晶质石墨矿固定碳含量的测试方法与改进

吴雪松

（中国建筑材料工业地质勘查中心内蒙古总队，内蒙古 呼和浩特 010010）

晶质石墨矿固定碳含量的测试方法与改进

吴雪松

（中国建筑材料工业地质勘查中心内蒙古总队，内蒙古 呼和浩特 010010）

采用非水滴定方法测试晶质石墨矿固定碳含量，既降低了检测成本，又提升了检测效率。通过对国家标样GBW03118和GBW03119中固定碳含量的测试结果以及内蒙古地区某矿区4 000件晶质石墨矿固定碳含量的测试数据进行相对偏差的统计，证明此方法可用于晶质石墨矿大批量固定碳含量测试工作。

晶质石墨矿；非水滴定；固定碳

1 概述

石墨是晶体结构介于原子晶体、金属晶体和分子晶体之间一种属六方或三方晶系过渡型晶体的自然元素矿物。根据结晶程度石墨分为晶质石墨(又称鳞片石墨)和土状石墨(又称隐晶质石墨、微晶质石墨或无定形石墨)两大类。晶质石墨呈单个晶体或片状晶体的连生体产出，晶质石墨矿常伴生有云母、石英、透闪石、透辉石、石榴子石和少量硫铁矿、方解石、金红石以及含钒白云母；土状石墨由煤层接触变质形成。

石墨的结晶程度不同，用途大不相同。晶质石墨的用途极其广泛，比如作耐火材料、润滑剂，军事上作石墨炸弹破坏对方电网，用于环境保护、医用敷料和高能燃料。然而土状石墨用途就比较狭窄，主要用作耐火材料。本文主要论述石墨的结晶程度不同所采用的固定碳测试方法。

2 测试方法

晶质石墨矿床：风化矿石，边界品位2%～3%，工业品位2.5%～3.5%；原生矿石，边界品位2.5%～3.5%，工业品位3%～8%。固定碳含量在这个范围的，如果采用差减重量法测定，测试结果复现性差，准确度低；如果采用现行的烧碱石棉吸收重量法，测试速度较慢，不适合大批量的测试。目前市场有较为先进的固定碳测试仪器，红外碳硫测定仪，但是仪器测试在很大程度上会涉及经济效益的问题，另外检出限受限制。下面介绍的是采用传统的非水滴定法测试晶质石墨矿固定碳含量的方法。

2.1 试剂

氢氧化钾(固体)、无水乙醇(95%)、麝香草酚酞(指示剂)、二乙烯三胺、硫酸、高锰酸钾、双氧水、无水氯化钙(经二氧化碳饱和并于200～205℃烘干约1h)、基准碳酸钙(纯度＞99.95%)、硝酸(ρ1.42g/mL)。

非水滴定液：配置3 000mL为例，准确称取氢氧化钾16.80g于无水乙醇中，加入0.1%麝香草酚酞300mL，加300mL二乙烯三胺，用无水乙醇稀释至3 000mL，摇匀，过滤。

2.2 仪器设备

管式高温炉、电子天平、固定碳测定装置、洗气瓶(内装浓硫酸)、干燥塔(内装无水氯化钙)、瓷管(长100～110cm，管内一侧填充铜丝网和铬酸铅)。

2.3 操作过程

检查装置是否漏气，准确称取0.1～0.5g试样于瓷舟(经过灼烧除去碳和硫)，试样均匀铺于瓷舟中，滴入硝酸7～10滴，放置在电热板上加热，试样蒸干为宜，注意电热板温度在350±20℃为宜，硝化温度太低，碳酸盐和有机碳去除不完全，烤干的试样取下冷却，按顺序排放于托盘中，然后连接仪器装置，待管式炉升温至规定的的温度(1 240±20℃)，通入氧气，调节吸收器内气泡速率，每秒5～6个气泡为宜，同时检查整个装置的密封性，进行空白试验，通入氧气5min，非水滴定液颜色5min内不变色。然后取下瓷管前端的橡皮塞，将上述处理好试样的瓷舟推至瓷管中的高温区，迅速塞紧橡皮塞，通入氧气，滴定至非水滴定液至最初标定的蓝色，为试样的终点，同批试样需用基准碳酸钙标定3份平行试样，反算滴定液的滴定度，计算样品中固定碳的含量；计算公式如下：

ω(CGD)=T×V/G

式中：T——非水滴定液的滴定度(由基准碳酸钙标定)；

V——消耗体积(mL)；

G——试样的重量(g)。

固定碳测定装置流程为：氧气瓶→氢氧化钾吸收液(400g/L)→5%高锰酸钾溶液→浓硫酸→无水氯化钙→管式高温炉→双氧水→干燥塔→吸收器。

3 检测结果与评估

用此方法测试内蒙古地区某矿区晶质石墨矿固定碳含量，得到了客户的肯定，此法测试4 000余件晶质石墨矿与辽宁测试研究所进行5%的外检评估，外检单位测试固定碳部分比对结果见表1。

表1的数据结果是从200件外检评估报告中截取的20件比较有代表性的结果，判断结论为外检评估合格率为100%。

随批次加入的国家标准样品G B W 0 3 1 1 8和GBW03119固定碳含量见表2。

表2中数据结果证明此方法可用于晶质石墨矿固定碳含量的测试。

表1的数据比对结果表明，改进后的非水滴定法测定晶质石墨矿固定碳含量相对偏差均在允许误差范围内。国家标准样品GBW03118的重复测试5组数据得出平均相对偏差RSD为2.423%；国家标准样品GBW03119的重复测试5组数据得出平均相对偏差RSD为0.838%，均在允许误差范围内。

此方法用于测试晶质石墨矿固定碳的含量，结果准确度高、装置简便、成本低、提升了检测效率，可作为晶质石墨矿固定碳含量的测试方法。此方法使用了多年，在装置和试剂上做了许多的改进，但始终未作为标准方法使用，希望此文能给更多的读者带来帮助。

表1 内蒙古地区某矿区样品测试结果比对

表2 国家标准样品测试准确度表

[1]邵厥年，陶维屏.矿产资源工业要求手册[M].北京：地质出版社，2010.

[2]赵澎.相态分析与地质找矿[M].北京：地质出版社，2008.

[3]中华人民共和国国土资源部.DZ/T0130-2006 地质矿产实验室测试质量管理规范[S].北京：中国标准出版社，2006.

[4]中华人民共和国国家发展和改革委员会.JC/T1021.5-2007 石墨矿化学分析方法[S].北京：中国建材工业出版社，2007.

P619.252

A

1007-9386(2017)03-0024-02

2017-03-08