ICS81.040.30 Q35 中华人民共和国国家标准 GB/T3284—2015 代替GB/T3284—1993 石英玻璃化学成分分析方法 Analyticalmethodofthechemicalcompositioninthequartzglass 2015-10-09发布 2016-09-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T3284—1993《石英玻璃化学成分分析方法》。与GB/T3284—1993相比,除编辑 性修改外主要技术变化如下: ———修改了范围(见第1章,1993年版的第1章); ———增加了规范性引用文件引导语(见第2章); ———增加了试验基本要求(见第3章); ———增加了试样制备(见第4章); ———修改了烧失量和二氧化硅含量的测定(见第5章,1993年版的2.1.1); ———删除了低膨胀石英玻璃中二氧化钛的测定(1993年版的2.1.2); ———修改了发射光谱法(见第6章,1993年版的2.2); ———修改了石墨炉原子吸收光谱法(见第7章,1993年版的2.3); ———修改了火焰原子吸收光谱法(见第8章,1993年版的2.4); ———增加了电感耦合等离子体发射光谱法(见第9章)。 本标准由中国建筑材料联合会提出。 本标准由全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会(SAC/TC447)归口。 本标准负责起草单位:中国建材检验认证集团股份有限公司、中国建筑材料科学研究总院、湖北菲 利华石英玻璃股份有限公司。 本标准参加起草单位:连云港市东海县宏伟石英制品有限公司。 本标准主要起草人:杨晓会、吴洁、杨学东、欧阳葆华、刘俊龙、黄利、黄永亮、王京侠、丁家兴。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB3284—1982、GB/T3284—1993。 ⅠGB/T3284—2015 石英玻璃化学成分分析方法 警告———使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问 题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件。 1 范围 本标准规定了石英玻璃化学成分分析的试验基本要求、试样制备、方法提要和原理、试剂和材料、仪 器和设备、分析步骤、结果计算和表示。 本标准适用于石英玻璃原料、石英玻璃及制品、石英玻璃纤维及制品的化学成分分析。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T602 化学试剂 杂质测定用标准溶液的制备 GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法 3 试验基本要求 3.1 水和试剂 除非另有说明,分析中使用试剂应不低于分析纯,所用水应不低于GB/T6682中规定的二级水 要求。 试剂稀释程度用体积比表示,表示方式如下: ———“稀释V1→V2”表示:将体积为V1的特定溶液稀释为总体积为V2的最终混合物。 ———“V1+V2”表示:将体积为V1的特定溶液加入到体积为V2的溶剂中。 3.2 恒量 经第一次灼烧、冷却、称量后,重复灼烧(每次20min),然后冷却、称量,当连续2次称量的差值小 于或等于0.0002g,即为恒量。 3.3 标准贮备液 使用前应恒温至20℃±2℃,并充分摇匀。除非另有规定,在常温(15℃~25℃)下,保存期一般 不超过两个月,当出现浑浊、沉淀或颜色有变化等现象时,应重新制备。 4 试样制备 4.1 试剂 盐酸(HCl):优级纯,质量分数36%~38%。 1GB/T3284—2015 4.2 仪器和设备 4.2.1 干燥箱 4.2.2 高温炉 最高升温温度高于800℃,恒温精度±10℃,内置进气孔和排气孔。 4.2.3 可调式电热板 4.2.4 试样皿 由耐高温材料制成,可以是石英坩埚、陶瓷坩埚等。 4.2.5 玛瑙研钵 由天然玛瑙制成。 4.3 实验室样品 送往实验室的样品应是均匀性样品,不得污染。质量大于或等于30g(天然矿石大于或等于100g)。 4.4 试样 4.4.1 石英玻璃原料、石英玻璃及制品 按实验室样品形态分为以下两种方法: a) 块状原料:将实验室样品破碎至粒度在5mm以下,置于盐酸(1+1)中,于100℃±5℃浸煮 约10min,经清洗、烘干后,用玛瑙研钵研磨至粒度约为0.125μm(120目),贮存于称量瓶或塑 料自封样品袋中备用。 b)颗粒状原料:将实验室样品烘干后,用玛瑙研钵研磨至粒度约为0.125μm(120目),贮存于称 量瓶或塑料自封样品袋中备用。 4.4.2 石英玻璃纤维及制品 将实验室样品放入试样皿中,置于高温炉内,炉温控制在670℃±20℃,炉门开启缝隙约为 25mm,使其灼烧5min~10min,然后关闭炉门再加热30min,至完全去除表面浸润剂或粘合剂。冷 却至室温,将样品剪成长度小于10mm的短纤维。置于盐酸(1+1)中,于100℃±5℃浸煮约10min, 经清洗、烘干后,贮存于称量瓶或塑料自封样品袋中备用。 注1:对于织物和毡,应裁剪至合适的大小,只能堆积不能折叠放入相应的试样皿中。 注2:开启炉门使挥发物逸出炉外,以防凝聚物沉积在试样或试样皿上。 注3:如使用通风高温炉,不需打开炉门。 5 烧失量和二氧化硅含量的测定———灼烧差减法 5.1 方法提要和原理 试料经高温灼烧至恒量,减少的质量分数即为烧失量,经氢氟酸和硫酸消解,使全部二氧化硅转化 为四氟化硅而除去,再灼烧至恒量,可计算二氧化硅含量。反应方程式如下: 2GB/T3284—2015 SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O H2SiF6→SiF4↑+2HF↑ 5.2 试剂 5.2.1 氢氟酸(HF) 优级纯,质量分数40%。 5.2.2 硫酸(H2SO4) 优级纯,质量分数95%~98%。 5.3 仪器和设备 5.3.1 天平 精确至0.0001g。 5.3.2 铂坩埚 带盖,容量20mL~50mL。 5.3.3 高温炉 最高升温温度高于1200℃,恒温精度±5℃,内置排气口。 5.3.4 可调式电热板 5.3.5 石墨分解箱 5.3.6 干燥器 内装变色硅胶。 5.4 分析步骤 5.4.1 试料 称取约1g的试样,精确至0.0001g,置于已恒量的铂坩埚中,盖上盖,并稍留缝隙。做两份试料的 平行测定。 5.4.2 空白试验 除不加试料外,采用与测定完全相同的分析步骤、试剂和用量,进行平行操作。 5.4.3 烧失量的测定 将装有试料的铂坩埚及空白试验的铂坩埚置于960℃±5℃的高温炉内,灼烧不少于1h,取出坩 埚置于干燥器中冷却至室温,称量。再灼烧20min,冷却,称量。重复灼烧,直至恒量。保留已恒量的 试料坩埚和空白坩埚用于5.4.4二氧化硅含量的测定。 5.4.4 二氧化硅含量的测定 向5.4.3中已恒量的试料坩埚和空白坩埚中依次加入数滴水(润湿)、5mL氢氟酸,5滴硫酸 3GB/T3284—2015 (1+4),置于105℃±5℃的电热板上蒸发至近干。取下坩埚,冷却后用少量水洗涤坩埚内壁,再加入 3mL氢氟酸,于105℃±5℃的电热板上蒸发至近干,用少量水洗涤坩埚内壁,再次蒸干后,升高温度 至200℃±5℃驱尽二氧化硫(白烟冒尽)。冷却后用湿滤纸擦净坩埚外壁,于960℃±5℃下灼烧 30min,取出坩埚置于干燥器中冷却至室温,称量。重复灼烧,直至恒量。 5.5 结果计算与表示 5.5.1 烧失量 烧失量的质量分数(ωLOI)按式(1)计算: ωLOI=m1-m2 m×100% …………………………(1) 式中: ωLOI———烧失量的质量分数,%; m———试料的质量,单位为克(g); m1———灼烧前坩埚和试料的质量,单位为克(g); m2———灼烧后坩埚和试料的质量,单位为克(g)。 以平行测定结果的算术平均值表示,保留两位小数。 5.5.2 二氧化硅含量 二氧化硅的质量分数(ωSiO2)按式(2)计算: ωSiO2=m2-m3+m0 m×100% …………………………(2) 式中: ωSiO2———二氧化硅的质量分数,%; m———试料的质量,单位为克(g); m2———灼烧后坩埚和试料的质量,单位为克(g); m3———经氢氟酸处理后,再灼烧的残渣及坩埚质量,单位为克(g); m0———空白试验的残渣质量,单位为克(g)。 以平行测定结果的算术平均值表示,保留两位小数。 5.6 允许差 试样中二氧化硅含量小于或等于99.9%的测定结果的允许差应小于或等于0.1%; 试样中二氧化硅含量大于99.9%的测定结果的允许差应小于或等于0.05%。 6 硼含量的测定———发射光谱法 6.1 方法提要和原理 试料经氢氟酸消解,用半转移法将试料溶液转移至一对平头电极上,蒸干。采用内标法,以钯元素 作内标元素。用交流电弧激发试料。气态原子由激发态回到基态过程中,释放出特定波长的光,当分析 条件固定,试料中待测元素的浓度较低时,其谱线强度与该元素在试料中的浓度成正比。 6.2 试剂和材料 6.2.1 氢氟酸(HF) MOS级,质量分数40%。 4GB/T3284—2015 6.2.2 硝酸(HNO3) MOS级,质量分数65%~68%。 6.2.3 盐酸(HCl) MOS级,质量分数36%~38%。 6.2.4 甘露醇[CH2OH(CHOH)4CH2OH] 6.2.5 甘露醇溶液(5g/L) 将5g甘露醇溶于水中,加水稀释至1000mL。 6