GB/T 38216.5-2024 钢渣 氧化锰含量的测定 火焰原子吸收光谱法

　　ICS 77. 140.99 CCS H 54

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 38216.5—2024

　　钢渣 氧化锰含量的测定

　　火焰原子吸收光谱法

　　Steelslag—Determination ofmanganeseoxidecontent—

　　The flameatomicabsorption spectrometricmethod

　　2024-04-25发布 2024-11-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 38216.5—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T 38216《钢渣》的第 5部分 ,GB/T 38216已经发布了以下部分 :

　　— 第 1部分 :氧化铬含量的测定 二苯基碳酰二肼分光光度法 ;

　　— 第 2部分 :氟和氯含量的测定 离子色谱法 ;

　　— 第 3部分 :游离氧化钙含量的测定 EDTA滴定和热重分析法 ;

　　— 第 4部分 :全铁含量的测定 三氯化钛-重铬酸钾滴定法 ;

　　— 第 5部分 :氧化锰含量的测定 火焰原子吸收光谱法 。

　　本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国钢铁工业协会提出 。

　　本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归 口 。

　　本文件起草单位 :首钢京唐钢铁联合有限责任公司 、中冶建筑研究总院有限公司 、中国十七冶集团有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、日照钢铁控股集团有限公司 、河北新金钢铁有限公司 、西峡县恒基冶材有限公司 、山东省冶金科学研究院有限公司 、内蒙古华宜卓材料技术有限公司 、中国计量大学 、中南大学 。

　　本文件主要起草人 : 陈立平 、郑明月 、殳哲君 、何小琴 、陈新娟 、仇金辉 、王刚 、白旭 、王斌斌 、宋文强 、王利峰 、闾文 、张若鹏 、杨林 、郭宏烈 、马成伟 、吴丽娟 、杨燕 、王姜维 、陈剑 、王栋 、石江山 、张亮亮 、钱元弟 、王强 、张勇 、高书平 、于悦 。

　　Ⅰ

　　GB/T 38216.5—2024

　　引 言

　　钢渣是炼钢生产过程中产生的副产品 ,含有铁(TFe) 、氧化铁 、氧化钙 、氧化镁 、三氧化硫 、总碳 、二氧化硅 、三氧化二铝 、五氧化二磷 、氧化锌 、氧化铬等成分 ,还含有氟 、氯等阴离子 。钢渣处理加工后 ,部分钢渣可返回钢铁行业作为原材料 ;经稳定化处理后的钢渣是很好的绿色材料 ,可替代部分天然材料 。在冶金固废资源综合利用标准体系中 ,钢渣化学成分测定方法是其中非常重要的部分 ,在保证钢渣产品质量方面发挥着重要作用 ,GB/T 38216《钢渣》服务于钢渣的处理 、加工 、贸易和应用 , 为钢铁工业高质量绿色发展提供技术支撑 ,拟由五个部分构成 。

　　—GB/T 38216. 1 钢渣 氧化铬含量的测定 二苯基碳酰二肼分光光度法 。 目 的在于规范钢渣中氧化铬含量的测定 ,氧化铬则是铬化合物的重要转化物 ,钢渣中铬含量的准确测定 ,对钢渣进行无害化处理和资源再利用 ,特别是绿色制造的需求具有重要意义 。

　　—GB/T 38216. 2 钢渣 氟和氯含量的测定 离子色谱法 。 目 的在于准确测定钢渣中氟含量 、氯含量 ,更好满足上下游行行业的应用 。

　　—GB/T 38216. 3 钢渣游离氧化钙含量的测定 EDTA滴定和热重分析法 。 目 的在于规范钢渣中有害元素游离氧化钙含量的测定 ,钢渣作为建材 、道路 、建筑等行业原料替代 ,对钢渣中的f-CaO含量做出了严格限量 ,科学准确测定游离氧化钙含量有利于钢渣的资源化利用 。

　　—GB/T 38216. 4 钢渣 全铁含量的测定 三氯化钛-重铬酸钾滴定法 。 目 的在于科学准确测定钢渣中全铁含量 ,确保钢渣的质量和稳定性 ,推动钢渣在钢铁 、建材 、道路等行业的应用 ,提高冶金渣的利用 ,促进二次资源的再利用 。

　　—GB/T 38216. 5 钢渣 氧化锰含量的测定 火焰原子吸收光谱法 。 目 的在于规范钢渣中氧化锰的测定 ,钢渣中的氧化锰含量为钢渣的性能评价和后期处理利用起到重要作用 。

　　Ⅱ

　　GB/T 38216.5—2024

　　钢渣 氧化锰含量的测定

　　火焰原子吸收光谱法

　　1 范围

　　本文件描述了火焰原子吸收光谱法测定钢渣中氧化锰含量的方法 。

　　本文件适用于钢渣中氧化锰含量的测定 。测定范围(质量分数) :0. 10% ~ 13. 00% 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 2007. 1 散装矿产品取样 、制样通则 手工取样方法

　　GB/T 2007. 2 散装矿产品取样 、制样通则 手工制样方法

　　GB/T 6379. 1 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第 1部分 :总则与定义

　　GB/T 6379. 2 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第 2 部分 :确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法

　　GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法

　　GB/T 7728 冶金产品化学分析 火焰原子吸收光谱法通则

　　GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　GB/T 12806 实验室玻璃仪器 单标线容量瓶

　　GB/T 12807 实验室玻璃仪器 分度吸量管

　　GB/T 12808 实验室玻璃仪器 单标线吸量管

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义 。

　　4 原理

　　试料置于聚四氟乙烯烧杯中 ,用盐酸 、硝酸 、氢氟酸进行分解 ,高氯酸冒烟驱尽氟和硅 ,在盐酸介质中 ,将试液喷入空气-乙炔火焰中 ,于 279. 5 nm 处测量吸光度 。

　　5 试剂

　　分析中除非另有说明 ,仅使用认可的分析纯试剂和符合 GB/T 6682规定的蒸馏水或与其纯度相当的水 。

　　5. 1 碳酸钠(Na2CO3 ) ,无水粉末 。

　　1

　　GB/T 38216.5—2024

　　5.2 盐酸 ,ρ= 1. 19g/mL。

　　5.4 硝酸 ,1+10。

　　5.3 硝酸 ,ρ= 1. 42g/mL。

　　5.5 硝酸 ,1+3。

　　5.6 氢氟酸 ,ρ= 1. 15g/mL。

　　5. 8 无水乙醇 ,分析纯 。

　　5.7 高氯酸 ,ρ= 1. 67g/mL。

　　5.9 氧化锰标准溶液(1000μg/mL) :称取 0. 7745 g纯金属锰(Mn>99. 95%)预先用稀硝酸(5. 4)洗净表面氧化物 ,取出 ,立即用蒸馏水反复洗净 ,再放在无水乙醇(5. 8) 中洗 4 次 ~ 5 次 ,取出放在干燥器中(干燥后方便使用) ,置于 250 mL烧杯中 ,加 20 mL硝酸(5. 5) ,加热溶解,煮沸驱尽氮氧化物 ,取下冷却至室温 ,移入 1 000 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,摇匀 。也可直接采用市售有证标准溶液配制 。

　　5. 10 氧化锰标准 溶 液(200 μg/mL) : 移 取 50. 00 mL 氧 化 锰 标 准 溶 液 置 于 250 mL 容 量 瓶 中 , 加 入50 mL硝酸(5. 5) ,用水稀释至刻度 ,混匀 。

　　6 仪器

　　分析中除非另有说明 ,通常使用实验室仪器 ,包括单标线容量瓶 、分度吸量管及单标线吸量管 ,应符合 GB/T 12806、GB/T 12807 和 GB/T 12808 的规定 。

　　6. 1 烘箱 ,温度应控制在 105 ℃ ±2 ℃ 。

　　6.2 聚四氟乙烯(PTFE)烧杯 ,250 mL。

　　6.3 铂坩埚 ,30 mL。

　　6.4 高温炉 ,可调温度范围 500 ℃ ~ 1 100 ℃ ,控制精度为 ±5 ℃ 。

　　6.5 原子吸收光谱仪 ,配备空气-乙炔燃烧器 、锰空心阴极灯 。

　　按 GB/T 7728对原子吸收光谱仪性能进行判断 ,在仪器最佳工作条件下 ,所用原子吸收光谱仪应能达到下列要求 。

　　a) 精密度的最低要求

　　用最高浓度的校准溶液 ,测量 10次吸光度 ,计算其标准偏差 ,此标准偏差不应超过此溶液吸光度平均值的 1. 5% 。用最低浓度的校准溶液(不是零浓度标准溶液) ,测量 10次吸光度 ,计算其标准偏差 ,此标准偏差不应超最高浓度校准溶液吸光度平均值的 0. 5% 。

　　b) 特征浓度

　　氧化锰的特征浓度应小于 0. 10 μg/mL。

　　c) 校准曲线的线性

　　校准曲线按浓度分为五段 ,用同样的方法测定时 ,校准曲线顶部 20%浓度范围的斜率值(表示

　　为吸光度的变化)与底部 20%浓度范围的斜率值(表示为吸光度的变化)之比不应小于 0. 7。 6.6 天平 ,分度值 0. 000 1 g。

　　7 取样和制样

　　按照 GB/T 2007. 1 和 GB/T 2007. 2 的规定进行取样和制样 ,试样应通过 0. 080 mm 筛孔 。将过筛后的试料置于 105 ℃ ±2 ℃的烘箱中烘干 1 h,取出置于干燥器中冷却至室温后称量 。

　　2

　　GB/T 38216.5—2024

　　8 分析步骤

　　8. 1 试料量

　　称取 0. 25 g试料 ,精确到 0. 000 1 g。

　　8.2 测定次数

　　对同一试料 ,至少独立测定 2 次 。

　　8.3 空白试验

　　同时进行空白试验 ,所用试剂需取自同一试剂瓶 。

　　8.4 测定

　　测定步骤如下 。

　　a) 试料的分解

　　将试料(8. 1)置于 250 mL聚四氟乙烯烧杯(6. 2)中 ,加入少量水湿润 ,加入 10 mL盐酸(5. 2) 、5 mL硝酸(5. 3) 、5 mL氢氟酸(5. 6) ,低温缓慢加热至试料溶解 ,加入 5 mL高氯酸(5. 7) ,继续低温加热至冒高氯酸烟 ,缓慢加热蒸发至近干 ,取下冷却 。加入 5 mL盐酸(5. 2) ,用水冲洗杯壁 ,加热至沸并保持沸腾 5 min,如有残渣进行残渣处理 ,如无残渣 ,冷却后移入 100 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。

　　b) 残渣处理

　　将上述溶液[8. 4a)]慢 速 滤 纸 过 滤 到 100 mL 容 量 瓶 中 , 用 热 水 冲 洗 烧 杯 , 将 残 渣 全 部 移 到 滤 纸上 ,把滤液作为母液保存 。将滤 纸 及 残 渣 置 于 铂 坩 埚(6. 3) 中 , 于 800 ℃ ~ 900 ℃高 温 炉 (6. 4) 中 灼 烧10 min,取出 ,待坩埚冷却至室温 ,加入 1 g无水碳酸钠(5. 1) ,于 900 ℃ ~ 1 000 ℃高温炉中完全熔融残渣 。坩埚冷却后 ,将坩埚置于 250 mL烧杯中 , 向烧杯内加入 10 mL热水 、5 mL盐酸(5. 2) ,慢慢溶解熔融物 ,将溶液加热至沸去除二氧化碳 ,溶液合并于母液中 ,冷却后用水稀释至刻度 ,混匀 。

　　c) 试液的分取

　　当氧化锰浓度较高 , 则需要稀释试液 。按照表 1 分取试液到 100 mL容量 瓶 中 , 补 加 5 mL 盐 酸(5. 2) ,用水稀释至刻度 ,混匀 。空白试液按此法同样操作 。

　　表 1 试液的分取

　　氧化锰含量(质量分数)/%

　　0. 10~ 2. 00

　　>2. 00~ 5. 00

　　>5. 00~ 13. 00

　　分取量/mL

　　25. 00

　　10. 00

　　5. 00

　　d) 校准溶液的制备

　　按 GB/T 7728 的要求和操作将原子吸收光谱仪调节至最佳工作条件 , 以空气-乙炔火焰 , 于波长279. 5 nm 处 ,用水调 零 点,测 量 吸 光 度 , 测 量 值 减 去 空 白 吸 光 度 值 。 从 校 准 曲 线 上 查 出 相 应 氧 化 锰浓度 。

　　用移液管按照表 2分别移取 0 mL、1. 00mL、2. 00mL、4. 00mL、6. 00mL、8. 00mL氧化锰标准溶液(5. 10)至一组 100 mL容量瓶中 ,用水稀释至刻度 ,混匀 。此校准溶液的氧化锰含量范围为 0 μg/mL~ 16μg/mL。

　　注 : 如果基体干扰较大 ,可加入相应量的主元素打底 ,或者使用类似钢渣的标准物质做校准曲线 , 以消除基体干扰 。

　　3

　　GB/T 38216.5—2024

　　表 2 氧化锰标准溶液移取量

　　标准溶液移取量/mL

　　0

　　1

　　2

　　4

　　6

　　8

　　校准溶液质量浓度/(μg/mL)

　　0

　　2. 00

　　4. 00

　　8. 00

　　12. 00

　　16. 00

　　e) 测量

　　按照浓度递增的顺序 ,依次吸入系列校准溶液[8. 4d)] 、空白试液[8. 4c)]和试液[8. 4c)]于279. 5 nm处测定吸光度 ,每个样品重复测定 2 次 ,取平均值 。 以系列校准曲线溶液的吸光度扣除空白溶液吸光度得到的净吸光度(减去 “零浓度 ”溶液的吸光度)为纵坐标 ,校准曲线溶液中氧化锰的浓度(μg/mL) 为横坐标 ,绘制校准曲线 。根据试液的吸光度值扣除空白试液的吸光度值得到的净吸光度值 ,在校准曲线上计算相应试液中 MnO 的含量(μg/mL) 。

　　9 结果计算及其表示

　　9. 1 氧化锰含量的计算

　　按式(1)计算试料中氧化锰的含量(质量分数)wMnO , 以 %表示 :

　　wMnO …………………………( 1 )

　　式中 :

　　wMnO — 氧化锰的含量(质量分数) , % ;

　　ρ — 从校准曲线上查得最终试液中的 MnO含量 ,单位为微克每毫升(μg/mL) ;

　　f — 稀释倍数 ;

　　m — 试料量 ,单位为克(g) 。

　　9.2 处理结果的一般处理

　　处理结果如下 。

　　a) 精密度

　　本文件的精密度数据是由 5个实验室对 10个不同水平的氧化锰含量进行共同试验确定的 ,每个实验室对每个水平的元素按照 GB/T6379. 1规定的重复性条件下独立测定 3 次 ,对各实验室报出的原始数据按照 GB/T6379. 2进行统计分析 。精密度见表 3。

　　表 3 精密度函数关系式

　　MnO含量(质量分数)/%

　　重复性限(r)

　　再现性限(R)

　　0. 1~ 13. 00

　　r= 0. 022 8x-0. 008 9

　　R= 0. 045 9x+0. 090 4

　　注 : x 为两个分析结果的平均值(质量分数) 。

　　b) 分析结果的确定

　　采用试料平行测定结果的算术平均值为试样的氧化锰含量 。 同一试样两次独立分析结果差值的绝对值不大于重复性限 r,则取算术平均值作为分析结果 。 如果两次独立分析结果差值的绝对值大于重复性限 r,则 按 照 附 录 A 的 规 定 追 加 测 量 次 数 并 确 定 分 析 结 果 。 数 值 修 约 按 GB/T 8170 的 规 定 执行 ,所得结果保留至小数点后 2位 。

　　4

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　　10 试验报告

　　试验报告应包括下列内容 :

　　a) 实验室的名称和地址 ;

　　b) 试验报告的签发日期 ;

　　c) 本文件的编号 ;

　　d) 识别试样必要的细节 ;

　　e) 分析结果 ;

　　f) 与结果对应的编号 ;

　　g) 在测定过程中观察到的异常现象和本文件中没有规定的可能对试样和认证标准物质的结果产生影响的任何操作 。

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　　附 录 A

　　(规范性)

　　试验样分析结果接受程序流程图

　　试样分析结果接受程序流程见图 A. 1。

　　图 A. 1 试样分析结果接受程序流程图

　　6