化學(xué)樣品采樣

化學(xué)樣品采樣

課程導(dǎo)入

在第一章我們學(xué)過(guò)了工業(yè)分析的任務(wù)和作用，請(qǐng)大家回顧一下：工業(yè)分析是分析化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。是研究物料組成的分析方法和相關(guān)理論的集合體。工業(yè)分析具有不同于普通教學(xué)分析實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)：代表性分解方法除干擾分析速度工業(yè)分析是工業(yè)生產(chǎn)的眼睛，可以指導(dǎo)和促進(jìn)生產(chǎn)。第二章試樣的采取和制備

Chapter2Collectionandpreparationoftestsamples

§2.1概述

工業(yè)分析的任務(wù)是從大批物料(工業(yè)生產(chǎn)中的原料、輔助材料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品、副產(chǎn)品及生產(chǎn)過(guò)程中的廢物等）中確定某種或某些組分的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。用于指導(dǎo)和促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)，被譽(yù)為工業(yè)生產(chǎn)的“眼睛”，起到“把關(guān)”的作用。工業(yè)分析測(cè)定步驟：1采樣2制樣3分解樣品4消除干擾

5方法的選擇6結(jié)果的計(jì)算和數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)本章我們的重點(diǎn)：樣品的采取與處理、試樣的制備與分解一、樣品采集的意義在工業(yè)分析工作中，常需要從大批物料中或大面積的礦上采取實(shí)驗(yàn)室樣品。實(shí)驗(yàn)室樣品就必須有較高的代表性.實(shí)驗(yàn)室樣品(laboratorysample)—送實(shí)驗(yàn)室供檢驗(yàn)或測(cè)試而制備的樣品。就是按科學(xué)的方法所選取的少量能代表整批物料或某一礦山地段的平均組成的樣品,也叫原始平均試樣。試樣(testsample)—由實(shí)驗(yàn)室樣品制得的樣品.試料(testportion)—用以分析測(cè)定所稱(chēng)取的一定量的試樣，若試樣與實(shí)驗(yàn)室樣品兩者相同，則稱(chēng)取實(shí)驗(yàn)室樣品，供分析所用的試料.

二、樣品采集的原理

在采樣點(diǎn)上采集一定量的物料稱(chēng)為子樣；在一個(gè)采集對(duì)象中分布的取樣品點(diǎn)的個(gè)數(shù)稱(chēng)為子樣的數(shù)目；合并所有的子樣稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)室樣品即原始平均試樣；應(yīng)采取一個(gè)實(shí)驗(yàn)室樣品的物料總量，稱(chēng)為分析化驗(yàn)單位。采樣注意的問(wèn)題

采取有代表性的實(shí)驗(yàn)室樣品時(shí)，應(yīng)根據(jù)物料的堆放情況及顆粒大小，從不同部位和深度選取多個(gè)采樣點(diǎn)，采取一定量的樣品，混合均勻。采取的份數(shù)越多越有代表性。但是采樣量過(guò)大，會(huì)給后面的制樣帶來(lái)麻煩。采集量經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式對(duì)于不均勻的物料，可采用下列試樣的采集量經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：mQ≥kda式中d—實(shí)驗(yàn)室樣品中最大顆粒的直徑，mmmQ—采取實(shí)驗(yàn)室樣品的最低可靠質(zhì)量，kgk、a—經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)室求得一般k值在0.02~1之間，樣品越不均勻，k值越大，物料均勻0.1~0.3，物料不太均勻0.4~0.6，物料極不均勻0.7~1.0；a=1.8~2.5，地質(zhì)部門(mén)一般規(guī)定為2結(jié)論：物料的顆粒越大，則最低采樣量品越多；樣品越不均勻，最低采樣量也越多。因此，對(duì)塊狀物料，應(yīng)在破碎后再采樣。例如：采集某礦石樣品時(shí)，若此礦石的最大顆粒直徑為20mm，k值為0.06kg/mm2mQ≥0.06kg/mm2×(20mm)2＝24kg如果將上述礦石最大顆粒破碎至4mmmQ≥0.06kg/mm2×(4mm)2＝0.96kg≈1kg結(jié)論：樣品的顆粒越大，稱(chēng)樣量越大

§2.2

采樣方法

采樣對(duì)象不同，采樣方法也不相同：一、氣態(tài)物料樣品的采集二、液態(tài)物料樣品的采集三、固態(tài)物料樣品的采集一、氣態(tài)物料樣品的采集

由于氣體物料易于擴(kuò)散，而容易混合均勻。工業(yè)氣體物料存在狀態(tài)如：動(dòng)態(tài)、靜態(tài)、正壓、常壓、負(fù)壓、高溫、常溫、深冷等，且許多氣體有刺激性和腐蝕性，所以，采樣時(shí)一定要按照采樣的技術(shù)要求，并且注意安全。采樣設(shè)備

一般運(yùn)行的生產(chǎn)設(shè)備上安裝有采樣閥。氣體采樣裝置一般有采樣管、過(guò)濾器、冷卻器及氣體容器組成。

采樣管用玻璃、瓷或金屬制成。氣體溫度高時(shí)，應(yīng)以流水冷卻器將氣樣降至常溫。冷卻器有玻璃制的和金屬制的。玻璃冷卻器適用于氣溫不太高的氣體物料，金屬冷卻器適用于氣溫很高的氣體物料。氣體物料的3種采樣方法

采樣方法的詳細(xì)介紹eg.常壓狀態(tài)氣體采樣

氣體狀態(tài)：等于大氣壓或低正壓或低負(fù)壓

采樣方法：封閉液采樣法使用容器：采樣瓶或采樣管采樣瓶采樣的步驟當(dāng)氣體樣品少時(shí)，采用氣樣管采集氣體，步驟與集氣瓶采集氣體相同

抽氣泵減壓法采樣（適用于低氣壓或負(fù)壓不太高的負(fù)壓狀態(tài)氣體）2020空氣采樣器

二、液態(tài)物料樣品的采集（一）輸送管道中的物料（二）儲(chǔ)罐器中的物料1．大型儲(chǔ)罐中的物料2．小型儲(chǔ)罐中的物料3．槽車(chē)中的物料HFCY油罐自動(dòng)采樣器原理圖1.上浮球2.支撐桿3.高液位取樣管4.中間取樣管5.低液位取樣管6.罐壁

7.取樣泵8.支座2020空氣采樣器2020空氣采樣器

ZSC-II智能恒溫水樣采樣器三、固態(tài)物料樣品的采集（一）不同包裝中固態(tài)工業(yè)產(chǎn)品的采集

如對(duì)于袋裝化肥，通常規(guī)定50件以?xún)?nèi)抽取5件；51～100件，每增10件，加取1件；101～500件，每增50件，加取2件；501～1000件以?xún)?nèi)，每增100件，加取2件；1001～5000件以?xún)?nèi)，每增100件，加取1件。將子樣均勻地分布該批物料中，然后用采樣工具進(jìn)行采集。取樣鉆

自袋、罐、桶中采集粉末裝物料樣品時(shí)，通常采用取樣鉆。取樣鉆為鉆身750mm，外徑18mm，槽口寬12mm，下端30角錐的不銹鋼管或銅管

取樣時(shí)，將取樣鉆由袋（罐、桶）口的一角沿對(duì)角線插入袋（罐、桶）內(nèi)的1/3～3/4處，旋轉(zhuǎn)180后抽出，刮出鉆槽中物料作為一個(gè)子樣。

（二）商品煤樣品的采集1.物料流中采樣在物料流中采樣，通常采用舌形鏟，一次橫斷面采取一個(gè)子樣。采樣應(yīng)按照左、中、右進(jìn)行布點(diǎn)，然后采集。在橫截皮帶運(yùn)輸機(jī)采樣時(shí)，采樣器必須緊貼皮帶，而不能懸空鏟取物料。2.運(yùn)輸工具中的物料當(dāng)車(chē)皮容量為30t以下時(shí)，沿斜線方向，采用三點(diǎn)采樣；當(dāng)車(chē)皮容量為40t或50t時(shí)，采用四點(diǎn)采樣；當(dāng)車(chē)皮容量為50t以上時(shí)，采用五點(diǎn)采樣。商品煤采樣點(diǎn)圖30t以下40t-50t

50t以上3.物料堆中采樣

進(jìn)廠的成批物料，如果在運(yùn)輸過(guò)程中沒(méi)有取樣，進(jìn)廠后可在分批存放的料堆上取樣。其方法是：在料堆的周?chē)?，從地面起每?.5m左右，用鐵鏟劃一橫線，然后每隔1～2m劃一豎線，間隔選取橫豎線的交叉點(diǎn)作為取樣點(diǎn)，如圖所示。在取樣點(diǎn)取樣時(shí)，用鐵鏟將表面刮去0.1m，深入0.3m挖取一個(gè)子樣的物料量，每個(gè)子樣的最小質(zhì)量不小于5kg。最后合并所采集的子樣。0.5m0.5m0.5m0.5m1～2mh=0.3mm=5kg料堆上采樣點(diǎn)的分布

（四）建材行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的半成品和成品取樣1．出磨生料、水泥的取樣2．水泥熟料的取樣3．出廠水泥取樣4．陶瓷半成品和成品的取樣5．玻璃成品的取樣（五）鋼樣樣品的采集1.熔煉階段分析試樣的采集2.鋼材分析試樣的取樣3.采集試樣的注意事項(xiàng)一、破碎破碎可分為粗碎、中碎、細(xì)碎和粉碎4個(gè)階段。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室樣品的顆粒大小、破碎的難易程度，可采用人工或機(jī)械的方法逐步破碎，直至達(dá)到規(guī)定的粒度。破碎工具:

鍔式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、圓盤(pán)破碎機(jī)、球磨機(jī)、鋼臼、鐵錘、研缽等。二、過(guò)篩物料在破碎過(guò)程中，每次磨碎后均需過(guò)篩，未通過(guò)篩孔的粗粒再磨碎，直至樣品全部通過(guò)指定的篩子為止(易分解的試樣過(guò)170目篩，難分解的試樣過(guò)200目篩)。三、混勻混勻法通常有鐵鏟法或環(huán)錐法、掀角法。鐵鏟法或環(huán)錐法常用于手工混合大量實(shí)驗(yàn)室樣品。如鐵鏟法是在光滑而干凈的混凝土或木制平臺(tái)上，用鐵鏟將物料往一中心堆積成一圓錐，然后從錐底一鏟一鏟將物料鏟起，重新堆成另一個(gè)圓錐，來(lái)回翻倒數(shù)次。操作時(shí)物料必須從錐堆頂部自然灑落，使樣品充分混合均勻。也可采用機(jī)械混勻器進(jìn)行混勻。四、縮分

縮分是在不改變物料的平均組成的情況下，逐步縮小試樣量的過(guò)程。常用的有錐形四分法、正方形挖取法和分樣器縮分法。1.錐形四分法將混合均勻的樣品堆成圓錐形，用鏟子將錐頂壓平成截錐體，通過(guò)截面圓心將錐體分成四等份，棄去任一相對(duì)兩等份。

四分法示意圖

2．正方形挖取法將混勻的樣品鋪成正方形的均勻薄層，用直尺或特制的木格架劃分成若干個(gè)小正方形。用小鏟子將每一定間隔內(nèi)的小正方形中的樣品全部取出，放在一起混合均勻。其余部分棄去或留作副樣保管正方形挖取法3．分樣器縮分法分樣器為中間有一個(gè)四條支柱的長(zhǎng)方形槽，槽低并排焊著一些左右交替用隔板分開(kāi)的小槽（一般不少于10個(gè)且須為偶數(shù)），在下面的兩側(cè)有承接樣槽。將樣品倒入后，即從兩側(cè)流入兩邊的樣槽內(nèi)，把樣品均勻地分成兩份，其中的一份棄去，另一份再進(jìn)一步磨碎、過(guò)篩和縮分。

分樣器示意圖

結(jié)果

對(duì)分析試樣粒度的要求與試樣分解的難易程度等因素有關(guān)。經(jīng)最后縮分得到的試樣一般為20～30g（可根據(jù)需要或少或多些），還需要在瑪瑙研缽中充分研細(xì)，使樣品最終全部通過(guò)170目(0.088mm)或200目(0.074mm)篩?！?.4試樣的分解分解試樣的目的:

將固體試樣處理成溶液，或?qū)⒔M成復(fù)雜的試樣處理成簡(jiǎn)單、便于分離和測(cè)定的形式，為各組分的分析操作創(chuàng)造最佳條件。常用的分解方法有酸堿溶解法、熔融法和半熔法一、

酸堿溶解法（一）酸溶法

1．鹽酸（HCl）2．氫氟酸（HF）3．

硝酸（HNO3）4．磷酸（H3PO4）5．硫酸（H2SO4）6．高氯酸（HClO4）（一）堿溶法300～400g/L的氫氧化鈉溶液能劇烈分解鋁及其合金。二、熔融法

熔融分解的目的是利用酸性或堿性熔劑與試樣在高溫下進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，使試樣中的組分轉(zhuǎn)化成易溶于水或酸的化合物。

熔融硅酸鹽礦物和其它礦物的熔劑很多，一般多為堿金屬化合物。常用的有無(wú)水碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鉀、氫氧化鈉、焦硫酸鉀、硼砂、偏硼酸鋰等。三、半熔法

是指熔融物呈燒結(jié)狀態(tài)的一種熔樣方法，又稱(chēng)燒結(jié)法。此法在低于熔點(diǎn)的溫度下，讓試樣與固體試劑發(fā)生反應(yīng)。常用的半混合熔劑有:MgO-Na2CO3（2+3）,MgO-Na2CO3（2+1），ZnO-Na2CO3（1+2）。

硅酸鹽分析中采用的半熔法一般是在鉑坩堝中，加入試料質(zhì)量的0.6～1倍的無(wú)水碳酸鈉，于950℃溫度下灼燒5～10min。石灰石、白堊土、水泥生料的系統(tǒng)分析，常用此方法分解試樣。四、其它的分解法（一）電解氧化溶解法

（二）加壓溶解法

（三）超聲波振蕩溶解法

（四）微波溶解法習(xí)題

1．試樣的制備過(guò)程一般包括幾個(gè)步驟？2．正確地采取實(shí)