碳酸盐型石墨中固定碳的分析方法研究

石 华，刘 氘，陈建帮（.青海省地质测试应用中心，青海　西宁　80008；.中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队，青海　西宁　80008）



碳酸盐型石墨中固定碳的分析方法研究

石 华1，刘 氘1，陈建帮2
（1.青海省地质测试应用中心，青海西宁810008；2.中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队，青海西宁810008）

【摘 要】本文采用450℃灼烧去除有机碳，然后采用1+1硝酸去除无机碳，再用高频红外碳硫仪测试碳酸盐型石墨中的固定碳。通过试验发现灼烧温度在450℃灼烧3h能完全去除有机碳，同时固定碳的损失率低于0.5%，最佳取样量为0.05～0.200 0g，准确度RE在1%～2%之间，12次测试的精密度（RSD）为0.81%。

【关键词】碳酸盐型石墨；高频红外碳硫仪；固定碳；无机碳

目前含碳酸盐石墨矿中固定碳含量的测定方法手续繁琐，速度较慢，影响因素较多，不易开展大规模样品的检测。本文以酸溶分离石墨矿中的碳酸盐，450℃灼烧去除有机碳。借鉴了文献［1］中固定碳损失率试验，对温度做出调整。

1　仪器以及主要试剂

（1） 高频红外碳硫仪，德凯仪器公司，型号：DK-606。

（2） 分析天平：北京赛多利斯科学仪器，感量0.000 1g。

（3） 温控电热板：鹤壁天龙煤质仪器有限公司，型号：WK500C，可以精确控制到±5℃。

（4） 红外碳硫仪专用坩埚：Φ24mm×24mm。

（5） 钨粒：红外碳硫仪专用钨粒。

（6） 铁粉：红外碳硫仪助熔铁粉。

（7） 硝酸：分析纯。

2　条件试验

2.1固定碳损失率试验

称取0.500 0g、纯度为9.99%的高纯石墨粉于已恒重的瓷坩埚中，从室温分别升至450、500、550、600℃后保温3h，重量法回收固定碳含量结果如表1所示。

表1　不同温度下固定碳的损失率

由表1可见，选择处理有机碳的的温度不宜过高。在450℃作为处理有机碳的温度下，固定碳的损失率仅为0.44%，

2.2试验条件

经过优化，仪器条件采用以下参数来完成测试试验。燃烧压力：0.15MPa；炉头压力：0.2MPa；板极电流：0.4A；栅极电流：100mA；吹氧流量：2L/min；分析流量：2L/min；积分时间：50s；预吹氧时间：20s。

2.3样品制备

试样粒度＜160目，在105℃时干燥2h。准确称取0.100 0g试样于碳硫仪专用坩埚中，将坩埚置于450℃的马弗炉中，待温度稳定至450℃持续1h后取出来冷却至室温。慢慢加入1+1硝酸1mL，后将坩埚置于低温电热板上，待干后取下再加入1 +1硝酸1mL，反复三次彻底去除无机碳和残留有机碳，取下冷却后待测。

2.4标准样品的测试

取GBW03118、GBW03119、GBW03120为标准样品，每个样品准确称取0.100 0g，加入0.5g铁助溶剂，0.5g锡助溶剂和1.2g钨粒。打开仪器待稳定后测试，样品进入高频绕烧炉富氧环境下燃烧，设置仪器积分时间为50s。

2.5样品的测试

向2.3步骤中处理好的样品加入0.5g铁助溶剂，0.5g锡助溶剂和1.2g钨粒，待测试完标准样品后测试，计算机自动计算结果。

3　结果与讨论

3.1取样量的选择

取样量太大容易造成样品燃烧不充分，二氧化碳释放较慢，使得积分时间延长，容易造成分析峰拖尾。称样量太小容易造成样品代表性不足，结果误差较大。

取GBW03119（固定碳标准值为9.91%）进行不同取样量试验，称取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进行试验，结果见表2。发现称样量在0.05～0.200 0g分析峰形状很好，结果也好，称样量在0.250 0～0.400 0g分析峰形拖尾，结果可以使用，超过0.4g后结果明显偏低。

表2　称样量影响试验

3.2准确度试验

取GBW03118、GBW03119、GBW03120三个标准样品进行试验，试验结果见表3。通过试验表明，符合国家标准样品测试准确度RE＜2%，结果可靠。

表3　准确度试验

3.3精密度试验

把GBW03119重复测试12次，得到结果为：9.93、9.83、9.95、10.05、9.97、10.12、10.03、9.89、9.91、10.05、10.01、9.98。计算其精密度RSD=0.81%。

本研究把碳酸盐型石墨经过450℃灰化处理有机碳，1+1硝酸处理无机碳，再使用高频红外碳硫仪器测试固定碳。该方法经过了固定碳损失率试验、仪器条件优化试验、取样量试验、准确度试验、精密度试验，证明是可靠的，适用于大批量样品的生产测试。

【参考文献】

［1］陈建帮.含碳酸盐石墨矿中固定碳含量测定方法的改进［J］.中国非金属矿工业导刊，2013（6）：30-31.

［2］全国非金属矿产品及制品标准化技术委员会.GB/T 3521-2008石墨化学分析方法［S］.北京：中国标准出版社，2008.

［3］建筑材料工业技术监督研究中心.JC/T 1021.5-2007 非金属矿物和岩石化学分析方法（第5部分）石墨矿化学分析方法［S］.北京：中国建材工业出版社，2007.

【中图分类号】P619.252

【文献标识码】A

【文章编号】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