第二章 試樣的采集制備與分解

第二章試樣的采集制備與分解2023/5/31第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三§2.1試樣的采集工業(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方法的選擇及測(cè)定6結(jié)果的計(jì)算和數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)本章的重點(diǎn)是樣品的采集、制備和分解

從被檢的總體物料中取得有代表性的樣品的過程稱為采樣

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山上采取實(shí)驗(yàn)室樣品。

2023/5/32第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三要求：采集到的樣品能夠代表原始物料的平均組成

分析結(jié)果的總標(biāo)準(zhǔn)偏差S0與取樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差Ss和分析操作的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sa有關(guān)。二、有關(guān)采樣的基本術(shù)語

1、采樣單元(samplingunit)

具有界限的一定數(shù)量物料（界限可以是有形的也可以是無形的）2、份樣(increment，子樣)

用采樣器從一個(gè)采樣單元中一次取得的一定量的物料2023/5/33第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三4、實(shí)驗(yàn)室樣品(laboratorysample)為送往實(shí)驗(yàn)室供分析檢驗(yàn)用的樣品5、參考樣品（referencesample，備檢樣品）與實(shí)驗(yàn)室樣品同時(shí)制備的樣品，是實(shí)驗(yàn)室樣品的備份。3、原始樣品（primarysample，送檢樣)合并所采集的所有份樣所得的樣品6、試樣（testsample）由實(shí)驗(yàn)室樣品制備，用于分析檢驗(yàn)的樣品）2023/5/34第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三三、采樣的原則

1、均勻的物料：可以在物料的任意部位進(jìn)行采樣2、非均勻的物料：隨機(jī)采樣，對(duì)所得的樣品分別進(jìn)行測(cè)定。3、采樣過程中不應(yīng)帶進(jìn)任何雜質(zhì)，盡量避免引起物料的變化（如吸水、氧化等)四、采樣的具體要求

1、采樣單元數(shù)的確定對(duì)于化工產(chǎn)品，如總體物料的單元數(shù)小于500，則根據(jù)下表選取采樣單元數(shù)。2023/5/35第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三總體物料的單元數(shù)選取的最小單元數(shù)總體物料的單元數(shù)選取的最小單元數(shù)1～1011～4950～6465～8182～101102～125126～151152～181全部單元11121314151617182～216217～254255～296297～343344～394395～450451～51218192021222324如總體物料的單元數(shù)大于500，則用下式計(jì)算采樣單元數(shù)：即N為總體單元數(shù)2023/5/36第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三2、采集樣品的量至少應(yīng)滿足三次重復(fù)測(cè)定的要求；如需留存?zhèn)淇紭悠罚瑧?yīng)滿足備考樣品的要求；如需對(duì)樣品進(jìn)行制樣處理時(shí)，應(yīng)滿足加工處理的要求。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

mQ—采取實(shí)驗(yàn)室樣品的最低可靠質(zhì)量，kg

d—實(shí)驗(yàn)室樣品中最大顆粒的直徑，mm

k、a—經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)室求得2023/5/37第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一般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)部門一般規(guī)定為2

。

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/mm2

則采樣量mQ≥0.06kg/mm2×(20mm)2＝24kg

2023/5/38第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三如果將上述礦石最大顆粒破碎至4mm

mQ≥0.06kg/mm2×(4mm)2

＝0.96kg≈1kg

3、采樣記錄和采樣報(bào)告采樣時(shí)應(yīng)記錄被采物料的狀況和采樣操作。如物料的名稱、來源、編號(hào)、數(shù)量、包裝情況、存放環(huán)境、采樣部位、所采樣品數(shù)和樣品量、采樣日期、采樣者等。2023/5/39第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三五、采樣的方式

1、隨機(jī)取樣隨機(jī)取樣又稱概率取樣。基本原理是物料總體中每份被取樣的概率相等。將取樣對(duì)象的全體劃分成不同編號(hào)的部分，用隨機(jī)數(shù)表進(jìn)行取樣。2、分層取樣當(dāng)物料總體有明顯不同組成時(shí)，將物料分成幾個(gè)層次，按層數(shù)大小成比例取樣。系統(tǒng)取樣是按已知的變化規(guī)律取樣。如按時(shí)間間隔或物料量的間隔取樣。3、系統(tǒng)取樣2023/5/310第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三4、二步取樣二步取樣是將物料分成幾個(gè)部分，首先用隨機(jī)取樣的方式從物料批中取出若干個(gè)一次取樣單元，然后再分別從各取樣單元中取出幾個(gè)份樣。六、采樣方法1、固體樣品的采集（1）采樣工具采樣探子采樣探子長750mm，外徑18mm，槽口寬12mm，下端30角錐的不銹鋼管或銅管

2023/5/311第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三取樣時(shí)，將采樣探子由袋（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。采樣探子適用于粉末、小顆粒、小晶體等固體化工產(chǎn)品采樣。采樣鉆

采樣鉆適用于采集較堅(jiān)硬的固體樣品。氣動(dòng)探針和真空探針

適用于粉末和細(xì)小顆粒等松散物料的采樣。2023/5/312第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三（2）采樣方法A從物料堆中采樣

采樣時(shí)，根據(jù)物料堆的形狀和份樣數(shù)目，將份樣分布在堆的頂部、腰和底部。底部采樣時(shí)，采樣點(diǎn)應(yīng)距地面0.5m，頂部采樣時(shí)，應(yīng)先除去0.2m的表面層，再沿垂直方向用鏟一類的工具進(jìn)行挖取。B從物料流中采樣

所謂物料流是指輸送帶上傳送的物料。在輸送帶物料流中采樣時(shí)，大都是使用自動(dòng)化的采樣器，定時(shí)、定量連續(xù)采樣。2023/5/313第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三

當(dāng)采用相同的時(shí)間間隔采樣時(shí)，若物料流的流量均勻，則采用的時(shí)間間隔T可用下式計(jì)算：T

—采樣的時(shí)間間隔min

Q—物料批量t

n—份樣數(shù)目個(gè)

G—物料流量t/hC從運(yùn)輸工具中采樣

從運(yùn)輸工具中采樣時(shí)，應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸工具的不同，選擇不同的布點(diǎn)方法。2023/5/314第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三

車皮容量低于30t時(shí)，采用斜線三點(diǎn)法；容量在30～50t時(shí)，采用四點(diǎn)法；容量超過50t時(shí)，采用五點(diǎn)法。2023/5/315第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三（3）固體物料采樣實(shí)例份樣數(shù)如煤量為1000t,份樣數(shù)目見下表品種煤流火車汽車船舶煤堆原煤、篩選煤6060606060精煤1520202020如煤量超過1000t,份樣數(shù)目按下式計(jì)算n1—

實(shí)際應(yīng)采份樣數(shù)目，個(gè)n

—

上表中的份樣數(shù)目，個(gè)m—煤量，t2023/5/316第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三如煤量少于1000t,份樣數(shù)目可根據(jù)上表的數(shù)目按比例遞減，但不能少于下表中規(guī)定的數(shù)目。品種煤流火車汽車船舶煤堆原煤、篩選煤上表中規(guī)定數(shù)目的1/31818上表中規(guī)定數(shù)目的1/2上表中規(guī)定數(shù)目的1/2精煤66份樣的最小質(zhì)量份樣的最小質(zhì)量可按下表規(guī)定的量采集商品煤最大粒度/mm0～2525～50

50～100＞100每個(gè)份樣的最小質(zhì)量/kg12452023/5/317第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三采樣的方法煤堆采樣

在料堆的周圍，從地面起每隔0.5m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。

2023/5/318第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三1～2mh=0.3mm=5kg0.5m

料堆上采樣點(diǎn)的分布

2023/5/319第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三從煤流中采樣先計(jì)算出采樣時(shí)間間隔，在煤流下落點(diǎn)，根據(jù)煤的流量和傳送帶寬度，以一次或分多次用接斗橫截煤流的全斷面采取一個(gè)份樣。

從火車或汽車中采樣不管車皮容量大小，每車至少采取3個(gè)份樣，按3點(diǎn)法布點(diǎn)。

從船舶中采樣直接在船上采樣，以艙煤為一個(gè)采樣單元，將船艙分成2～3層，每3～4m為一層，將份樣均勻分布在各層表面上。2023/5/320第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三2、液體樣品的采集(1)特點(diǎn)液體樣品組成比較均勻，溶液采得均勻樣品。輸送管道中的物料

儲(chǔ)罐器中的物料大型儲(chǔ)罐中的物料

小型儲(chǔ)罐中的物料

槽車中的物料（2）采用工具采樣勺和采樣杯由不與物料發(fā)生反應(yīng)的金屬或塑料制成。2023/5/321第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三采樣瓶一般為500mL的具塞玻璃瓶。套上加重鉛錘。由玻璃、金屬或塑料制成的管子，能插入到桶、罐、槽車中所需要的液面上。采樣管3、氣體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。

（詳見氣體分析一章)2023/5/322第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三§2.2試樣的制備原始的試樣一般不能直接用于分析，必須經(jīng)過制備過程。液態(tài)和氣態(tài)樣品，易于混合均勻，且采樣量較少，混勻后可直接進(jìn)行分析。固態(tài)樣品一般要經(jīng)過破碎、過篩、混勻和所分四個(gè)程序。一、破碎

通過機(jī)械或人工的方法將大塊的物料分散成一定細(xì)度的物料。破碎可分為粗碎、中碎、細(xì)碎和粉碎4個(gè)階段。

破碎工具破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、球磨機(jī)、鐵錘、研缽等2023/5/323第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三二、過篩

物料在破碎過程中，每次磨碎后均需過篩，未通過篩孔的粗粒再磨碎，直至樣品全部通過指定的篩子為止(易分解的試樣過170目篩，難分解的試樣過200目篩)?！澳俊睌?shù)指每英寸（25.4mm）長度內(nèi)的篩孔數(shù)目。

三、混勻

混勻法通常有人工混勻和機(jī)械混勻兩種。2023/5/324第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三

人工法是將實(shí)驗(yàn)室樣品置于光滑而干凈的混凝土或木制平臺(tái)上，用堆錐法進(jìn)行混勻。用鐵鏟將物料堆積成一圓錐，然后從錐底一鏟一鏟將物料鏟起，在距圓錐一定距離的地方重新堆成另一個(gè)圓錐，每一鏟的物料必須從錐頂自然灑落。來回反復(fù)操作3次，即可認(rèn)為樣品混合均勻。

機(jī)械混勻法是將物料倒入機(jī)械攪拌器中，啟動(dòng)機(jī)器，經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)作，即可將物料混勻。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程。

2023/5/325第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三常用的有分樣器縮分法、四分法和棋盤縮分法。1、分樣器縮分法

分樣器下面的兩側(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、過篩和縮分。

2、錐形四分法

2023/5/326第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三

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，通過截面圓心將錐體分成四等份，棄去任一相對(duì)兩等份。

重復(fù)操作，直至取用的物料量符合要求。3．棋盤縮分法

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。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。

2023/5/327第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三§2.3試樣的分解一、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。二、分解試樣的要求

試樣分解完全；防止待測(cè)組分損失；不能引入與被測(cè)組分相同的物質(zhì)；選擇的分解試樣的方法與組分的測(cè)定方法相適應(yīng)。三、分解試樣的方法

常用的分解方法有濕法分解法、干法分解法和其它的分解法。2023/5/328第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三

1、濕法分解法濕法分解法是將試樣與溶劑作用，使待測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┓治鰷y(cè)定的離子或分子的溶液。濕法分解所用的溶劑主要有：水、有機(jī)溶劑、酸、堿等，應(yīng)用最廣泛的是酸。

HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4、HF、HClO42023/5/329第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三

U0為晶格能；H為氣體狀態(tài)離子的溶劑化能；L為無限稀釋的溶解熱。L為正值時(shí)，是放熱反應(yīng)，晶體較易溶解，反之為吸熱反應(yīng)，較難溶解。礦物中的四種晶體，只有離子晶體比較容易溶解。2023/5/330第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三酸適用范圍

HCl鐵、鋁、鎂、錳、鋅、錫、鈦、鉻、稀土等金屬及合金大多數(shù)的碳酸鹽、氧化物、磷酸鹽、硼酸鹽、硫化物等化合物軟錳礦、褐鐵礦、硅酸鹽礦；水泥

HNO3鐵、銅、鎳、鉬等金屬及合金碳酸鹽、磷酸鹽、硫化物、氧化物等

H2SO4稀硫酸可溶解氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫化物及砷化物礦石等熱濃硫酸可以分解銻、氧化砷、錫、鉛的合金及冶金工業(yè)產(chǎn)品幾乎所有的有機(jī)物都能被熱濃硫酸氧化

H3PO4合金鋼；鉻礦、氧化鐵礦和爐渣

HF難分解的硅酸鹽與硝酸、高氯酸、磷酸或硫酸混合使用，可以分解硅酸鹽、磷礦石、銀礦石、石英、富鋁礦石、鈮礦石

HClO4硫化物、氟化物、氧化物、碳酸鹽等鈾、釷、稀土的磷酸鹽等礦物幾種常用酸的適用范圍2023/5/331第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)際工作中，常常將兩種或兩種以上的酸按比例混合使用。樣品及質(zhì)量混合酸及比例鋼，0.5g2.5mL濃HNO3+5mL濃HCl+3mLH2O銅合金，0.25g2.5mL濃HNO3+2.5mL濃HCl+5mLH2O黃鐵礦，0.5g10～20mL混合酸（濃HNO3：濃HCl=3：1）鉬鋼，1g30mL王水+6mLHF（40%）

2、干法分解法2023/5/332第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三干法分解法是將不能完全被溶劑所分解的試樣與熔劑混勻，在高溫下發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐妆凰蛩崛芙獾奈镔|(zhì)，然后用水或酸浸取。干法分解法分為熔融和燒結(jié)兩種。