第一章 试样的采集和制备

工业分析的任务和作用，请大家回顾一下：工业分析是分析化学在工业生产中的具体应用。是研究物料组成的分析方法和相关理论的集合体。工业分析具有不同于普通教学分析实验的特点。代表性、分解方法、除干扰、分析速度课程的导入工业分析是工业生产的眼睛，可以指导和促进生产。工业分析的任务是从大批物料(工业生产中的原料、辅助材料、中间产品、产品、副产品及生产过程中的废物等）中确定某种或某些组分的平均质量分数。用于指导和促进工业生产，被誉为工业生产的“眼睛”，起到“把关”的作用。1采样2制样3分解样品4消除干扰5方法的选择及测定6结果计算和数据评价本章我们的重点：试样的采集与制备工业分析测定步骤第一章试样的采集和制备1.1试样的采集1.2试样的制备1.1试样的采集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。要求：采集到的样品能够代表原始物料的平均组成采样的基本术语，基本原则，采样量和子样数目，采样方法一、采样基本术语1、采样单元具有界限的一定数量物料。2、子样(小样，分样)在规定的采样点上采集来的规定量（质量或体积）的物料叫子样。在一个采集对象中应布置采样点的个数称为子样数目。一、采样基本术语3、原始平均试样（送检样)：合并所有的子样所得的样品。4、分析化验单位（基本批量）：原始平均试样单位全部物料总量。5、分析试样：送往实验室用于分析测试的样品。6、参考样品：与实验室样品同时制备的样品，是实验室样品的备份。二、采样的目的1.技术方面①确定原材料、半成品及成品的质量。②控制生产工艺过程。③鉴定未知物。④确定污染的性质、程度和来源。⑤验证物料的特性或特性值。⑥测定物料随时间，环境的变化。⑦鉴定物料的来源等。2.商业方面①确定销售价格。②验证是否符合合同的规定。③保证产品销售质量，满足用户的要求等。3.法律方面①为了检查物料是否符合法令要求。②为了检查生产过程中泄露的有害物质是否超过允许极限。③为了法庭调查，确定法律责任，进行仲裁等。4.安全方面①确定物料是否安全及其危险程度。②分析发生事故的原因。③按危险性进行物料的分类等。三、工业物料的分类工业物料按其特性值的变异性类型可以分为两类，即均匀物料和不均匀物料。1.均匀物料是指如果物料各部分的特性平均值在测定该特性的测量误差范围内，此物料就该特性而言是均匀物料。2.不均匀物料是指如果物料各部分的特性平均值不在测定该特性的测量误差范围内，此物料就该特性而言是不均匀物料。四、采样基本原则1.均匀的物料：可以在物料的任意部位进行采样。2.非均匀的物料：随机采样，对所得的样品分别进行测定。3.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)采样的基本原则是：使采得的样品具有充分的代表性。五、采样量和子样数目1.采样量对于均匀物料，根据需要直接采取即可！对于不均匀的物料，可采用试样的采集量经验计算公式。Q＝KdaQ—采取实验室样品的最低可靠质量，kgd—实验室样品中最大颗粒的直径，mmk、a—经验常数，由实验室求得!一般k值在0.02～1之间，样品越不均匀，k值越大，物料均匀0.1～0.3物料不太均匀0.4～0.6，物料极不均匀0.7～1.0；a=1.8～2.5，地质部门一般规定为2。例如：采集某矿石样品时，若此矿石的最大颗粒直径为20mm，k值为0.06kg/mm2mQ≥0.06kg/mm2×(20mm)2＝24kg如果将上述矿石最大颗粒破碎至4mmmQ≥0.06kg/mm2×(4mm)2＝0.96kg≈1kg结论：样品的颗粒越大，称样量越大aQkdm根据：物料的颗粒越大，则最低采样量品越多；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。•确定样品的量•①至少满足三次重复测定的样品量•②必须满足备考样品所需量•③如需预处理，应满足所需量五、采样量和子样数目2.子样数目采样的准确度，即试样中组分含量与整批物料中组分平均含量之间的允许误差。准确度要求越高，子样数目就越多。物料的不均匀程度。六、采样方式与采样方法1、随机取样：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，将物料分成几个层次，按层数大小成比例取样。3、系统取样：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：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、采样方式与采样方法试样的采集方法与物料的存在状态有关。（一）固态物料的采样（二）液态物料的采样（三）气态物料的采样（一）固态物料的采样采样铲（手铲）；采样探子（末端开口采样探子、气动采样探子）；采样钻：较坚硬的固体物料。气动和真空探针：粉末和细小颗粒的松散物料。采样工具取样时，将采样探子由袋（罐、桶）口的一角沿对角线插入袋（罐、桶）内的1/3～3/4处，旋转180后抽出，刮出钻槽中物料作为一个子样。自袋、罐、桶中采集粉末装物料样品时，通常采用采样探子。取样探子长约750mm，外径18mm，槽口宽12mm，下端30角锥的不锈钢管或铜管。采样探子关闭式采样钻示意图1、电动空气提升泵2、样品出口气动探针示意图1.不同包装中固态工业产品的采集不同质地的袋、罐、桶包装。子样数按袋（罐、桶）总数的比率确定。子样均匀地分布于该批物料中，用采样工具采集。（一）固态物料的采样取样时，将采样探子由袋（罐、桶）口的一角沿对角线插入袋（罐、桶）内的1/3～3/4处，旋转180后抽出，刮出钻槽中物料作为一个子样。自袋、罐、桶中采集粉末装物料样品时，通常采用采样探子。取样探子长约750mm，外径18mm，槽口宽12mm，下端30角锥的不锈钢管或铜管。采样探子抽取3000件，应抽取的件数为？例：袋装化肥采样子样量总件数/件＜5051-100101-500501-10001001-5000子样数/件5每增10件加取1件每增50件加取2件每增100件加取2件每增1000件加取1件2.物料堆中的采样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1～2m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5kg。最后合并所采集的子样。1～2mh=0.3mm=5kg0.5m料堆上采样点的分布在物料流中采样，通常采用舌形铲，紧帖皮带全宽度，在左，中，右三处取样点取样。大都是使用自动化的采样器。3.物料流中的采样T≤60Q/nG（P14公式1-6）例：一台炉早班如煤量280t,磨煤机给煤皮带流量150t/h,求取样时间？解：查表原煤Ad=20%时，最少子样数10个，则T≤60Q/nG=60*280/(10*150)=11.2(min)GB475-2008商品煤样人工采取方法车皮容量低于30t时，采用斜线三点法；容量在30～50t时，采用四点法；容量超过50t时，采用五点法。4.运输工具中采样商品煤采样点图147101316258111417369121518斜线三点采样法示意图斜线四点采样法示意图斜线五点采样法示意图18点采样法示意图固体物料采样实例-----商品煤的采取方法A:子样数品种干基灰分Ad/%煤流火车汽车煤堆船舶原煤、筛选煤＞20%≤20%60306060606060606060精煤1520202020其它洗煤（包括中煤）和粒度大于100mm的块煤2020202020表1-1采样单元煤量1000t时的最少子样数煤量超过1000t时，子样数目n1=n(m/1000)1/2n1:实际应采子样数,个n：表1-1中子样数,个m:煤量，t表1-2采样单元煤量少于1000t时的最少子样数品种干基灰分Ad/%煤流火车汽车煤堆船舶原煤、筛选煤＞20%≤20%18101818181830303030精煤1010101010其它洗煤（包括中煤）和粒度大于100mm的块煤1010101010B:子样质量商品煤最大粒度/mm0～2525～5050～100＞100每个份样最小采样质量/kg1245商品煤火车运输，每节车皮车皮容量为50t,问下列情况如何取样？200t原煤；50t原煤；150t精煤查表：原煤火车运输煤量少于1000t时，最少子样数为18个；精煤6个。例：生料率值配料控制系统：多元素分析仪（X荧光分析仪），根据分析结果可进行生料率值的控制，控制周期为0.5～1h。人工取样自动取样建材行业生产过程中的半成品和成品取样水泥生料质量控制系统生料质量控制系统化学成分分析时，必须保证样品的及时性、代表性和分析数据的准确性。企业由人工每小时取生料样品一次，配料系统将根据样品的化学分折结果，重新调整配比，以控制下一小时的生料质量。取样过早，会影响样品的代表性；取样晚了，会造成系统“样品丢失”，使系统失去了一次调整配料方案的机会，仍按上一小时的配料方案配料。如果连续二次“样品丢失”，系统则自动关闭。所以取料人员必须根据系统终端给出的提示，严格遵守取料时间。样品的代表性。每次取样后，取样器内剩余样品必须倒净。同样，样品放入振动磨中研磨后必须将磨内擦洗干净，以免取样器中剩余样品或磨内残余样品粉末混入下一个样品中，从而使样品失去代表性。水泥熟料质量控制项目有：化学全分析（包括KH、SM、IM）、游离氧化钙、氧化镁、烧失量、安定性、强度等。化学成分的测定应进行连续取样，使试样具有代表性，每天测定至少一次。一个月统计一次。熟料的烧失量：每窑每班测一次。熟料的物理性能：分窑每天检验一次，取平均样。散装：500t一批，随机从三个车罐中用槽型管在适应位置插入水泥一定深度（不超过2m），取样，搅拌均匀后取出不少于12kg作试样；袋装：200t一批，随机从20袋中取等量水泥，搅拌均匀后取出12kg两份，密封好，一份送检，一份封样保存。水泥（二）液态物料的采样液态物料具有流动性，组成均匀，采样比较容易．流动液态样品：不同时间！采样阀或采样瓶！静态液态样品：不同位置！大型储物料的采集：全液层采样法，分层采样法！小贮罐中采样：选择不同采样工具进行采样！采样勺和采样杯：由不与物料发生反应的金属或塑料制成。采样管：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。采样工具例：工业过氧化氢采样确定批量：工业过氧化氢每批产品质量不超过60t,用槽车装时，以一槽车为一批；用桶装时，总包装桶数＜500时，按表1-4取，大于500桶时，按规定选取。样品量：不得少于500mL；采样方法：桶装时用取样器上中下三层按1:3:1比例取样；槽车取样器从车顶部进口按上中下部位1:3:1比例取样，取样器由玻璃或聚乙烯塑料制成。试样保存：所取试样混匀后，装清洁、干燥的硬质玻璃瓶或聚乙烯瓶中。33Nn表1-4选取采样单元数的规定总体物料的单元数选取的最小单元数总体物料的单元数选取的最小单元数1～10全部单元182～2161811～4911217～2541950～6412255～2962065～8113297～3432182～10114344～39422102～12515395～45023126～15116451～51224152～18117（三）气态物料的采样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、低温等，且许多气体有刺激性和腐蚀性，所以，采样时一定要按照采样的技术要求，并且注意安全。气体试样的采取共有：4部分结构、4种采样形式、3种采样方法。装采来的毛样气体容器℃的气体需冷却大于冷却器气体中的机械杂质去装有玻璃丝的过滤器除过滤器采样管四部分结构2004种采样形式不同对象或同一对象的不同时间内采取的混合气体样品；混合试样；在生产设备的不同部位定位试