试样的采集制备与分解.docx

1、试样的采集制备与分解第二章试样的采集、制备与分解 2.1试样的采集工业分析的基本步骤为：采样 制样、分解样品 消除干扰、方法的选 择及测定 结果的计算和数据的评价。、样品米集的意义从被检的总体物料中取得有代表性的样品的过程称为采样。在工业分析工作中，常需要从大批物料中或大面积的矿山上采取实验室 样品。采样的要求是采集到的样品能够代表原始物料的平均组成。因为分析 结果的总标准偏差SO与取样的标准偏差Ss和分析操作的标准偏差Sa有关So Ss二、有关米样的基本术语1 x 采样单元（sampling unit）具有界限的一定数量物料（界限可以是有形的也可以是无形的）V2、 份样（increment,

2、子样）用采样器从一个采样单元中一次取得的一定量的物料。3、 原始样品（primary sample,送检样）合并所采集的所有份样所得的样品。4、 实验室样品（laboratory sample）为送往实验室供分析检验用的样品。5、 参考样品（referenee sample备检样品）与实验室样品同时制备的样品，是实验室样品的备份。6、 试样（test sample由实验室样品制备，用于分析检验的样品。三、 采样的原则对于均匀的物料，可以在物料的任意部位进行采样；非均匀的物料应 随机采样，对所得的样品分别进行测定。采样过程中不应带进任何杂质，尽 量避免引起物料的变化（如吸水 氧化等）。四、 采样

3、的具体要求1采样单元数的确定对于化工产品，如总体物料的单元数小于 500,则根据下表选取采样单元数。总体物料的单元数选取的最少单元数总体物料的单元数选取的最少单元数1-10全部单元182-2161811-4911217-2541950 6412255 2962065 8113297 3432182 10114344 39422102-12515395 45023126-15116451-51224152-18117如总体物料的单元数大于500,则用下式计算采样单元数：n = 3 3 N式中N为总体单元数2、采集样品的量采集的样品的量应满足下列要求：至少应满足三次重复测定的要 求；如 需留存备考

4、样品，应满足备考样品的要求；如需对样品进行制样处理时，应 满足加工处理的要求。对于不均匀的物料，可采用下列试样的采集量经验计算公式：m kda式中mQ采取实验室样品的最低可靠质量，kg； d实验室样品中最大颗粒的直径，mm； k、a经验常数，由实验室求得。一般k值在0.021之间，样品越不均匀，k值越大，物料均匀0.10.3, 物料不太均匀0.40.6, 物料极不均匀0.71.0; a=1.82.5,地质部门一般规定为2。物料的颗粒越大，则最低采样量越多；样品越不均匀，最低采样量也越 多。因此，对块状物料，应在破碎后再采样。例如：采集某矿石样品时，若此矿石的最大颗粒直径为20 mm, k值为

5、0.06 kg / mm2,贝卩采样量 mo0.06 kg / mm2x (20 mm )2 = 24 kg；如果 将上述矿石最大颗粒破碎至4 mm, mo0.06 kg / mm2x (4 mm )2 = 0.96 kg 1kg。3、采样记录和采样报告采样时应记录被采物料的状况和采样操作。如物料的名称、来源、编 号、数量 包装情况、存放环境、采样部位 所采样品数和样品量、米样日 期、米样者等。五、采样的方式 1随机取样随机取样又称概率取样。基本原理是物料总体中每份被取样的概率相 等。将取样对象的全体划分成不同编号的部分， 用随机数表进行取样。2、 分层取样当物料总体有明显不同组成时，将物料分

6、成几个层次，按层数大小成比 例取样。3、 系统取样系统取样是按已知的变化规律取样。如按时间间隔或物料量的间隔取 样。4、 二步取样二步取样是将物料分成几个部分，首先用随机取样的方式从物料批中取 出若干个一次取样单元，然后再分别从各取样单元中取出几个份样。六、米样方法1、固体样品的米集(1)采样工具采集固体样品所用的工具为采样探子、采样钻以及气动探针和真空探针。采样探子长750mm,外径18mm,槽口宽12mm,下端30角锥 的不锈钢 管或铜管，形状如下图。idbi图2-1米样钻取样时，将采样探子由袋（罐、桶）口的一角沿对角线插入袋（罐、 桶）内的1 /33/4处，旋转180后抽出，刮出钻槽中物

7、料作为一个子样。采样探子适用于粉末、小颗粒、小晶体等固体化工产品采样。粉末和细小颗粒等松散物料的采样。（2）采样方法从物料堆中采样采样时，根据物料堆的形状和份样数目，将份样分布在堆的顶部、腰和底部。底部采样时，采样点应距地面 0.5m,顶部采样时，应先除去0.2m的表面层，再沿垂直方向用铲一类的工具进行 挖取。从物料流中采样时，大都是使用自动化的采样器，定时 定量连续采 样。当采用相同的时间间隔采样时，若物料流的流量均匀，则采用的时间间 隔T可用下式计算：60QnG式中：T米样的时间间隔minQ物料批量t n份样数目个G物料流量t/h3050t时，采(3)固体物料采样实例如煤量为1000t,份

8、样数目见下表品种煤流火车汽车船舶煤堆原煤 筛选煤6060606060精煤1520202020如煤量超过1000t,份样数目按下式计算:mni = n1000式中：m实际应采份样数目，个；n上表中的份样数目，个m 煤量，t如煤量少于10001份样数目可根据上表的数目按比例递减，但不能少于下表中规定的数目品种煤流火车汽车船舶煤堆原煤 筛选煤上表中规定数目的1/31818上表中规定 数目的 1/2上表中规定 数目的 1/2精煤66份样的最小质量可按下表规定的量采集。商品煤最大粒度/mm0-2525 5050 100 100每个份样的最小质量/kg1245在不同形状的物料中采样的方法也有所不同。在煤堆

9、中采样，应在料堆的周围，从地面起每隔 0.5m左右，用铁铲划一横线，然后每隔广2m划一竖线，间隔选取横竖线的交叉点作为取 样点，如图所示。在取样点取样时，用铁铲将表面刮去0.1m,深入0.3m挖 取一个子样的物料量，每个子样的最小质量不小于 5kgo最后合并所采集的子样。料堆上采样点的分布见图 2-2o从煤流中采样，先计算出采样时间间隔，在煤流下落点，根据煤的流量 和传送带宽度，以一次或分多次用接斗横截煤流的全断面采取一个份样。从火车或汽车中采样，不管车皮容量大小，每车至少采取3个份样，按 3点法布点。I h=0 3m1 2 m m=5kg图2-2煤堆中采样点的分布从船舶中采样，应直接在船上采

10、样，以舱煤为一个采样单元，将 船舱分 成23层，每34m为一层，将份样均匀分布在各层表面上。2、 液体样品的采集液体样品组成比较均匀，溶液采得均匀样品。液体物料包括输送管道中 的物料和储罐器中的物料。所用的采样工具为由不与物料发生反应的金属或塑料制成的采样勺和采 样杯。此外，还有采样管和采样瓶。采样管是由玻璃 金属或塑料制成的管 子，能插入到桶 罐、槽车中所需要的液面上。采样瓶一般为500mL的具 塞玻璃瓶。套上加重铅锤。3、 气体样品的采集由于气体物料易于扩散，而容易混合均匀。工业气体物料存在状态如： 动态、静态 正压、常压、负压、高温、常温 深冷等，且许多气体有刺激 性和腐蚀性，所以，采样

11、时一定要按照采样的技术要求，并且注意安全。（详见气体分析一章） 2.2试样的制备原始的试样一般不能直接用于分析，必须经过制备过程。液态和气态 样品，易于混合均匀，且采样量较少，混匀后可直接进行分析。固态样品一般要经过破碎、过筛 混匀和缩分四个程序。、破碎通过机械或人工的方法将大块的物料分散成一定细度的物料。 破碎可分为粗碎 中碎、细碎和粉碎4个阶段。破碎工具是破碎机 棍式破碎 机、球磨机 铁锤、研钵等 %X. A-A-、过师物料在破碎过程中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎， 直至样品全部通过指定的筛子为止（易分解的试样过170目筛，难分解的试 样过200目筛）。三、混匀混匀法通常有

12、人工混匀和机械混匀两种。人工法是将实验室样品置于光滑而干净的混凝土或木制平台上，用堆锥 法进行混匀。用铁铲将物料堆积成一圆锥，然后从锥底一铲一铲将物料铲 起，在距圆锥一定距离的地方重新堆成另一个圆锥，每一铲的物料必须从锥 顶自然洒落。来回反复操作3次，即可认为样品混合均匀。机械混匀法是将物料倒入机械搅拌器中，启动机器，经一段时间的运 作，即可将物料混匀。四、缩分缩分是在不改变物料的平均组成的情况下，逐步缩小试样量的过程。 常用的缩分方法有分样器缩分法 四分法和棋盘缩分法。1分样器缩分法分样器下面的两侧有承接样槽（见图2-3） o将样品倒入后，即从两侧 流入两边的样槽内，把样品均匀地分成两份，其

13、中的一份弃去，另一份再进 一步磨碎、过筛和缩分。2、锥形四分法将混合均匀的样品堆成圆锥形，用铲子将锥顶压平成截锥体，通过截面 圆心将锥体分成四等份，弃去任一相对两等份。 重复操作，直至取用的物料量符合要求。（见图2-4）图2-3分样器图2-4锥形四分法3棋盘缩分法将混匀的样品铺成正方形的均匀薄层，用直尺或特制的木格架划 分成若 干个小正方形。将每一定间隔内的小正方形中的样品全部取出，放在一起混 合均匀。其余部分弃去或留作副样保管。 （见图25）乡乡7/7力图2-5棋盘缩分法2.3试样的分解一、 分解试样的目的分解试样的目的是将固体试样处理成溶液，或将组成复杂的试样处理 成简单 便于分离和测定的

14、形式。二、 分解试样的要求要求试样分解完全；防止待测组分损失；不能引入与被测组分相同的物 质；选择的分解试样的方法与组分的测定方法相适应。三、 分解试样的方法常用的分解方法有湿法分解法、干法分解法和其它的分解法。1湿法分解法湿法分解法是将试样与溶剂作用，使待测组分转变为可供分析测定的离 子或分子的溶液。湿法分解所用的溶剂主要有：水 有机溶剂、酸、碱等， 应用最广泛的是 HCI、HNO3、H2SO4、FkPQ、HF、HCICU等酸。MX （晶体）-M （g） X （g）M （溶剂化）X （溶剂化）U。为晶格能；H为气体状态离子的溶剂化能；L为无限稀释的溶解热。L = H H_ U。当L为正值时，

15、是放热反应，晶体较易溶解，反之为吸热反应，较难溶 解。矿物中的四种晶体，只有离子晶体比较容易溶解。下表是几种常用酸的适用范围。酸适用范围HCI铁、铝 镁、孟、锌 锡 钛、铅、稀土等金属及合金大多数 的碳酸盐 氧化物、磷酸盐 硼酸盐、硫化物等化合物；软猛矿 褐铁矿、硅酸盐矿；水泥HNO3铁、铜、鎳 钮等金属及合金碳酸盐、磷酸盐硫化物、氧化物等H2SO4稀硫酸可溶解氧化物、氢氧化物 碳酸盐硫化物及碑化物矿石 等；热浓硫酸可以分解铸、氧化碑 锡、铅的合金及冶 金工业产 品；几乎所有的有机物都能被热浓硫酸氧化H3PO4合金钢；卡各矿 氧化铁矿和炉渣HF难分解的硅酸盐，与硝酸、咼氯酸磷酸或硫酸混合使用，

16、可以分 解硅酸盐 磷矿石、银矿石 石英、富铝矿石、银矿 石HCIO4硫化物、氟化物、氧化物、碳酸盐等铀、社、稀土的磷酸盐等矿物实际工作中，常常将两种或两种以上的酸按比例混合使用。如下样品及质量混合酸及比例钢，0.5g2.5mL 浓 HNO3+5mL 浓 HCI+3mL H2O铜合金，0.25g2.5mL 浓 HNO3+25mL 浓 HCI+5mLH2O黄铁矿,0.5g10 20mL 混合酸(浓 HN03 :浓 HCI=3 : 1)目钢,ig30mL 王水 +6mLHF (40%)2、干法分解法干法分解法是将不能完全被溶剂所分解的试样与熔剂混匀，在高温下 发生复分解反应，使其转变为易被水或酸溶解

17、的物质，然后用水或酸浸取。 干法分解分为熔融和烧结两种。(1)熔融法熔融法也称全熔法。最早在高于溶剂熔点的温度下熔融分解，熔 剂与样品之间反应在液相或固液之间进行，完全反应生成均一的熔融体。熔 融法使用的熔剂按酸碱性可分为酸性熔剂和碱性熔剂。常用的酸性熔剂有氟化氢钾焦硫酸钾（钠） 硫酸氢钾（钠）强酸的钱盐等；碱性熔剂主要有碱金属碳酸盐、苛性碱 碱金属过氧化物等。碱金属碳酸盐分解法：碳酸钠是分解硅酸盐、硫酸盐 磷酸盐 碳酸 盐、氧化物、氟化物的矿物的溶剂。K Al Si O 7Na CO 6Na SiO K CO 2NaAIO 6C0226 16（正长正长 23 2323 2 2BaSO Na

18、CO BaCO Na SO4 （重晶石）2 3 3 2 4苛性碱分解法：NaOH对样品的分解作用与碳酸钠类似，只是苛性碱的 碱性强，熔点更低。CaAl 2ShOi6（斜长石）14NaOH 二 6Na2Si3 2NaAIO 2CaO 7H2O Feer?。.2NaOH = 2NaCrO2Fe （ OH）过氧化钠分解法：Na?o ?既是强碱又是强氧化剂，可以分解某些碳 酸钠、苛性碱不能分解的物质。Na2O2 2SnO2 = 2Na2SnO3 O22FeC“O4 7Na2O2 二 2NaFeO2 4NaCrO 4 2Na2O（2）烧结法烧结法又称半熔法。加热至熔剂熔点的57%左右时，由于晶格中的离 子或分子获得的能量超过了其晶格能，在它们之间便可发生相互替换作用， 即明显发生反应，反应后仍然是不均匀的固态混合物。烧结法是在低于熔点的温度下，其分解的程度取决于试样的细度和熔剂 于试样混匀的程度，一般要求有较长的反应时间和过量的熔剂。3、其它分解法其它分解样品的方法包括增压溶解法 电解溶解法、微波溶解法和超 声波振荡溶解法等。