GBT3521-2008石墨化学分析方法

GB/T3521－2008石墨化学分析方法1范围本标准规定了石墨产品水分、挥发分、灰分、固定碳含量、硫含量和酸溶铁含量的分析方法。本标准适用于天然石墨产品。3一般规定3.1按GB/T3518和GB/T3519规定的取样方法取得的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0.1㎎，要求恒重时，为两次称量之差不大于0.3㎎。高纯石墨试样的称量应精确至0.02㎎，恒重为两次称量之差不大于0.05㎎。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。3.5高纯石磨的计算结果表示至小数点后三位，其余各项的计算结果表示至小数点后两位。3.6本方法中所用水，除非另有说明，在分析中仅使用确认为蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。3.7溶液的浓度为摩尔浓度或1L溶液中含溶质的质量(g/L)。如（1+1）、（1+2）、(m+n)等系指溶质体积于水体积之比。所用溶液除特殊指明外，均系水溶液。3.8除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯或者优级纯的试剂，用于标定的试剂，仅使用确认为基准试剂或者光谱纯，高纯的试剂。除非另有说明，分析中所用酸和氨水仅使用确认为浓酸或者浓碱。4实验方法4.1水分测定方法4.1.1方法提要将试样在105℃～110℃下烘干，使附着水挥发，根据挥发量计算附着水百分含量。4.1.2仪器4.1.2.1烘箱或其他同等性能的仪器:工作温度为105℃～110℃。4.1.2.2天平:感量0.1㎎。4.1.3分析步骤准确称取1g～2g未经干燥的试样，精确到0.1㎎。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1h～2h,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。4.1.4结果计算水分含量以质量分数ω1计，数值以10-2或％表示，按式（1）计算:100mmm001.....................（1）式中:m0——干燥前试样的质量，单位为克(g)；m——干燥后试样的质量，单位为克(g)。4.2挥发分测定方法(氨气保护法)4.2.1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。4.2.2仪器设备及材料4.2.2.1天平:感量0.1㎎。4.2.2.2烘箱或其他同等性能的仪器:工作温度为105℃～110℃。4.2.2.3热解炉:带气路系统的方管炉（见图1)。4.2.2.4石英舟:装样量不小于1g。4.2.2.5氮气:高纯氮(99.995％)可直接使用；纯氮（99.9％）需经净化后使用。1——气体流量微调阀；2——流量计；3——方型石英管；4——热解炉；5——导样器；6——石英舟和托盘；7——炉口挡板；图1热解炉系统流程图4.2.3分析步骤准确称取0.5g～1.0g经干燥的试样，精确到0.1㎎。置于已恒重的石英舟中，将石英舟置于托盘中。固定碳含量大于等于98％的石墨，将其放入已升温至400℃±10℃的热解炉中，在此温度下恒温1h；固定碳含量小于98％的石墨，将其放入已升温至950℃±10℃并已通入稳定氮气流（约200mL/min）的热解炉炉口处，关上炉门，预热1min～2min,将托盘推入高温带，开始计时。灼烧7min后将托盘移至炉口，取样，稍冷1min～2min后，置于干燥器中冷却室温，称量。4.2.4结果计算挥发分含量以质量分数ω2计，数值以10-2或％表示，按式（2）计算:100mmm12...........（2）式中:m——灼烧前干燥试样的质量，单位为克(g)；m1——灼烧后试样的质量，单位为克（g）。4.3灰分测定方法4.3.1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。4.3.2仪器设备及材料4.3.2.1天平:感量为0.1㎎和0.01㎎。4.3.2.2烘箱或其他同等性能的仪器:工作温度为105℃～110℃。4.3.2.3热解炉:带有气路系统的方管炉(见图1)或箱式高温炉。4.3.2.4样舟:石英舟用于方管炉；方瓷舟用于箱式高温炉；装样量为0.5g～3g。4.3.3分析步骤准确称取0.3g～1g(高纯石墨称取1g～2g)经干燥过的试样，精确到0.1㎎（高纯石墨精确到0.01㎎）置于已恒重的样舟中，将样舟放入已升温至900℃～1000℃的热解炉中，预热1min后推入高温带，引入氧气流或空气流，灼烧至无黑色斑点，取出稍冷后置于干燥器中，冷却至室温，称量。再放入热解炉中灼烧30min(引入氧气流时灼烧10min)取出，冷却，称重。如此反复，直至恒重。4.3.4结果计算灰分以质量分数ω3计，数值以10-2或％表示，按式（3）计算:100mm23....................（3）式中:m——灼烧前干燥试样的质量，单位为(g)；m2——灼烧后残余物的质量，单位为克(g)。4.4固定碳含量测定方法一间接定碳法4.4.1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。4.4.2结果计算4.4.2.1高、中、低碳石墨固定碳含量以质量分数ω4计，数值以10-2或％表示，(4)计算:324100....................（4）式中:ω2——挥发分质量分数，％；ω3——灰分质量分数，％。4.4.2.2高纯石墨固定碳含量以质量分数ωs计，数值以10-2或％表示，按式(5)计算:35100....................（5）式中:ω3——灰分质量分数，％。4.4.2.3无挥发分要求的石墨，固定碳含量以质量分数ω6计，数值以10-2或％表示，按式(6)计算:36100....................（6）式中:ω3——灰分质量分数，％。4.5硫的测定4.5.1方法提要试样在1200℃～1250℃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:IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2OSO2+I2+2H2O=SO42++2I-+4H+4.5.2试剂4.5.2.1盐酸溶液(3+197)。4.5.2.2碘酸钾标准溶液(0.0888g/L)。准确称取0.0888g碘酸钾(KIO3)基准试剂溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀释至刻度。贮存于棕色瓶中，此为1mL溶液相当于0.04㎎硫。4.5.2.3淀粉-碘化钾溶液:称取2g可溶性淀粉于50mL水中使其成糊状，在搅拌下将糊状物加到150mL沸水中，煮沸1min～2min,冷却后加入6g碘化钾(KI),搅拌溶解。4.5.2.4硫标样:用艾士卡法测定过硫含量的焦炭。4.5.3仪器4.5.3.1天平:感量为0.1㎎。4.5.3.2烘箱或其他同等性能的仪器:工作温度为105℃～110℃。4.5.3.3定硫装置见图2。单位为毫米1——安全瓶；2——铬酸洗瓶；3——碱性高锰酸钾洗瓶；4——无水氯化钙干燥塔；5——高温瓷管(1300℃)；6——管式电炉(1300℃)；7——瓷舟；8——滴定管；9、10——定硫杯。图2定硫装置4.5.4分析步骤4.5.4.1装置严密性检查:迅速升高炉温至1200℃～1250℃，通入氧气或空气，调节流速0.7L/min～0.8L/min,检查装置无漏气现象，方可进行试验。4.5.4.2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，用同样方法配制一份参比溶液，做判别终点用。通气4min～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。准确称取0.2g～1.0g经干燥过的试样（视硫含量多少而定），精确到0.1㎎。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，在1200℃～1250℃下进行通气燃烧，通气速度以每分钟80个～100个气泡为宜。当气体进入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1min～2min不变为终点。4.5.4.3校正系数的测定:准确称取1g硫标样，精确到0.1㎎。于已灼烧过的瓷舟中，以下按4.5.4.2进行。4.5.5结果计算4.5.5.1校正系数F,按式(7)计算:05mVAF......................(7)式中:F——校正系数，即1.00mL碘酸钾溶液相当于硫的质量，单位为微克每毫升（μg/mL）；ms——硫标样的质量，单位为克(g)；A——硫标样的含硫量，单位为微克每克（μg/g）；V0——消耗硝酸钾标准溶液的体积，单位为毫升(mL)。4.5.5.2硫含量以质量分数ω7计，数值以10-2或％表示，按式(8)计算:100m1067FV.....................（8）式中:V——试样消耗碘酸钾标准溶液的体积，单位为毫升(mL)；F——校正系数，单位为微克每毫升(μg/mL)；m——干燥试样的质量，单位为克（g）。4.6酸溶铁的测定方法(以Fe％计)4.6.1磺基水杨酸比色法(仲裁法)4.6.1.1方法提要在pH8～10.5的氨性溶液中，三价铁与磺基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。4.6.1.2试剂4.6.1.2.1盐酸:密度1.19g/㎝³。4.6.1.2.2盐酸溶液(1+1)。4.6.1.2.3氨水溶液(1+1)。4.6.1.2.4铁标准溶液4.6.1.2.4.1配置准确称取已在105℃～110℃干燥2h并冷却至室温的高纯（或光谱纯）三氧化二铁1.4297g,加盐酸溶液（1+1）50mL，溶解后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液每毫升含铁1㎎，此为溶液A。4.6.1.2.4.2准确吸取溶液A10.0mL，放于250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液每毫升含铁0.04㎎，此为溶液B。4.6.1.2.4.3工作曲线的绘制准确量取0.0mL，1.0mL，3.0mL，5.0mL，7.0mL，10.0mL，15.0mL，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㎎，0.80㎎的铁)，分别放入100mL容量瓶中，用水稀释至约50mL，加入2mL磺基水杨酸溶液(200g/L),摇匀。滴加氨水溶液，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。选用1cm比色皿，以水为参比，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。4.6.1.2.5磺基水杨酸溶液(200g/L)。4.6.1.2.6硫氰酸铵溶液(100g/L)。4.6.1.3仪器4.6.1.3.1天平:感量为0.1㎎。4.6.1.3.2烘箱或其他同等性能的仪器:工作温度为105℃～110℃。4.6.1.3.3分光光度计或其他同等性能的仪器。4.6.1.4分析步骤4.6.1.4.1准确称取0.5g（含铁量低于0.5％时，可取1g～3g）经干燥过的试样，精确到0.1㎎。置于150mL烧杯中，用少量水润湿试样，加入25mL(密度1.19)盐酸，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，稍冷，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。4.6.1.4.2用移液管吸取10mL试样溶液于100mL容量瓶中，用水稀释至约50mL，加2mL磺基水杨酸溶液(200g/L),摇匀。以下操作步骤同4.6.1.2.4.3。4.6.1.5结果计算酸溶液的含量以质量分数ω8计，数值以10-2或％表示