度0.60μg/mL6.00μg/mL2.5%0.0110.1055%0.0100.1077.5%0.0100.1090.0090.10212.5%0.0090.104由表6可知，在不同的鹽酸酸度下，吸光度基本一致。綜合考慮，選擇使用5.0%的鹽酸酸度進(jìn)行測(cè)定。分別以1%、2%、5%、8%、10%的鹽酸作為試液介質(zhì)，配制0.10μg/mL、0.30μg/mL的鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)量吸光度，結(jié)果見表7。表7試液酸度的確定鹽酸濃度吸光度0.30μg/mL0.0470.1622%0.0520.1615%0.0470.1708%0.0480.1600.0430.152由表7可知，在不同的鹽酸酸度下，吸光度基本一致。綜合考慮，選擇使用5.0%的鹽酸酸度進(jìn)行測(cè)定。2、精密度試驗(yàn)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)文件“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2023年第四批推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)外文版計(jì)劃的通知”下達(dá)的項(xiàng)目計(jì)劃，項(xiàng)目編號(hào)為：20232378-T-605，項(xiàng)目名稱為“鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵鈣和鎂含量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法”。本精密度試驗(yàn)是在2024年由鞍鋼股份有限公司負(fù)責(zé)牽頭組織，由8個(gè)協(xié)作單位8家實(shí)驗(yàn)室共同完成的。2.2實(shí)驗(yàn)樣品本精密度試驗(yàn)所用樣品列于表9。表9精密度試驗(yàn)所用樣品單位：w%序號(hào)名稱編號(hào)CaMg10.00400.00402內(nèi)控標(biāo)樣2#0.0250.0153內(nèi)控標(biāo)樣3#0.0500.0504內(nèi)控標(biāo)樣4#0.150.105內(nèi)控標(biāo)樣5#0.300.306內(nèi)控標(biāo)樣6#0.550.552.3實(shí)驗(yàn)方法本試驗(yàn)要求在重復(fù)性條件下，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)每個(gè)水平的元素含量獨(dú)立測(cè)定3次，即短時(shí)間內(nèi)，由同一實(shí)驗(yàn)員、用同一儀器、相同的實(shí)驗(yàn)條件、同一校準(zhǔn)，進(jìn)行測(cè)定。2.4Ca測(cè)定結(jié)果由8個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)6個(gè)水平的Ca含量測(cè)定3次，測(cè)定結(jié)果見表10。表10Ca測(cè)定結(jié)果水平數(shù)實(shí)驗(yàn)室12345610.004280.02480.05120.1530.3160.5420.004220.02530.05200.1580.3130.5470.004310.02460.05110.1590.3110.54120.004500.02630.05200.1580.3320.5340.004340.02610.05200.1530.3220.5420.004270.02560.05150.1540.3150.53630.004460.02430.05210.1530.3220.5290.004260.02480.05110.1510.3120,5330.004360.02470.05310.1470.3110,53840.004510.02390.05170.1480.3130.5350.004540.02360.05280.1450.3090.5410.004590.02430.05120.1510.3010.53550.004250.02550.05300.1430.3120.5410.004310.02590.05230.3170.5470.004150.02560.05150.1470.3210.53860.004170.02440.05120.1520,3330.5230.004370.02430.05230.1560,3240.5290.004270.02480.05210.1540,3210.53370.004320.02410.04890.2970.5530.004400.02390.04970.1470.3050.5460.004350.02460.04810.1430.3110.55980.004380.02550.05050.1570.2870.5390.004320.02510.04910.1610.2970.5340.004410.02570.04970.1590.2840.5432.4Mg測(cè)定結(jié)果由8個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)6個(gè)水平的Mg含量測(cè)定3次，測(cè)定結(jié)果見表11。表11Mg測(cè)定結(jié)果水平數(shù)實(shí)驗(yàn)室12345610.004400.01550.05110.2890.5420.004420.01510.05160.1100.2820.5430.004330.01470.05260.1040.2850.54620.004220.01380.05180.1100.2980.5370.004510.01580.05260.1150.2910.5250.004390.01440.05220.1090.2500.52130.004700.01510.05240.1030.2870.5330.004460.01520.05320.2880.5310.004560.01510.05320.1050.2890.53140.004380.01410.05220.2490.5210.004390.01380.05170.1160.2680.5350.004610.01440.05200.1190.2590.53050.004620.01340.05260.2570.5360.004230.01390.05160.1160.2690.5390.004140.01290.05190.1290.2580.54860.004940.01410.05120.1170.3000.5320.005150.01430.05210.1170.2980.5410.005020.01520.05210.2890.54170.004080.01550.05240.1090.2580.5340.004190.01510.05300.1020.2670.5500.004110.01440.05320.1010.2490.54280.004360.01530.05410.2670.5410.004310.01470.05350.1060.2750.5380.004410.01540.05270.1060.2770.5442.5精密度函數(shù)關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)的精密度試驗(yàn)是由8個(gè)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)6個(gè)水平的樣品進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)每個(gè)水平測(cè)定3次。該測(cè)定是指在GB/T6379.1規(guī)定的重復(fù)性條件下進(jìn)行，即由同一實(shí)驗(yàn)員、用同一儀器、相同的實(shí)驗(yàn)條件、同一校準(zhǔn)，在短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的測(cè)定。共同試驗(yàn)數(shù)據(jù)按GB/T6379進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其重復(fù)性限r(nóng)和再現(xiàn)性限間分別存在函數(shù)關(guān)系，函數(shù)關(guān)系式見表12。表12精密度元素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%重復(fù)性限r(nóng)/%再現(xiàn)性限R/%鈣0.005～0.50lgr=0.74189lgm-1.7185lgR=0.7294lgm-1.3355鎂0.005～0.50lgr=0.81229lgm-1.6736lgR=0.7785lgm-1.3675重復(fù)性限r(nóng)、再現(xiàn)性限R按表1給出