鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵 鈣和鎂含量的測定 火焰原子吸收光譜法 編制說明

《鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵鈣和鎂含量的測定火一、工作簡況本項目依據(jù)國家標準化管理委員會文件“國家標準化管理委員會關于下達2023年第四批推薦性國家標準計劃及相關外文版計劃的通知”下達的項目計劃，項目編號為：20232378-T-605，項目名稱為“鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵鈣和鎂含量的測定火焰原子吸收光譜法”。本項目是制定項目。主要起草單位：鞍鋼股份有限公司、冶金工業(yè)信息標準研究院等。計劃完成時間為2025年42、主要工作過程起草階段：計劃下達后，2024年1月全國生鐵及鐵合金標準化技術委員會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準編制工作組，負責主要起草工作。工作組對鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵合金中鈣和鎂含量的測定的檢測方法、技術現(xiàn)狀和發(fā)展情況進行全面調(diào)研，同時廣泛搜集相關標準和國內(nèi)外技術資料，進行了大量的研究分析、資料查證工作，結合實際應用經(jīng)驗，進行全面總結和歸納，在此基礎上編制出《鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵鈣和鎂含量的測定火焰原子吸收光譜法》標準草案初稿。同時組織多家實驗室進行方法的結果對比試驗，驗證方法的可行性，征求行業(yè)專家的意見和建議，對標準草案初稿進行了認真的修改。在此基礎上整理出了標準征求意見稿，提交全國生鐵及鐵合金標準化技術委員會秘書處。二、標準編制原則本標準在制定過程中，遵循“面向市場、服務產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、及時修訂、不斷完善”的原則，注重標準修訂與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)推進、應用推廣相結合，本著先進性、科學性、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。在注重先進性方面，參考國內(nèi)外冶金行業(yè)其它物料（如鋼鐵、合金等）中鈣和鎂元素的測定先進標準，同時充分考慮標準方法廣泛性和實用性，吸收鋼鐵行業(yè)成熟可靠方法，并充分考慮了滿足國家法律法規(guī)、安全衛(wèi)生環(huán)保法規(guī)的要求。本標準在起草過程中主要按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫規(guī)則》和GB/T20001.4-2015《標準編寫規(guī)則第4部分：試驗方法標準》的要求和規(guī)定進行編寫。在確定本標準主要技術指標時，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、社會效益，充分體現(xiàn)了標準在技術上的先進性和合理性。三、主要內(nèi)容說明本標準規(guī)定了采用火焰原子吸收光譜法測定鋁鐵、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定，測定范圍均為0.005%～0.50%。本標準描述了方法的原理、規(guī)定了試驗的試劑與材料、儀器與設備，包含了樣品溶解制備、測試、標準曲線繪制、結果計算等過程要求、進行了方法精密度和準確度實驗及方法的比對實驗。具體試驗（或驗證）情況如下：1、儀器綜合性能試驗根據(jù)GB/T7728-2021《冶金產(chǎn)品化學分析火焰原子吸收光譜法通則》要求，進行了如下相關指標測試：特征濃度按公式ck=0.0044×Δc/ΔA計算，其中Δc為在吸光度0.1附近查得的相當于吸光度ΔA≈0.1的濃度改變量。在分析方法線性范圍內(nèi)配制系列標準溶液，測定吸光度（見表1），繪制校準曲線（見圖1），則特征濃度ck=0.0044×4.00μg/mL/0.091=0.193μg/mL。表1Ca系列標準溶液吸光度序號濃度/μg/mL吸光度10.00-0.00120.250.00630.01942.000.04354.000.09166.0078.000.16580.210圖1鈣校準曲線將校準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不小于0.70。由圖1可知，校準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，說明Ca校準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，說明Mg校準曲線的線性滿足要求。表2Mg系列標準溶液吸光度序號濃度/(μg/mL)吸光度10.000.00120.050.02430.06240.240.10750.360.17360.480.22270.600.272圖2鎂校準曲線1.2精密度最低要求配制鈣最高濃度的標準溶液，測量10次吸光度，計算平均值和標準偏差，該標準偏差不應超過該吸光度平均值的1.0%。配制鈣最低濃度的標準溶液，測量10次吸光度，計算其標準偏差，該標準偏差不應超過最高濃度標準吸光度平均值的0.5%。在選定的最佳工作條件下，分別測量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，計算平均值和標準偏差，見表3。表3鈣校準曲線精密度鈣標準溶液濃度吸光度值平均值標準偏差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，校準曲線最高濃度溶液的標準偏差0.0011＜0.177×1.0%，最低濃度溶液的標準偏差0.0005＜0.177×0.5%。因此，10.00μg/mL及0.25μg/mLCa標準溶液的測量精密度滿足最低精密度要求。配制鎂最高濃度的標準溶液，測量10次吸光度，計算平均值和標準偏差，該標準偏差不應超過該吸光度平均值的1.0%。配制鎂最低濃度的標準溶液，測量10次吸光度，計算其標準偏差，該標準偏差不應超過最高濃度標準吸光度平均值的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曲線，分別測量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，計算平均值和標準偏差，見表4。表4鎂校準曲線精密度鎂標準溶液濃度吸光度值平均值標準偏差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，校準曲線最高濃度溶液的標準偏差0.0026＜0.275×1.0%，最低濃度溶液的標準偏差0.0023＜0.275×0.5%。因此，6.00μg/mL及0.050μg/mL標準溶液的測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定溶液中元素含量時，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的鈣標準溶液，測量吸光度，結果見表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)，對低含量鈣測得的吸光度依次降低，對高含量鈣測得的吸光度無明顯差別。同時，由于高氯酸和硝酸屬于氧化性酸，且在檢測過程中對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的鈣標準溶液，測量吸光度，結果見表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%的鹽酸酸度進行測定。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的鎂標準溶液，測量吸光度，結果見表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%的鹽酸酸度進行測定。2、精密度試驗按照國家標準化管理委員會文件“國家標準化管理委員會關于下達2023年第四批推薦性國家標準計劃及相關外文版計劃的通知”下達的項目計劃，項目編號為：20232378-T-605，項目名稱為“鋁鐵、鋁錳鐵及硅鋁錳鐵鈣和鎂含量的測定火焰原子吸收光譜法”。本精密度試驗是在2024年由鞍鋼股份有限公司負責牽頭組織，由8個協(xié)作單位8家實驗室共同完成的。2.2實驗樣品本精密度試驗所用樣品列于表9。表9精密度試驗所用樣品單位：w%序號名稱編號CaMg10.00400.00402內(nèi)控標樣2#0.0250.0153內(nèi)控標樣3#0.0500.0504內(nèi)控標樣4#0.150.105內(nèi)控標樣5#0.300.306內(nèi)控標樣6#0.550.552.3實驗方法本試驗要求在重復性條件下，每個實驗室對每個水平的元素含量獨立測定3次，即短時間內(nèi)，由同一實驗員、用同一儀器、相同的實驗條件、同一校準，進行測定。2.4Ca測定結果由8個實驗室對6個水平的Ca含量測定3次，測定結果見表10。表10Ca測定結果水平數(shù)實驗室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測定結果由8個實驗室對6個水平的Mg含量測定3次，測定結果見表11。表11Mg測定結果水平數(shù)實驗室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)關系本標準的精密度試驗是由8個實驗室，對6個水平的樣品進行測定，每個實驗室對每個水平測定3次。該測定是指在GB/T6379.1規(guī)定的重復性條件下進行，即由同一實驗員、用同一儀器、相同的實驗條件、同一校準，在短的時間內(nèi)進行的測定。共同試驗數(shù)據(jù)按GB/T6379進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結果表明質(zhì)量分數(shù)與其重復性限r(nóng)和再現(xiàn)性限間分別存在函數(shù)關系，函數(shù)關系式見表12。表12精密度元素含量（質(zhì)量分數(shù)）/%重復性限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重復性限r(nóng)、再現(xiàn)性限R按表1給出