国家标准《铝及铝合金化学分析方法 第2部分砷含量的测定》编制说明.docx

国家标准《铝及铝合金化学分析方法 第2部分砷含量的测定》编制说明.docx

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国家标准《铝及铝合金化学分析方法第2部分砷含量的测定》编制说明

铝及铝合金化学分析方法

—第2部分：

砷含量的测定

送审稿编制说明

中国铝业郑州有色金属研究院有限公司

2016年4月

铝及铝合金化学分析方法

第2部分：

砷含量的测定

送审稿编制说明

1工作简况（包括任务来源、协作单位、主要工作过程）

1.1任务来源

根据全国有色金属标准化技术委员会2015年标准制（修）定计划，GB/T20975《铝及铝合金化学分析方法》国家标准的第1、2、11部分由中国铝业郑州有色金属研究院有限公司负责起草（修订），2015年6月25日～27日，全国有色金属标准化技术委员会在浙江省温州市召开了GB/T20975《铝及铝合金化学分析方法》国家标准任务落实会。

会上确定了《铝及铝合金化学分析方法》国家标准的起草思路。

根据会议讨论决定，由中国铝业郑州有色金属研究院有限公司负责GB/T20975.2-201X《铝及铝合金化学分析方法第2部分：

砷含量的测定》修订工作。

项目已经国家标准化管理委员会以“关于下达2015年第三批国家标准制修订计划的通知（国标委综合[2015]73号）”文件下达，项目编号：

20153638-T-610。

本部分方法二起草单位：

中国铝业郑州有色金属研究院有限公司、长沙矿冶研究院有限责任公司、贵州省分析测试研究院、昆明冶金研究院。

本部分方法二主要起草人：

石磊、薛宁、李志辉、王悦、贵州李家华、XX、刘英波、罗舜。

1.2起草单位情况

中国铝业郑州有色金属研究院有限公司（原中国铝业郑州研究院）是中国轻金属专业领域唯一的大型科研机构，是我国铝镁工业新技术、新工艺、新材料和新装备的重大、关键和前瞻技术的研发基地，基础研究及原创性技术成果的孵化与转化基地。

主要研究领域包括铝土矿综合利用、氧化铝、电解铝、铝用炭素以及轻金属材料。

建有世界上最大的氧化铝试验基地、具有世界先进水平的国家大型铝电解工业试验基地、世界上唯一的铝土矿综合利用试验基地，拥有国内唯一的国家铝冶炼工程技术研究中心，中国铝业博士后科研工作站。

建立了基础研究、技术开发、扩大试验、工业试验、工程化和产业化完整的铝工业科技创新体系。

拥有铝土矿处理、氧化铝工艺、铝用炭素和电解铝工艺、镁冶炼工艺、化学品氧化铝和轻金属材料工艺、轻金属检测等技术领域的研究实验室，具有完善的铝、镁冶炼基础理论研究技术平台，包括TEM、SEM、EDS、XRD、XRF、IC等在内的大型仪器设备80余套。

2004年通过了中国质量认证中心（CQC）质量、健康安全、环境三大体系认证。

依托研究院设立的国家轻金属质量监督检验中心（郑州轻金属研究院检测实验室）主要负责我国铝镁及其合金12类77种产品的质量监督检验、产品质量评价仲裁等工作，多年来一直为行业提供技术支持服务，承担了铝行业绝大部分分析检测等基础技术标准的具体起草工作，是国际标准化组织ISO/TC226（铝用原材料技术委员会）、ISO/TC79（轻金属及其合金）、ISO/TC129（铝土矿技术委员会）在国内的技术支持单位，是ISO/TC79/SC5（镁及铸造和变形镁合金技术委员会）的主席单位，是国家工业和信息化部确定的有色金属标准样品定点研制单位，是全国有色金属标准化技术委员会铝用炭素材料工作组长单位。

所属河南华慧有色工程设计有限公司，具有“两甲两特”资质，主要从事有色金属冶炼工程咨询、勘察、设计、总承包等业务。

研究院始终致力于以自主创新引领铝工业科技进步，以集成创新推动铝工业可持续发展。

建院以来先后完成了国家“863”、“973”、“科技支撑计划”在内一大批重大、关键、共性和战略技术研发和产业化，共获国家科技进步奖15项，省部级科技进步奖201项，专利266项，其中国际专利2项。

成功研发和产业化的“280KA大型铝电解槽成套技术和装备”获国家科技进步一等奖，“无效应低电压铝电解综合节能减排技术”、“优质炭阳极生产关键技术”、“一水硬铝石管道化强化溶出新工艺”、“选矿拜耳法生产氧化铝”、“一水硬铝石生产砂状氧化铝工艺技术”获国家科技进步二等奖，多种高新技术产品在国防、军工、航天、航空和国家重点工程中得到了广泛应用。

研究院正大力实施做强研发、做优产业、做大科技服务业的“创新驱动，一体两翼”发展战略，向成为一流高科技型企业的目标迈进，以自主创新成果为有色金属工业科技进步乃至人类文明做出新的更大贡献。

1.3主要工作过程和工作内容

从该标准起草项目申报开始，中国铝业郑州有色金属研究院有限公司（国家轻金属质量监督检验中心）就组建了《铝及铝合金化学分析方法》国家标准起草项目组，项目组由长期负责标准制修订的教授级高工担任组长，数名高级工程师、工程师及硕士组成。

2015年6月全国有色金属标准化技术委员会在温州市召开了任务落实会，根据会上的讨论，形成征求意见稿，之后广泛征求相关单位意见，再根据各单位意见形成预审稿。

2015年12月在湖南省长沙市召开了预审会，经过与会人员的讨论和论证，形成了送审稿。

1.3.1制定编审原则

1）以满足我国铝行业的实际生产和使用的需要为原则，提高标准的适用性。

2）以与实际相结合为原则，提高标准的可操作性。

3）充分考虑国家法律、安全、卫生、环保法规的要求。

4）完全按照GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写规则》、GB/T1.2《标准化工作导则第2部分:

标准中规范性技术要素内容的确定方法》、GB/T20001.4《标准编写规则第4部分：

化学分析方法》和《有色金属冶炼产品、加工产品、化学分析方法国家标准、行业标准编写示例》的要求对本部分进行了编写。

1.3.2编制过程

1）2015年6月全国有色金属标准化技术委员会在浙江省温州市召开了任务落实会，中国铝业郑州有色金属研究院有限公司接受下达制修订GB/T20975.2-201X《铝及铝合金化学分析方法第2部分：

砷含量的测定》的任务。

2）组建《铝及铝合金化学分析方法》国家标准起草项目组，确定了标准编审原则，按照我国标准的要求进行整理，形成征求意见稿。

3）广泛进行调研和征求意见和建议工作，起草项目组利用质检中心承担中国铝业股份有限公司所属生产企业铝锭产品质量抽查工作的有利条件，对中国铝业广西分公司、贵州分公司、山东分公司、华泽铝电、华圣铝等企业的重熔用铝锭进行了砷元素的普查分析，同时在接受客户委托铝锭样品分析任务时，积累了铝及铝合金样品中砷元素的分析数据。

由于铝锭中砷元素一般都是在铝冶炼过程中引入，不会人为添加这些有害元素。

通过质检中心的统计，铝锭中砷元素的含量一般都在10-6∼10-5%,远低于砷钼蓝光度法测定的下限0.0005%。

原子荧光光谱法在测定As、Hg、Pb这些易形成气态氢化物的元素方面有独特的优势，检出限低，灵敏度高。

因此将原子荧光光谱法测定铝锭中As的方法作为GB/T20975.2-201X的方法二推出，完善铝及铝合金化学分析方法。

通过调研为标准起草过程中砷的含量范围确定奠定了基础。

在工作中，项目组将征求意见稿发送给尽可能多的分析实验室，收集对征求意见稿的反馈信息，汇总、分析意见和建议，与提出建议和意见的实验室充分沟通，完善补充修改征求意见稿。

长沙矿冶研究院有限责任公司、贵州省分析测试研究院、昆明冶金研究院等3家单位承担了标准复验、复核工作，按照标准制修订的要求，对本标准分别进行了认真负责的复验、复核，分别提交了复验、复核报告，对征求意见稿和试验报告提出了中肯的意见和建议。

起草项目组汇总上述意见和建议，对征求意见稿进行了修改，形成了预审稿。

4）2015年12月在湖南省长沙市召开标准预审会，经过与会专家的广泛讨论，提出了新的意见和建议，起草项目组认真分析收集的意见和建议，在预审稿的基础上，重新编辑整理，形成了送审稿。

2标准的主要内容

1范围

本部分规定了纯铝中砷含量的测定方法。

本部分适用于纯铝中砷含量的测定，方法一测定范围为：

0.0005%∼0.020%；方法二测定范围为：

2.0×10-6%～0.0005%。

2方法一钼蓝分光光度法

2.1方法提要

试料用硫酸、盐酸、硝酸混合酸溶解，用四氯化碳从盐酸溶液中萃取三价砷的碘化物，然后将其转入到水相，用碘使三价砷氧化为五价砷后使之与钼酸铵形成有色铬合物，于分光光度计波长850nm处，测量吸光度。

2.2试剂

分析用水均为亚沸蒸馏水。

2.2.1盐酸（ρl.19g/mL）：

高纯。

2.2.2盐酸（1＋1）：

高纯。

2.2.3硫酸（1＋1）：

优级纯。

2.2.4硝酸（1＋1）：

优级纯。

2.2.5混合酸：

将等体积的盐酸（2.2.2）、硫酸（2.2.3）、硝酸（2.2.4）混合。

2.2.6碘化钾溶液（500g/L）。

2.2.7碘饱和溶液：

将25g碘化钾溶于250mL水中，加入20g结晶碘，溶液放置过夜。

如果碘全部溶解，则再添加一些结晶碘，直到获得饱和溶液。

2.2.8抗坏血酸溶液（4g/L，用时现配）。

2.2.9钼酸铵溶液（7g/L的1mol/L硫酸溶液）。

2.2.10酒石酸锑钾（1.5g/L，用时现配）。

2.2.11四氯化碳。

2.2.12砷标准贮存溶液：

称取0.1320g三氧化二砷（优级纯）溶于5mL氢氧化钠溶液（200g/L）中，用盐酸（1＋1）酸化至刚果红纸呈蓝色，用水将溶液转入1000mL容量瓶中，定容。

此溶液1mL含0.1mg砷。

2.2.13砷标准溶液：

移取10.00mL砷标准贮存溶液（3.12）于500mL容量瓶中，用水稀至刻度混匀。

此溶液1mL含2μg砷。

2.3仪器

分光光度计。

2.4试样

厚度不大于1mm的碎屑。

2.5分析步骤

2.5.1试料

按表1称取试样，精确至0.0001g。

表1

砷的质量分数/%

试料质量/g

0.005～0.003

0.5000

＞0.003～0.020

0.1000

2.5.2测定次数

独立进行两次测定，取其平均值。

2.5.3空白试验

随同试料做空白试验。

2.5.4测定

2.5.4.1称取试料（2.5.1）置于250mL烧杯中，分次加入40mL混合酸（2.2.5），剧烈反应停止后，加入10mL硫酸（2.2.3），低温蒸发至刚冒白烟，取下冷却，用少量水冲洗杯壁，摇匀。

重复蒸发至刚冒白烟，冷却至室温。

向烧杯中加入20mL水，40mL盐酸（2.2.1），加热至盐类溶解（不必煮沸），冷却至室温。

2.5.4.2将试液转入250mL分液漏斗中，用20mL盐酸（2.2.1）洗涤杯壁，加入1mL碘化钾溶液（2.2.6），混匀，放置10min。

加入20mL四氯化碳（2.2.11），振荡1min。

静置分层后，将有机相转入第二个250mL分液漏斗中。

在第一个分液漏斗中加入20mL四氯化碳（2.2.11），振荡1min。

静置分层后，将有机相合并到第二个分液漏斗中。

于盛有有机相的第二个分液漏斗中加入20mL水，振荡1min。

静置分层后，将有机相弃去，水相转入50mL容量瓶中。

2.5.4.3在摇动下，往容量瓶中逐滴加入碘饱和溶液（2.2.7），直到碘的颜色不再消失，5min后，逐滴加入抗坏血酸溶液（2.2.8）直到溶液褪色，加入10mL钼酸铵溶液（2.2.9）、5mL抗坏血酸溶液（2.2.8）和1mL酒石酸锑钾溶液（2.2.10），用水稀释到刻度，混匀。

于20℃～30℃放置40min。

2.5.4.4将部分试液（2.5.4.3）和随同试料所作的空白试验溶液（2.5.3）移入5cm吸收池中，以水为参比，于分光光度计波长850nm处，测量其吸光度，以试液（2.5.4.3）的吸光度减去空白试验溶液（2.5.3）的吸光度，从工作曲线上查出相应的砷含量。

2.5.5工作曲线的绘制

2.5.5.1移取0mL，1.00mL，2.00mL，3.00mL，4.00mL，5.00mL，10.00mL砷标准溶液（2.2.13）于50mL容量瓶中，以下操作按2.5.4.3进行。

2.5.5.2将部分系列标准溶液（2.5.5.1）移入5cm吸收池中，以水为参比，于分光光度计波长850nm处，测量其吸光度，以砷含量为横坐标，以标准溶液的吸光度减去空白试验溶液的吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。

2.6测定结果的计算

按公式

（1）计算砷的质量分数ω（As）（%）：

……………………………………

（1）

式中：

m1——自工作曲线上查得的砷量，单位为微克（μg）；

m0——试料的质量，单位为克（g）。

2.7精密度

2.7.1重复性

在重复性条件下获得的两个独立测试结果的测定值，在以下给出的范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限（r），超过重复性限（r）的情况不超过5%。

重复性限（r）按表2中数据采用线性内插法求得：

表2

砷的质量分数/%

重复性限/%

0.0006

0.0001

0.0018

0.0003

0.0105

0.0019

2.7.2允许差

实验室分析结果的差值应不大于表3所列允许差。

表3

砷的质量分数/%

允许差/%

0.0005～0.0010

0.0002

＞0.001～0.0050

0.0004

＞0.0050～0.010

0.001

＞0.010～0.020

0.002

3方法二氢化物发生-原子荧光光谱法

3.1方法提要

试样用王水溶解，加入硫脲-抗坏血酸溶液作预还原剂，使样品中As5+还原为As3+，将溶液引入原子荧光光谱仪，与还原剂硼氢化钠反应产生砷的氢化物，用氩气作载气，将氢化物引入到测量系统进行测量。

3.2试剂

3.2.1盐酸（ρ1.18g/mL）：

优级纯。

3.2.2硝酸（ρ1.42g/mL）：

优级纯。

3.2.3盐酸（1+1）。

3.2.4硝酸（1+1）。

3.2.5混合酸（1+1）：

1份盐酸（3.2.3）和1份硝酸（3.2.4）混合。

3.2.6盐酸（5+95）。

3.2.7硼氢化钾溶液（10g/L）：

称取2.5g硼氢化钾溶于250mL氢氧化钠溶液（5g/L）中，摇匀。

3.2.8硫脲-抗坏血酸溶液（100g/L）：

称取25g硫脲和25g抗坏血酸置于300mL烧杯中，用水溶解，摇匀，移入棕色瓶中待用。

3.2.9砷标准溶液（1000μg/mL），由国家标准物质研究中心购得。

3.2.10砷标准溶液（1.0μg/L或者10.0μg/L），使用时逐级稀释。

3.2.11氩气（>99.99%）。

3.3仪器

原子荧光光谱仪，附砷空心阴极灯。

3.4试样

将试样加工成厚度不大于1mm的碎屑。

3.5分析步骤

3.5.1试料

按表4称取试样（3.4），精确至0.0001g。

表4

砷的质量分数/%

试料质量/g

2.0×10-6～0.0002

0.5000

＞0.0002～0.0005

0.2000

3.5.2测定次数

独立地进行两次测定，取其平均值。

3.5.3空白试验

随同试料做空白试验。

3.5.4测定

3.5.4.1将试料（3.5.1）置于300mL烧杯中，加入20mL混合酸（3.2.5），待剧烈反应停止后，低温加热至试样完全溶解，继续低温加热使溶液蒸发至5mL左右，取下冷却，用盐酸（3.2.6）冲洗杯壁并移入100mL容量瓶中，加入10mL硫脲-抗坏血酸溶液（3.2.8），再用盐酸（3.2.6）稀释至刻度，摇匀，稳定50min。

3.5.4.2将随同试料所作的空白试验溶液（3.5.3）及制备好的试液（3.5.4.1）和硼氢化钾溶液（3.2.7）以盐酸（3.2.6）做载流，引入原子荧光光谱仪反应系统，以氩气（3.2.11）为载气将产生的AsH3气体引入到原子荧光光谱仪进行测量，从工作曲线上查出相应的砷含量。

3.5.5工作曲线的绘制

3.5.5.1系列标准溶液的制备

3.5.5.1.1适用于2.0×10-6%～2.0×10-5%砷的质量分数

通过逐级稀释将砷的标准溶液配制成0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0μg/L。

或者只需配制一个系列标准溶液的最高点（1.0μg/L），通过仪器自动在线稀释获得。

3.5.5.1.2适用于2.0×10-5%～5.0×10-4%砷的质量分数

通过逐级稀释将砷的标准溶液配制成0、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0μg/L。

或者只需配制一个系列标准溶液的最高点（10.0μg/L），通过仪器自动在线稀释获得。

3.5.5.2测量

将系列标准溶液（3.5.5.1）和硼氢化钾溶液（3.2.7）以及盐酸（3.2.6）载流引入到原子荧光反应系统，产生砷的氢化物，氩气（3.2.11）为载气将产生的AsH3气体引入到原子荧光光谱仪进行测量，以砷含量为横坐标，荧光值为纵坐标，绘制工作曲线。

3.6分析结果的计算

按公式

（1）计算砷的质量分数

（%）：

……………………………………

（1）

式中：

——自工作曲线上查得的试料溶液中砷的质量浓度，单位为微克（μg/L）；

——自工作曲线上查得的随同试料所作的空白试验溶液中砷的质量浓度，单位为微克（μg/L）；

——测定试液的体积，单位为毫升（mL）；

——试料的质量，单位为克（g）。

3.7精密度

3.7.1重复性

在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，这两个测定结果的绝对差值不超过重复性限（r），超过重复性限（r）的情况不超过5%。

重复性限（r）按以下数据采用线性内插法求得：

砷的质量分数/%：

1.06×10-51.10×10-4

重复性限r/%：

0.95×10-50.61×10-4

3.7.2允许差

试验室之间的分析结果的差值不应大于表5所列允许差。

表5

砷的质量分数/%

允许差/%

2.0×10-6%～1.0×10-5%

2.0×10-6

1.0×10-5%∼1.0×10-4%

2.0×10-5

0.0001%∼0.0005%

0.0002

4质量保证与控制

分析时，用标准样品或控制样品进行校核，或每年至少用标准样品或控制样品对分析方法校核一次。

当过程失控时，应找出原因。

纠正错误后，重新进行校核。

5实验报告

试验报告包括以下内容：

——试样；

——使用的标准（包括发布和出版年号）；

——分析结果及其表示；

——与基本分析步骤的差异；

——测定中观察到的异常现象；

——试验日期。

3修订内容

3.1标准名称修改为“铝及铝合金化学分析方法第2部分：

砷含量的测定”。

3.2增加了“方法二氢化物发生-原子荧光光谱法”。

3.3根据标准编写规则将文本进行了编辑性整理。

4标准的水平分析（采用国际标准和国外先进标准的程度（IDT、MOD或NEQ）、国际、国外同类标准水平的对比分析）

本部分包括2个方法，“方法一”是对GB/T20975.2-2007的重新确认，除进行编辑性整理外，其基本内容没有变化；“方法二”是新制定的分析方法。

根据铝及铝合金生产实际和与国际接轨，便于使用，采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定。

该标准与其他国家标准、行业标准互为补充、衔接配套，已达到国际领先水平。

5与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

本标准所规定的内容，完全满足国家法律、法规的要求。

6重大分歧意见的处理经过和依据

无。

7标准作为强制性或推荐性的建议和废止现行有关标准的建议

建议推荐本部分为纯铝中砷含量测定的国家标准。

建议废止GB/T20975.2-2007《铝及铝合金化学分析方法第2部分：

砷含量的测定砷钼蓝分光光度法》。

8预期效果

GB/T20975《铝及铝合金化学分析方法》是我国铝及铝合金测定的仲裁标准，是我国铝行业基础标准之一，也是目前世界上检测项目最全、技术水平最高的分析方法标准。

随着中国铝工业的发展，新技术、新工艺的应用，新产品的开发，铝合金的品种也随之增多，所以就必须有更加科学、准确、快速、更加适用的分析、检测方法的标准进行技术支撑，以满足各种产品化学成分分析、检测。

本次修订对原标准做了系统的修改、补充和完善，无论是在分析方法还是在方法的适用性、前瞻性、可操作性上都有了很大的提高和扩充。

新版标准全面反映了我国铝及合金化学检测技术水平，能够满足中国铝及铝合金工业的实际使用和未来发展的需求，为中国铝行业的发展提供了基础性的技术支撑。

国家标准《铝及铝合金化学分析方法》编制组

2016年4月