试样的采取与制备-

工业分析化学青海师范大学化学系薄海波第一章试样的采取与制备工业分析程序•工业分析的任务是从大批物料中确定某种或某些组分的平均质量分数。•固体物料分析步骤：1采样2制样3分解样品4消除干扰5方法的选择与测定6结果的计算和数据的评价1.1样品采集与制备的重要性•样品代表性-样品与其所代表的大宗物料应具有极为相似的平均组成。•采样的代表性取决于：1.采样数目（单元数）2.采样量（质量）•分析结果总的标准偏差S0与取制样标准偏差Ss和分析测试的标准偏差Sa之间关系：S02=Ss2+Sa21.2样品采集的原理及应用•子样（分样）—在规定的采样点所采集的规定量的物料•原始平均试样(送检样品)—合并所有子样，能代表整批物料或某一矿山地段平均组成的样品•分析化验单位（基本批量）—应采取一个原始平均试样的物料总量•分析试样(testsample)—由实验室样品制得用于测试的样品•试料(testportion)—用于分析测定所称取的一定量的试样•一、采样误差影响因素：•样品特性：密度、分散均匀性等•样品颗粒大小及颗粒数•待测组分含量•取样单元数•取样方式：随机取样、分层取样、系统取样、二步取样•取样的量二、取样量•样品最低可靠质量：能代表研究对象整体的最小样品量•查理·切乔特公式：Q≥kd2式中Q—样品的最低可靠质量，kgd—样品最大颗粒的直径，mmk—与样品密度等相关的特性常数•样品缩分公式Q≥Kda例1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/mm2，根据Q≥0.06kg/mm2×(20mm)2＝24kg如果将上述矿石最大颗粒破碎至4mmQ≥0.06kg/mm2×(4mm)2＝0.96kg≈1kgQ≥kd2三、采样单元数•n=t2S2/R2X2（1-9）•n:取样单元数•t：给定置信水平的Student值•S：取样方差（）的估计值•R：分析结果标准偏差•X：分析结果均值2s•影响采样单元数的因素：采样准确度的要求物料的不均匀性四、取样方式•随机取样-概率取样•分层取样-层间可有别，层内要均匀•系统取样-也称系统随机取样、等距取样、机械抽样。按已知变化规律取样。•二步取样-随机取样后，再随机抽取1.3试样采集方法采样对象不同，采样方法也不相同：一、固态物料样品的采集二、液态物料样品的采集三、气态物料样品的采集一、固态物料样品的采集（一）不同包装中固态工业产品的采集如对于袋装化肥，通常规定50件以内抽取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件以内，每增100件，加取2件；1001～5000件以内，每增100件，加取1件。将子样均匀地分布该批物料中，然后用采样工具进行采集。取样钻自袋、罐、桶中采集粉末装物料样品时，通常采用取样钻。取样钻：钻身750mm，外径18mm，槽口宽12mm，下端30角锥的不锈钢管或铜管取样时，将取样钻由袋（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。（二）商品煤样品的采集1.物料流中采样在物料流中采样，通常采用舌形铲，一次横断面采取一个子样。采样应按照左、中、右进行布点，然后采集。在横截皮带运输机采样时，采样器必须紧贴皮带，而不能悬空铲取物料。2.运输工具中的物料当车皮容量为30t以下时，沿斜线方向，采用三点采样；当车皮容量为40t或50t时，采用四点采样；当车皮容量为50t以上时，采用五点采样。商品煤采样点图............30t以下40t-50t50t以上3.物料堆中采样进厂的成批物料，如果在运输过程中没有取样，进厂后可在分批存放的料堆上取样。其方法是：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18ChalcopyriteCuFeS2黄铜矿石膏(BaSO4)Gypsum辰砂HgSCinnabar黄锑矿TeSStibiconite以硫酸盐类、硫化物类和其他重矿物形式存在的金属Pyrite(FeS)19液体试样一般比较均匀，取样单元数可以较少；当物料的量较大时，应从不同的位置和深度分别采样，混合均匀后作为分析试样，以保证它的代表性；液体试样采样器多为塑料或玻璃瓶，一般情况下两者均可使用，但当要检测试样中的有机物时，宜选用玻璃器皿，而要测定试样中微量的金属元素时，则宜选用塑料取样器，以减少容器吸附和产生微量待测组分的影响。二、液态物料样品的采集二、液态物料样品的采集（一）输送管道中的物料：阀（二）储罐器中的物料1．大型储罐中的物料：上、中、下2．小型储罐中的物料：虹吸3．槽车中的物料：每车一份/500mL,车数≥10可随机收取，抽车数≥5！三、气态物料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，采样时一定要按照采样的技术要求，并且注意安全。•不同状态的气体采用不同的采样方法（一）常压气体物料的采样：封闭液采法P14图1-9，1-10（二）正压气体物料的采样：橡皮囊（三）负压气体物料的采样：抽气泵P14图1-11，1-12三、气态物料样品的采集1.4固体试样的制备•概念：从送检试样到分析试样的处理过程称为试样的制备。•要求：代表性、适应性•试样的制备一般需要经过破碎、过筛、混合、缩分等步骤。一、破碎•破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎4个阶段•粗碎：d≤4mm•中碎：d≤0.92mm（20号筛）•细碎：d≤0.196mm（80号筛）•粉碎：d≤0.080mm（180号筛）破碎工具:铁锤、锷式破碎机、辊式破碎机、圆盘破碎机、球磨机、研钵等。二、过筛•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。•标准套筛：成套的孔径不同的金属网筛，参见P16表1-6.•目数：每英寸（25.4mm）长度内金属网线数三、混匀混匀法通常有：•圆锥法：•环锥法：•掀角法：•机械法：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。常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。1.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。四分法示意图2．正方形挖取法•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。用小铲子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。正方形挖取法3．分样器缩分法分样器为中间有一个四条支柱的长方形槽，槽低并排焊着一些左右交替用隔板分开的小槽（一般不少于10个且须为偶数），在下面的两侧有承接样槽。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，其中的一份弃去，另一份再进一步磨碎、过筛和缩分。分样器示意图二、试样加工流程及质量要求•上述四个步骤重复直至符合分析要求P17图1-14•分析试样粒度的要求与试样分解的难易程度等因素有关•经最后缩分得到的试样一般为数十克•同时保留副样•防止样品玷污、损失•质量要求：分析样品与送检样品成分一致32过筛、混均、缩分弃去过筛、混均、缩分粗碎中碎弃去粗副样细碎过筛、混匀细副样分析试样33A、碎样（要点：减免正负玷污，防止交叉玷污）A较硬的试样用鄂式扎破碎机B中等硬度的或较软的可用锤磨机C为了把试样进一步磨碎，较硬的用滚磨机，不太硬的用球磨机。34三、特殊样品制样•水分太多：烘干•化学性质不稳定：黄铁矿，低温烘干•难分解的：铬铁矿，磨细•含铁低并需要控制铁含量的：石英、高岭土，用铜质、玛瑙等器具•不适合机械打磨的：云母、石棉：剪碎三、特殊样品制样•水分太多：烘干•化学性质不稳定：黄铁矿，低温烘干•难分解的：铬铁矿，磨细•含铁低并需要控制铁含量的：石英、高岭土，用铜质、玛瑙等器具•不适合机械打磨的：云母、石棉：剪碎作业1．叙述各类样品的采集方法。2．试样的制备过程一般包括几个步骤？3．有试样20kg，粗碎后最大粒度为6mm左右，设k值为0.2kg.mm-2，应保留的试样量为多少？若此时要求再破碎至试样粒度不能大于2mm，需要继续缩分几次？