CN105651586A - 一种石墨化学成分含量测定的前期预处理方法 - Google Patents

一种石墨化学成分含量测定的前期预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨化学成分含量测定的前期预处理方法，包括步骤：(1)称取0.1～0.5g石墨样品于消解罐中，缓慢加入2～3mL的硝酸、0.2～1.0mL的氢氟酸、0.5～1mL的硫酸、0.2～1.0mL的高氯酸，使石墨样品与各酸试剂充分混合；(2)将消解罐置于微波消解仪上，在功率600W下开始运行升温，当温度升至240℃～260℃时，保持时间不小于45min，微波消解仪停止工作，自然降温，当温度降到70℃以下时将消解罐从微波消解仪上取出，缓慢打开消解罐，冲入聚四氟乙烯烧杯中，用100mL塑料比色管定容。采用本发明能够在低于300℃的温度下对石墨样品进行分解，没有元素损失，使石墨杂质含量的测量准确度高。

Description

一种石墨化学成分含量测定的前期预处理方法
技术领域
本发明属于石墨化学成分含量测定的前期预处理方法。
背景技术
石墨是一种高能晶体碳材料，因其独特的结构和导电、导热、润滑、耐高温、化学性能稳定等特点，广泛应用于冶金、机械、环保、化工、耐火、新能源、核能、电子、医药、军工和航空航天等领域。
我国天然石墨成形地质条件好、分布广泛、资源丰富、质量好，储量和产量都居世界首位，是我国的优势矿产之一。硅铝钙镁铁钛锰磷等元素在石墨中属于杂质，不同地方产的石墨含有这些元素的含量不同，而这些元素的含量直接影响石墨的选矿和应用，所以，准确快速测定其含量对石墨选矿、应用及科研具有非常重要的指导意义。
石墨的化学性质稳定，常温常压条件下，酸碱很难将其分解，需采用1000℃高温碱熔，样品才可分解完全，但是如果将样品直接与熔剂混合后高温熔融，石墨因高温产生的大量二氧化碳可致样品的迸溅，造成元素损失，含量分析不准确。现阶段，在我国石墨矿化学分析方法是在900℃～1000℃的高温灼烧除尽碳，然后碱熔或酸熔分解样品后，采取化学分析手段测定石墨中的元素，也就是采用预先灼烧除碳再碱熔分解样品，而Pb、Cd、As等微量元素在900℃～1000℃的高温灼烧下易挥发，仍有元素损失，最后分析出的含量仍然不准确；Pb、Cd、As等微量元素还造成环境污染。石墨样品只有在不高于300℃的温度下进行分解，才可准确测定其含量；如何在低温下分解石墨样品是现阶段未解决的难题。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种石墨化学成分含量测定的前期预处理方法，采用该方法能够在低于300℃的温度下对石墨样品进行分解，没有元素损失，使石墨杂质含量的测量准确度高。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种石墨化学成分含量测定的前期预处理方法，其包括以下步骤：
(1)称取0.1～0.5g石墨样品于微波消解仪消解罐中，缓慢依次加入2～3mL的硝酸HNO3、0.2～1.0mL的氢氟酸HF、0.5～1mL的硫酸H2SO4、0.2～1.0mL的高氯酸HCLO4，轻轻摇动消解罐，使石墨样品与各酸试剂充分混合；
(2)将消解罐置于微波消解仪上，微波消解仪在功率600W下开始运行升温，当温度升至240℃～260℃时，保持时间不小于45min，微波消解仪停止工作，自然降温，当温度降到70℃以下时将消解罐从微波消解仪上取出，缓慢打开消解罐，冲入聚四氟乙烯烧杯中，用100mL塑料比色管定容。
本发明为了使结构稳定的石墨分子消解，采用硝酸HNO3、氢氟酸HF、硫酸H2SO4和高氯酸HCLO4在高温高压下进行强氧化反应，其消解的压力较高，但消解温度较低，在240℃～260℃。本发明实现了在低于300℃的温度下分解石墨样品，石墨中的挥发性成分达不到挥发温度，没有挥发损失，不污染环境；且采用密闭微波消解，无元素损失，分解完全。采用本发明方法分解的石墨再用标准的加入法测试，其测试的石墨杂质含量准确度高，为石墨选矿、应用及科研提供了坚实的基础。
选用国家一级石墨标准物质GBW03120和蒙古国石墨标准物质Graphitem“CGL003”，共两个标准物质进行对比实验：用行业标准“JC/T1021.5-2007石墨矿化学分析方法”中采用的样品预处理方法在高至950℃的温度下灼烧石墨样品，灰分用碳酸钠熔融，酸提取，制备分析溶液，采用容量法、比色法、原子吸收法等手段测定铝、钙、镁、磷、锰等元素；另取一份石墨样品使用本方法-高温微波消解预处理样品，制备分析溶液，采用比色法、原子吸收法、等离子体发射光谱法等手段测定。因为“JC/T1021.5-2007石墨矿化学分析方法”预处理样品，可带进大量碳酸钠熔融产生的盐类基体，影响等离子体发射光谱法等仪器法的使用，不可发挥等离子体发射光谱仪连续测定的特长，并且因为灼烧温度高至950℃，有些易挥发元素铅、锌等损耗，测不准。而高温微波消解预处理样品，基体量少，无大量盐类产生，温度低，无元素损耗，测定迅速，效率高。
预处理及测定数据比对；分别称取GBW03120、Graphitem“CGL003”各0.1000g,按“JC/T1021.5-2007石墨矿化学分析方法”和“高温微波消解方法”分别处理样品，进行测定，数据如下：
表1GBW03120两种样品预处理方法测试数据%
表2Graphitem“CGL003”两种样品预处理方法测试数据%
*:mg/kg
由表1和表2的数据可看出：“JC/T1021.5-2007石墨矿化学分析方法”与本法“Al2O3、CaO、Fe2O3、TiO2、MgO、MnO、P2O5”测试数据与标准值相近；但是“Pb、Zn”等易挥发元素测试结果差异太大，按“JC/T1021.5-2007石墨矿化学分析方法”经950℃灼烧预处理样品，“Pb、Zn”等元素挥发，无法测试；采用本法预处理样品，可得到准确数据。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1，本实施例包括以下步骤：(1)称取0.1g石墨样品于微波消解仪消解罐中，缓慢依次加入2mL的硝酸HNO3、0.5mL的氢氟酸HF、0.5mL的硫酸H2SO4、0.5mL的高氯酸HCLO4，轻轻摇动消解罐，使石墨样品与各酸试剂充分混合；
(2)将消解罐置于微波消解仪上，微波消解仪在功率600W下开始运行升温，当温度升至240℃时，保持时间不小于45min，微波消解仪停止工作，自然降温，当温度降到70℃以下时将消解罐从微波消解仪上取出，缓慢打开消解罐，冲入聚四氟乙烯烧杯中，用100mL塑料比色管定容。
实施例2，本实施例包括以下步骤：(1)称取0.5g石墨样品于微波消解仪消解罐中，缓慢依次加入3mL的硝酸HNO3、0.4mL的氢氟酸HF、0.8mL的硫酸H2SO4、0.3mL的高氯酸HCLO4，轻轻摇动消解罐，使石墨样品与各酸试剂充分混合；
(2)将消解罐置于微波消解仪上，微波消解仪在功率600W下开始运行升温，当温度升至250℃时，保持时间不小于45min，微波消解仪停止工作，自然降温，当温度降到70℃以下时将消解罐从微波消解仪上取出，缓慢打开消解罐，冲入聚四氟乙烯烧杯中，用100mL塑料比色管定容。
实施例3，本实施例包括以下步骤：(1)称取0.4g石墨样品于微波消解仪消解罐中，缓慢依次加入2.5mL的硝酸HNO3、0.2mL的氢氟酸HF、0.5mL的硫酸H2SO4、0.2mL的高氯酸HCLO4，轻轻摇动消解罐，使石墨样品与各酸试剂充分混合；
(2)将消解罐置于微波消解仪上，微波消解仪在功率600W下开始运行升温，当温度升至260℃时，保持时间不小于45min，微波消解仪停止工作，自然降温，当温度降到70℃以下时将消解罐从微波消解仪上取出，缓慢打开消解罐，冲入聚四氟乙烯烧杯中，用100mL塑料比色管定容。
实施例4，本实施例包括以下步骤：(1)称取0.3g石墨样品于微波消解仪消解罐中，缓慢依次加入2mL的硝酸HNO3、0.8mL的氢氟酸HF、0.6mL的硫酸H2SO4、1mL的高氯酸HCLO4，轻轻摇动消解罐，使石墨样品与各酸试剂充分混合；
(2)将消解罐置于微波消解仪上，微波消解仪在功率600W下开始运行升温，当温度升至255℃时，保持时间不小于45min，微波消解仪停止工作，自然降温，当温度降到70℃以下时将消解罐从微波消解仪上取出，缓慢打开消解罐，冲入聚四氟乙烯烧杯中，用100mL塑料比色管定容。
实施例5，本实施例包括以下步骤：(1)称取0.2g石墨样品于微波消解仪消解罐中，缓慢依次加入3mL的硝酸HNO3、1mL的氢氟酸HF、1mL的硫酸H2SO4、0.8mL的高氯酸HCLO4，轻轻摇动消解罐，使石墨样品与各酸试剂充分混合；
(2)将消解罐置于微波消解仪上，微波消解仪在功率600W下开始运行升温，当温度升至245℃时，保持时间不小于45min，微波消解仪停止工作，自然降温，当温度降到70℃以下时将消解罐从微波消解仪上取出，缓慢打开消解罐，冲入聚四氟乙烯烧杯中，用100mL塑料比色管定容。
上述所述实施例仅是优选和示例形的，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，其都在本专利的保护范围内。

Claims (1)

1.一种石墨化学成分含量测定的前期预处理方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)称取0.1～0.5g石墨样品于微波消解仪消解罐中，缓慢依次加入2～3mL的硝酸HNO3、0.2～1.0mL的氢氟酸HF、0.5～1mL的硫酸H2SO4、0.2～1.0mL的高氯酸HCLO4，轻轻摇动消解罐，使石墨样品与各酸试剂充分混合；
(2)将消解罐置于微波消解仪上，微波消解仪在功率600W下开始运行升温，当温度升至240℃～260℃时，保持时间不小于45min，微波消解仪停止工作，自然降温，当温度降到70℃以下时将消解罐从微波消解仪上取出，缓慢打开消解罐，冲入聚四氟乙烯烧杯中，用100mL塑料比色管定容。
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