碳酸鹽型石墨中固定碳的分析方法研究

石 華，劉 氘，陳建幫（.青海省地質(zhì)測(cè)試應(yīng)用中心，青?！∥鲗帯?0008；.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青海總隊(duì)，青?！∥鲗帯?0008）

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碳酸鹽型石墨中固定碳的分析方法研究

石 華1，劉 氘1，陳建幫2
（1.青海省地質(zhì)測(cè)試應(yīng)用中心，青海西寧810008；2.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青海總隊(duì)，青海西寧810008）

【摘 要】本文采用450℃灼燒去除有機(jī)碳，然后采用1+1硝酸去除無機(jī)碳，再用高頻紅外碳硫儀測(cè)試碳酸鹽型石墨中的固定碳。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)灼燒溫度在450℃灼燒3h能完全去除有機(jī)碳，同時(shí)固定碳的損失率低于0.5%，最佳取樣量為0.05～0.200 0g，準(zhǔn)確度RE在1%～2%之間，12次測(cè)試的精密度（RSD）為0.81%。

【關(guān)鍵詞】碳酸鹽型石墨；高頻紅外碳硫儀；固定碳；無機(jī)碳

目前含碳酸鹽石墨礦中固定碳含量的測(cè)定方法手續(xù)繁瑣，速度較慢，影響因素較多，不易開展大規(guī)模樣品的檢測(cè)。本文以酸溶分離石墨礦中的碳酸鹽，450℃灼燒去除有機(jī)碳。借鑒了文獻(xiàn)［1］中固定碳損失率試驗(yàn)，對(duì)溫度做出調(diào)整。

1　儀器以及主要試劑

（1） 高頻紅外碳硫儀，德凱儀器公司，型號(hào)：DK-606。

（2） 分析天平：北京賽多利斯科學(xué)儀器，感量0.000 1g。

（3） 溫控電熱板：鶴壁天龍煤質(zhì)儀器有限公司，型號(hào)：WK500C，可以精確控制到±5℃。

（4） 紅外碳硫儀專用坩堝：Φ24mm×24mm。

（5） 鎢粒：紅外碳硫儀專用鎢粒。

（6） 鐵粉：紅外碳硫儀助熔鐵粉。

（7） 硝酸：分析純。

2　條件試驗(yàn)

2.1固定碳損失率試驗(yàn)

稱取0.500 0g、純度為9.99%的高純石墨粉于已恒重的瓷坩堝中，從室溫分別升至450、500、550、600℃后保溫3h，重量法回收固定碳含量結(jié)果如表1所示。

表1　不同溫度下固定碳的損失率

由表1可見，選擇處理有機(jī)碳的的溫度不宜過高。在450℃作為處理有機(jī)碳的溫度下，固定碳的損失率僅為0.44%，

2.2試驗(yàn)條件

經(jīng)過優(yōu)化，儀器條件采用以下參數(shù)來完成測(cè)試試驗(yàn)。燃燒壓力：0.15MPa；爐頭壓力：0.2MPa；板極電流：0.4A；柵極電流：100mA；吹氧流量：2L/min；分析流量：2L/min；積分時(shí)間：50s；預(yù)吹氧時(shí)間：20s。

2.3樣品制備

試樣粒度＜160目，在105℃時(shí)干燥2h。準(zhǔn)確稱取0.100 0g試樣于碳硫儀專用坩堝中，將坩堝置于450℃的馬弗爐中，待溫度穩(wěn)定至450℃持續(xù)1h后取出來冷卻至室溫。慢慢加入1+1硝酸1mL，后將坩堝置于低溫電熱板上，待干后取下再加入1 +1硝酸1mL，反復(fù)三次徹底去除無機(jī)碳和殘留有機(jī)碳，取下冷卻后待測(cè)。

2.4標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)試

取GBW03118、GBW03119、GBW03120為標(biāo)準(zhǔn)樣品，每個(gè)樣品準(zhǔn)確稱取0.100 0g，加入0.5g鐵助溶劑，0.5g錫助溶劑和1.2g鎢粒。打開儀器待穩(wěn)定后測(cè)試，樣品進(jìn)入高頻繞燒爐富氧環(huán)境下燃燒，設(shè)置儀器積分時(shí)間為50s。

2.5樣品的測(cè)試

向2.3步驟中處理好的樣品加入0.5g鐵助溶劑，0.5g錫助溶劑和1.2g鎢粒，待測(cè)試完標(biāo)準(zhǔn)樣品后測(cè)試，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算結(jié)果。

3　結(jié)果與討論

3.1取樣量的選擇

取樣量太大容易造成樣品燃燒不充分，二氧化碳釋放較慢，使得積分時(shí)間延長(zhǎng)，容易造成分析峰拖尾。稱樣量太小容易造成樣品代表性不足，結(jié)果誤差較大。

取GBW03119（固定碳標(biāo)準(zhǔn)值為9.91%）進(jìn)行不同取樣量試驗(yàn)，稱取0.050 0、0.100 0、0.150 0、0.200 0、0.250 0、0.300 0、0.350 0、0.400 0、0.450 0、0.500 0g進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表2。發(fā)現(xiàn)稱樣量在0.05～0.200 0g分析峰形狀很好，結(jié)果也好，稱樣量在0.250 0～0.400 0g分析峰形拖尾，結(jié)果可以使用，超過0.4g后結(jié)果明顯偏低。

表2　稱樣量影響試驗(yàn)

3.2準(zhǔn)確度試驗(yàn)

取GBW03118、GBW03119、GBW03120三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。通過試驗(yàn)表明，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試準(zhǔn)確度RE＜2%，結(jié)果可靠。

表3　準(zhǔn)確度試驗(yàn)

3.3精密度試驗(yàn)

把GBW03119重復(fù)測(cè)試12次，得到結(jié)果為：9.93、9.83、9.95、10.05、9.97、10.12、10.03、9.89、9.91、10.05、10.01、9.98。計(jì)算其精密度RSD=0.81%。

本研究把碳酸鹽型石墨經(jīng)過450℃灰化處理有機(jī)碳，1+1硝酸處理無機(jī)碳，再使用高頻紅外碳硫儀器測(cè)試固定碳。該方法經(jīng)過了固定碳損失率試驗(yàn)、儀器條件優(yōu)化試驗(yàn)、取樣量試驗(yàn)、準(zhǔn)確度試驗(yàn)、精密度試驗(yàn)，證明是可靠的，適用于大批量樣品的生產(chǎn)測(cè)試。

【參考文獻(xiàn)】

［1］陳建幫.含碳酸鹽石墨礦中固定碳含量測(cè)定方法的改進(jìn)［J］.中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2013（6）：30-31.

［2］全國(guó)非金屬礦產(chǎn)品及制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 3521-2008石墨化學(xué)分析方法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［3］建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心.JC/T 1021.5-2007 非金屬礦物和巖石化學(xué)分析方法（第5部分）石墨礦化學(xué)分析方法［S］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2007.

【中圖分類號(hào)】P619.252

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1007-9386（2016）01-0021-02

【收稿日期】2015-08-24

Carbonate Type Graphite Analysis Method of Fixed Carbon in Research

SHI Hua1， LIU Dao1， CHENG Jian-bang2
（1. Qinghai Provincial Geological Test Application Center， Xining 810008， China；2. Qinghai Team of Geological Survey Center of China Building Materials Industry， Xining 810008， China）

Abstract:This article USES the 450-degree burns to remove organic carbon， and then USES the 1+1 to remove inorganic carbon，nitrate to the high frequency infrared carbon sulfur meter test of fixed carbon in carbonate type graphite. Through the experiment found that the calcination temperature at 450-degrees burning 3hours can completely remove organic carbon， and fixed carbon loss rate lower than 0.5%， the best sampling quantity 0.05～0.200 0g， RE accuracy between 1% to 2%， 12 times test precision （RSD） is 0.80%.

Key words:carbonate type graphite； high frequency infrared carbon sulfur； fixed carbon； inorganic carbon