CSTM-釩酸鈉硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量的測定 電感耦合等離子體光譜法團體標準編制說明

釩酸鈉硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量測定電感耦合等離子體光譜法團體標準編制說明2021年12月標準方法起草制訂編制說明1任務(wù)來源和目的經(jīng)中國材料與試驗團體標準委員會（以下簡稱：CSTM標準委員會）釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會審查，CSTM標準委員會批準CSTM標準《釩酸鈉硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量的測定電感耦合等離子體光譜法》立項，標準項目歸口管理委員會為CSTM/FC20釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會，標準計劃編號為CSTMLX200000782-2021，標準牽頭單位為河鋼股份有限公司承德分公司。釩酸鈉（英文名稱Sodiumvanadate）是釩鈦磁鐵礦冶煉提釩后進一步深加工所得的初級產(chǎn)品，其中硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷元素含量影響下一步制備高純氧化釩、金屬釩的技術(shù)指標。河鋼承鋼釩鈦綜合利用技術(shù)達到國內(nèi)先進水平，如亞熔鹽提釩生產(chǎn)工藝中釩酸鈉溶液經(jīng)返溶除雜、溶析結(jié)晶制備純度較高的釩酸鈉。隨著釩酸鈉生產(chǎn)技術(shù)、深加工技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的不斷提高，對釩酸鈉的質(zhì)量指標提出更高的要求。硅、鋁、鈣、鐵、鉛、錳、鉻、鈦、砷、鉬、銅、磷等雜質(zhì)元素含量不僅可以為生產(chǎn)純度較高的釩酸鈉提供技術(shù)指標且可為釩酸銨的深加工制備高純氧化釩、金屬釩優(yōu)化工藝參數(shù)及對釩酸鈉的應(yīng)用產(chǎn)生一定影響。目前國內(nèi)還沒有規(guī)范統(tǒng)一的的釩酸鈉化學(xué)成分的檢測方法，因此非常有必要對釩酸鈉中硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷的成分檢測方法進行標準規(guī)范。目前國內(nèi)對釩酸鈉中硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量的測定并沒有統(tǒng)一的方法，檢測結(jié)果異議不可避免。因此，非常有必要對釩酸鈉中硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量的檢測方法進行標準規(guī)范。2項目制定單位基本情況河鋼股份有限公司承德分公司前身為熱河釩鈦聯(lián)合工廠，是我國“一五”時期前蘇聯(lián)援建的156項重點工程之一，始建于1954年9月。主營業(yè)務(wù)是：含釩低合金鋼材、釩產(chǎn)品（五氧化二釩、釩鐵合金、釩氮合金、硫酸氧釩、釩酸鈉等）和鈦精礦的開發(fā)、研制、生產(chǎn)和銷售。公司自設(shè)立以來，依托自身優(yōu)勢，推進技術(shù)進步，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適度擴大生產(chǎn)規(guī)模，經(jīng)營業(yè)績持續(xù)穩(wěn)定增長。擁有近700項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的釩鈦技術(shù)專利，發(fā)明專利逾百項。其中亞熔鹽法清潔提釩技術(shù)、含釩爐渣增釩精煉技術(shù)、電鋁熱法冶煉釩鋁合金技術(shù)、商用釩電池電解液制備方法等專利技術(shù)達到國際先進水平，“雞冠山牌”系列釩產(chǎn)品主要有五氧化二釩、三氧化二釩、50釩鐵、80釩鐵、氮化釩、高純氧化釩、釩鋁合金等，釩制品產(chǎn)銷量占世界產(chǎn)能的近1/3，遠銷歐美等十余個國家。截止2018年底，擁有總資產(chǎn)450多億元，在冊員工約1.2萬人，鋼產(chǎn)能760余萬噸，釩渣13.1萬噸，釩產(chǎn)品1.33萬噸。承鋼是中國釩工業(yè)的“搖籃”，中國第一爐含釩鐵水、第一爐釩渣均產(chǎn)自承鋼，承鋼1980年研制開發(fā)了460MPa級含釩鋼筋，90年代又開發(fā)成功含釩非調(diào)制鋼種，已批量生產(chǎn)含釩鋼筋、含釩非調(diào)制鋼、鋸片鋼、冷鐓鋼、汽車用鋼等十余個釩鋼品種，其中50mm400MPa和HRB500含釩鋼筋是全國第一家批量生產(chǎn)并通過鋼鐵協(xié)會技術(shù)評定的產(chǎn)品。河鋼股份有限公司承德分公司釩鈦方面的化學(xué)檢測在國內(nèi)鋼鐵行業(yè)具有先進水平，目前有直讀光譜儀、X熒光光譜儀、ICP光譜、氧氮氫分析儀、碳硫儀等大型分析儀器30多臺套，有化學(xué)檢測人員230多人，其中專業(yè)檢測人員50多人。檢測實驗室有化驗中心、2個鋼軋化驗室、燃料檢測站、化學(xué)分析研究室等多個部門，其中化學(xué)檢測中心2010年9月通過了CNAS認可，目前有10大項43小項具備相關(guān)檢測能力，涉及光譜分析、碳硫分析、合金分析、鋼材等檢測領(lǐng)域。近年來建立了《氮化釩鐵》GB/T30896-2014、YBT4566.1～7-2016氮化釩鐵產(chǎn)品檢驗系列標等多項標準。承鋼公司計量系統(tǒng)20項獲得市級技術(shù)監(jiān)督部門授權(quán)的檢定資格。公司測量管理體系通過GBT19022-2003標準審核，公司質(zhì)量管理體系通過了GBT19001-2008標準審核，公司職業(yè)健康安全體系通過了GBT28001-2011標準審核，公司環(huán)境體系通過了GBT24001-2004標準審核、能源管理體系通過了GBT23331-2012。3主要工作過程起草(草案、調(diào)研)階段：2021年河鋼股份有限公司承德分公司提出編制《釩酸鈉硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量的測定電感耦合等離子體光譜法》檢化驗團體標準的立項申請報告，2021年8月獲準立項，釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會于2021年8月成立起草工作組，河鋼股份有限公司承德分公司牽頭成立標準編制工作組，負責(zé)主要起草工作。工作組制定了詳細的工作計劃與任務(wù)分工。經(jīng)過標準編制工作組各方面技術(shù)人員對國內(nèi)外相關(guān)方面技術(shù)材料搜集、試驗方法試驗驗證、標準編制工作組全體人員多次會議討論分析，反復(fù)修改等程序，形成《釩酸鈉硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量的測定電感耦合等離子體光譜法》標準草案初稿。于2021年11月形成了標準征求意見稿及其編制說明等相關(guān)附件，報標委會秘書處。征求意見階段:2021年12月，將標準征求意見稿和編制說明發(fā)送到CSTM標準委員會釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會審核發(fā)布后面向社會廣泛征求意見。審查階段:通過對這些反饋意見進行分類、歸納、整理和逐條討論分析，確認采納或不采納的處理意見及處理依據(jù)，工作組采納XX條，不采納XX條，并進而對標準征求意見稿進行了補充、修改，于XXXX年XX月完成標準送審稿，提交CSTM/FC20釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會秘書處。CSTM標準委員會釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會于XXXX年XX月XX日一XX日在XX省XX市召開《釩酸鈉硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量的測定電感耦合等離子體光譜法》標準審查會，到會XX分委員會委員XX名和專家XX名，對該標準進行了審查，獲得一致通過，并認為該標準水平達到XX水平。報批階段:工作組按照會議審查意見對標準送審稿作了進一步的修改、整理和完善，在2022年XX月形成標準報批稿、編制說明及其他相關(guān)文件，報釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會秘書處審查及CSTM標準委員會審批。4制訂原則4.1注重檢測手段的先進性、試驗驗證、應(yīng)用推廣和主流發(fā)展趨勢，參考國內(nèi)外先進標準，本著先進性、科學(xué)性、合理性和可操作性以及標準的目標、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標準的制定工作。4.2在確定本標準主要技術(shù)指標時，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的能力，尋求最大的經(jīng)濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標準在技術(shù)上的先進性和合理性。4.3充分考慮檢驗技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，本著檢測分析方法的技術(shù)性能指標適度超前現(xiàn)有測定標準原則。4.4充分考慮了滿足國家法律法規(guī)、安全衛(wèi)生以及環(huán)保法規(guī)的要求。5制訂依據(jù)5.1根據(jù)中華人民共和國國家標準GB/T1.1—2010《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》和GB/T20001.4-2001《標準編寫規(guī)則，第4部分：化學(xué)分析方法》的要求和規(guī)定編寫本標準的內(nèi)容，同時參照GB/T24583.8-2009《釩氮合金硅、錳、磷、鋁含量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》中相關(guān)元素檢測方法，并且聽取了國內(nèi)有關(guān)部門及生產(chǎn)企業(yè)的意見。5.2本標準應(yīng)具有科學(xué)性、先進性、系統(tǒng)性和可行性，同時標準要具有可操作性和重要的規(guī)范性。國內(nèi)外釩酸鈉檢測標準概況6.1國內(nèi)外對該技術(shù)研究情況簡要說明：目前國內(nèi)有采用釩氮合金以及鐵礦石中雜質(zhì)元素的相關(guān)標準，沒有對釩酸鈉中釩含量的檢測形成統(tǒng)一的檢測方法。應(yīng)用電感耦合等離子體光譜法測定釩酸鈉中釩含量中鈉硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷含量，該方法重復(fù)性好，多元素可以同時聯(lián)合測定，操作簡便，可在釩酸鈉檢測中進行運用。6.2項目與國際標準或國外先進標準采用程度的考慮：該標準項目尚未檢索到對應(yīng)的國際標準或國外先進標準。6.3與國內(nèi)相關(guān)標準間的關(guān)系：該標準項目尚未檢索到對應(yīng)的國內(nèi)相關(guān)標準。7標準制訂技術(shù)路線及特點以鹽酸溶解大部分試樣，堿熔不溶部分試樣，合并試液，稀釋至一定體積。將霧化溶液引入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，測定待測雜質(zhì)元素元素分析線的發(fā)射光強度，計算出待測元素在試樣中的百分含量。方法精密度好，準確度高，操作簡捷。本標準適用于測量范圍（質(zhì)量分數(shù)）：各元素含量：0.005%～2.00%。。本標準基本滿足了目前釩酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的需要，并且為今后釩酸鈉產(chǎn)品品質(zhì)的提升預(yù)留了足夠的檢測能力空間。8分析方法主要研究內(nèi)容及技術(shù)性能指標本研究方法適用于釩酸鈉中鈉硅鋁鈣鐵鉛錳鉻鈦砷鉬銅磷元素含量測定范圍（質(zhì)量分數(shù)）：各元素含量：0.005%～2.00%。研究方法為電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法。8.1試驗部分8.1.1主要試劑(1)五氧化二釩，純度大于99.95%，且待測元素含量已知。(2)混合溶劑，無水碳酸鉀：硼酸=1:1，研細、混勻。(3)鹽酸，ρ1.19g/mL（優(yōu)級純）。(4)硝酸，ρ1.42g/mL（優(yōu)級純）。(5)硅標準溶液含量500μg/mL(6)國家標準溶液鋁、鈣、鐵、鉛、錳、鉻、鈦、砷、鉬、銅、磷均采用國家標準溶液，含量1000μg/mL。(7)標準工作溶液制備硅、鋁、鈣、鐵、鉛、錳、鉻、鈦、砷、鉬、銅、磷標準工作溶液制備分別移取硅標準溶液40.0mL和鋁、鈣、鐵、鉛、錳、鉻、鈦、砷、鉬、銅、磷標準溶液10.0mL于250mL容量瓶中，以水稀釋至刻度后搖勻。此溶液1mL含鋁、鈣、鐵、鉛、錳、鉻、鈦、砷、鉬、銅、磷各20.0μg，含硅40.0μg。基體釩儲備溶液制備稱取0.714g五氧化二釩（4.1）置于250mL錐形瓶中，加入10mL濃硝酸，加熱反應(yīng)并蒸發(fā)至近干，取下，以少量水沖洗瓶壁后冷卻至室溫，慢速濾紙過濾、用水洗滌殘渣3次，濾液留存。濾紙及殘渣置于鉑坩堝內(nèi)灰化處理后加入1g堿混合熔劑，在馬弗爐內(nèi)溫度950℃±50℃下熔融20min，取出冷卻后加入10mL鹽酸浸取，與留存濾液收集于100mL容量瓶備用。標準工作溶液制備移取10mL釩儲備溶液6份，分別置于100mL容量瓶中，依次加入硅、鋁、鈣、鐵、鉛、錳、鉻、鈦、砷、鉬、銅、磷混合標準溶液各0mL、0.5mL、2.5mL、5mL、25.0mL、50.0mL,以水稀釋至刻度搖勻。此溶液相當于試樣中鋁、鈣、鐵、鉛、錳、鉻、鈦、砷、鉬、銅、磷質(zhì)量分數(shù)為：0.0%、0.01%、0.05%、0.10%、0.50%、1.0%，硅質(zhì)量分數(shù)為0.0%、0.02%、0.10%、0.20%、0.10%、0.20%。(8)氬氣，純度大于99.99%。8.1.2試驗方法8.1.2.1試樣試液制備將0.2000g±0.0001g試樣置于250mL錐形瓶中，加人10mL濃鹽酸，加熱溶解，以少量水沖洗瓶壁后冷卻至室溫，慢速濾紙過濾、用水洗滌殘渣3-5次，濾液收集于100mL容量瓶；濾紙及殘渣置于鉑坩堝內(nèi)灰化處理后加入1g堿混合熔劑，在馬弗爐內(nèi)溫度950℃±50℃下熔融20min，取出冷卻后加入10mL鹽酸浸取，然后與上述收集的濾液合并，定容于100mL容量瓶內(nèi)。8.1.2.2校準工作曲線的繪制元素分析線的選擇,見表1。按照儀器操作說明對儀器工作條件進行優(yōu)化，選擇合適的分析條件。逐個吸入準工作溶液，根據(jù)測出的光譜強度值對其元素的相應(yīng)濃度繪制校準曲線，檢查相關(guān)系數(shù)不小于0.999。表1推薦的分析線元素波長（nm）元素波長（nm）元素波長（nm）Si251.611Pb220.353As189.042Al396.152Mn293.930Mo204.598Ca317.933Cr283.583Cu324.754Fe239.562Ti334.941P178.2848.1.2.3測量測量試樣溶液，在每次吸入溶液之間吸入去離子水。重復(fù)次數(shù)最少2次，讀取平均值。每個試樣應(yīng)做平行分析。8.2結(jié)果與討論（1）空白值的測定由于試劑純度、熔樣過程等的影響，存在的雜質(zhì)可能會對測定結(jié)果有一定的影響，故需測定空白。測定空白值時，除不加試樣外其余操作步驟與試驗部分試驗方法中的操作相同，記錄顯示結(jié)果。經(jīng)測定，各元素空白測定值均在檢出限附近，對檢測結(jié)果無影響。（2）樣品精密度試驗選取2個不同含量的樣品按試驗步驟進行操作，對各樣品獨立進行8次平行實驗，考查方法的精密度，試驗數(shù)據(jù)見表2。結(jié)果表明，各樣品8次平行實驗測定數(shù)據(jù)的相對標準偏差都很低（＜0.3%），說明方法的精密度較好。表2樣品精密度試驗數(shù)據(jù)樣品名稱Si（%）Al（%）Ca（%）Fe（%）Pb（%）Mn（%）Cr（%）Ti（%）As（%）Mo（%）Cu（%）P（%）A0.07870.00260.04560.01870.07640.01450.02590.00060.05380.03640.01220.07130.07920.00260.04590.01930.07690.01410.02530.00060.05420.03650.01200.07060.07950.00250.04640.01940.07730.01530.02640.00050.05490.03680.01200.07140.07860.00270.04510.01860.07620.01500.02680.00050.05350.03690.01210.07120.07900.00280.04570.01840.07590.01460.02610.00060.05420.03610.01240.07090.07820.00290.04600.01900.07730.01540.02630.00060.05380.03600.01200.07120.07860.00300.04620.01860.07700.01410.02640.00050.05390.03690.01240.07140.07870.00240.04570.01880.07640.01520.02560.00060.05460.03640.01230.0710RSD（n=8,%）：0.0051RSD（n=8,%）：0.076RSD（n=8,%）：0.0087RSD（n=8,%）：0.019RSD（n=8,%）：0.0068RSD（n=8,%）：0.035RSD（n=8,%）：0.019RSD（n=8,%）：0.092RSD（n=8,%）：0.0085RSD（n=8,%）：0.0095RSD（n=8,%）：0.014RSD(n=8,%)：0.0039B0.05640.00630.02220.03080.05310.02740.03260.00250.06890.06990.00280.04220.05600.00620.02200.03120.05340.02730.03300.00240.06850.06970.00260.04250.05670.00600.02240.03150.05340.02710.03280.00260.06970.06850.00290.04200.05640.00650.02260.03090.05390.02760.03210.00250.06810.06920.00300.04260.05560.00620.02180.03050.05310.02730.03250.00230.06840.06940.00310.04250.05590.00600.02190.03030.05380.02780.03260.00260.06970.06950.00250.04200.05670.00650.02250.03160.05390.02720.03320.00240.06850.06850.00260.04230.05570.00630.02250.03030.05360.02760.03240.00270.06930.06910.00280.0424RSD（n=8,%）：0.0077RSD（n=8,%）：0.031RSD（n=8,%）：0.014RSD（n=8,%）：0.016RSD（n=8,%）：0.0061RSD（n=8,%）：0.0086RSD（n=8,%）：0.016RSD（n=8,%）：0.052RSD（n=8,%）：0.0089RSD（n=8,%）：0.0074RSD（n=8,%）：0.075RSD（n=8,%）：0.0054（3）樣品準確度試驗選取2個不同含量的樣品按試驗步驟進行操作，因缺乏標準樣品，故對各樣品進行標準加入法試驗考查方法的準確度，試驗數(shù)據(jù)見表3。結(jié)果表明，加標回收率在89.0~111.0%之間，說明方法的準確度較好。表3樣品準確度試驗數(shù)據(jù)樣品名稱Si（%）Al（%）Ca（%）Fe（%）Pb（%）Mn（%）Cr（%）Ti（%）As（%）Mo（%）Cu（%）P（%）A0.07870.00260.04560.01870.07640.01450.02590.00060.05380.03640.01220.0713加入量0.05000.01000.05000.01000.05000.01000.01000.01000.05000.01000.01000.0500測定值0.12830.01200.09490.02940.12530.02540.03490.01000.10260.04730.02290.1209加標回收率99.294.098.6107.097.8109.090.094.097.6109.0107.099.2加入量0.08000.02000.08000.02000.08000.02000.02000.02000.08000.02000.02000.0800測定值0.15690.02340.12680.03690.15510.03610.04510.02110.13520.05510.03160.1506加標回收率97.8104.0101.591.098.4108.096.0102.5101.893.597.099.1B0.05640.00630.02220.03080.05310.02740.03260.00250.06890.06990.00280.0422加入量0.05000.01000.01000.01000.05000.01000.01000.01000.05000.05000.01000.0500測定值0.10510.01520.03160.04010.10230.03850.04320.01140.11990.12060.01330.0914加標回收率97.489.094.093.098.4111.0106.089.0102.0101.4105.098.4加入量0.08000.02000.02000.02000.08000.02000.02000.02000.08000.08000.02000.0800測定值0.13820.02700.04170.05120.13450.04810.05120.02190.14990.15030.02310.1239加標回收率102.3103.597.5102.0101.8103.593.097.0101.3100.5101.5102.1（4）樣品比對試驗選取5個不同含量的樣品按試驗步驟進行操作，河鋼承鋼與河北燕山釩鈦產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究有限公司進行數(shù)據(jù)比對，試驗數(shù)據(jù)見表4。結(jié)果表明，結(jié)果在允差范圍內(nèi)，說明比對結(jié)果較好。表4樣品比對試驗數(shù)據(jù)樣品名稱Si（%）Al（%）Ca（%）Fe（%）Pb（%）Mn（%）Cr（%）Ti（%）As（%）Mo（%）Cu（%）P（%）A河鋼承鋼0.07870.00260.04560.01870.07640.01450.02590.00060.05780.03640.01220.0713燕山釩鈦0.06910.00210.04090.01430.07130.01660.02910.00030.06240.03230.01550.0649B河鋼承鋼0.05640.00630.02220.03080.05310.02740.03260.00250.06890.06990.00280.0422燕山釩鈦0.06120.00490.01930.03510.05780.02530.02930.00130.07320.06340.00340.0493C河鋼承鋼0.06530.00350.04230.02540.043