《含碳、碳化硅、氮化物耐火材料化學(xué)分析方法》

編制說明

一、任務(wù)來源

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會2023年12月發(fā)【2023】63號文件《國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會關(guān)

于下達(dá)2023年第四批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計(jì)劃的通知”，對國標(biāo)GB/T

16555-2017《含碳、碳化硅、氮化物耐火材料化學(xué)分析方法》進(jìn)行修訂，計(jì)劃編號為

20232362-T-469。該標(biāo)準(zhǔn)由中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司等單位負(fù)責(zé)起草，由全國

耐火材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會試驗(yàn)方法分技術(shù)委員會執(zhí)行，全國耐火材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸

口。

二、主要工作過程

根據(jù)全國耐標(biāo)委下達(dá)的任務(wù)文件，由中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司負(fù)責(zé)本次修

訂。任務(wù)下達(dá)后，作為標(biāo)準(zhǔn)第一起草單位中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司立即成立標(biāo)

準(zhǔn)編制小組，明確了成員分工和工作進(jìn)度。

2.1預(yù)研階段（項(xiàng)目前期的調(diào)研）

標(biāo)準(zhǔn)編制小組對文獻(xiàn)資料進(jìn)行收集、匯總，了解國內(nèi)外現(xiàn)有的含碳、碳化硅、氮化物耐

火材料的測試標(biāo)準(zhǔn)及各標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、技術(shù)差異，查閱了本標(biāo)準(zhǔn)所引用標(biāo)準(zhǔn)的更新以及應(yīng)

用狀況、應(yīng)用范圍，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)使用的反饋并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)，確定了含碳、碳化硅、氮

化物耐火材料檢測項(xiàng)目的條件試驗(yàn)方案和修訂的主要技術(shù)參數(shù)。

2.2征求意見稿和編制說明的確定

為使該標(biāo)準(zhǔn)更好的適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展需要，本工作組主要進(jìn)行了相關(guān)文獻(xiàn)、國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)查

閱，組織主要技術(shù)人員召開了專題討論會，確定了試驗(yàn)方案，2024年1月至2024年4月進(jìn)

行了各檢測項(xiàng)目的條件試驗(yàn)及驗(yàn)證試驗(yàn)。2024年6月按照GB/T1.1-2020的規(guī)定進(jìn)行，根

據(jù)條件試驗(yàn)的結(jié)果，對標(biāo)準(zhǔn)的條款進(jìn)行了修訂，完成征求意見稿和編制說明。

三、目的及意義

3.1意義

2

本標(biāo)準(zhǔn)于1996年首次發(fā)布，在2008版本中對GB/T16555.1~16555.6-1996﹑GB/T13

245-1991和GB/T13246-1991三個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了合并調(diào)整，更改了標(biāo)準(zhǔn)名稱，在2017版中增

加了總氧量的檢測項(xiàng)目，規(guī)定了一些檢測項(xiàng)目的范圍，補(bǔ)充了對電感耦合等離子發(fā)射光譜方

法的引用。此標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的產(chǎn)品范圍特別廣，隨著煉鋼技術(shù)的發(fā)展和耐火材料產(chǎn)品的進(jìn)步，標(biāo)

準(zhǔn)中規(guī)定的檢測元素和部分元素的檢測范圍已不能滿足現(xiàn)有含碳、碳化硅、氮化物耐火材料

產(chǎn)品的分析，需要進(jìn)行方法的完善和設(shè)備的改進(jìn)。例如，隨著鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展，煉鋼用

的各種改制劑，發(fā)熱劑，促進(jìn)劑等材料相繼出現(xiàn)，這些產(chǎn)品的一些特點(diǎn)都是加入了不同含量

的金屬鋁和金屬硅，來改善精煉過程脫氧能力，對此類樣品中金屬鋁和金屬硅的檢測范圍也

有了要求。因此，本標(biāo)準(zhǔn)有必要進(jìn)行修訂，增加檢測項(xiàng)目、調(diào)整檢測范圍和檢測裝置，修訂

后的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容更規(guī)范，操作性、適用性更強(qiáng)，更好的發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)在耐火材料行業(yè)的作用。

對金屬鋁和金屬硅的檢測范圍進(jìn)行修改，實(shí)驗(yàn)室也進(jìn)行了部分試驗(yàn)，氣體容量法也是很

成熟的方法，增大氣體收集裝置，可以擴(kuò)大檢測范圍。

作為提高鋁碳耐火材料抗氧化性的添加物，由于硅酸鹽熔體的影響，Mn添加物雖對抗

侵蝕不利，但Mn與Si共同使用時，可顯著提高鋁碳材料的抗侵蝕性；鋁碳材料中加入Mn

Si添加劑后，一方面由于錳在含碳材料中能使易被氧化的石墨邊棱活性碳、結(jié)合劑殘?zhí)夹?/p>

成較完整的且難被氧化的石墨，從而使含錳試樣的強(qiáng)度和抗氧化性大大提高，另一方面在高

溫下Si形成難熔固相SiO2作為一道屏障延緩或阻止了碳的氧化進(jìn)一步使得耐火材料的抗侵

蝕性增強(qiáng)。所以擴(kuò)大Mn的測試范圍也是很有必要的。

炮泥作為高爐煉鐵過程中用來堵塞鐵口的耐火材料，是保證高爐安全穩(wěn)定順行的關(guān)鍵

隨著高爐冶煉強(qiáng)度的提高，炮泥從單純的消耗型耐火材料向功能型耐火材料轉(zhuǎn)型，除了承

擔(dān)封堵出鐵口的任務(wù)外，還需起到保護(hù)鐵口區(qū)域側(cè)壁和維護(hù)出鐵口穩(wěn)定的作用。近年來研究

含鈦原料加入量對無水炮泥材料性能的影響也在進(jìn)行中，所以為了更好的服務(wù)于行業(yè)的發(fā)

展，幫助研發(fā)人員準(zhǔn)確了解二氧化鈦在炮泥中的含量，本次修訂工作也擴(kuò)大了二氧化鈦的檢

測范圍。

儀器檢測法通常具有優(yōu)良的檢測限，高的分析精度，自動化的儀器還具有簡便的操作

及多元素同時測定的能力等一系列優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。以上氧化錳和二氧化鈦的檢測

均采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法。

3.2國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的介紹

耐火材料國外標(biāo)準(zhǔn)中的包含的元素、使用設(shè)備、檢測方法都比較全面，例如ISO21068

3

中包括了多種儀器測定總碳、總氧、總氮等，國內(nèi)測定含碳化硅材料的標(biāo)準(zhǔn)GB/T3045只針

對95%以上的磨料和結(jié)晶塊，檢測的范圍相對較窄，JB/T5204檢測由碳質(zhì)、石英砂、木屑

經(jīng)高溫冶煉而成的碳化硅脫氧劑。

耐火材料是無機(jī)非金屬材料，成份比較復(fù)雜，光譜線較多，尤其是經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后，

在許多物理性能方面，組織結(jié)構(gòu)等都發(fā)生變化。為了盡量減少基體效應(yīng)，這些標(biāo)準(zhǔn)通過基體

匹配的方法消除所測材質(zhì)中主含量基體的影響。日本標(biāo)準(zhǔn)JISR2013含鋁、鋯、含碳、碳化

硅、氮化物耐火材料化學(xué)分析方法、JISR2212-2黏土質(zhì)耐火材料化學(xué)分析以及JISR2014

鋁鎂質(zhì)耐火材料化學(xué)分析方法中都包含了ICP分析標(biāo)準(zhǔn)，檢測方法、過程與本標(biāo)準(zhǔn)無大的

技術(shù)差異。

表1國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比對

標(biāo)準(zhǔn)方法

比對項(xiàng)目

GB/T16555-2017GB/T3045-2017JB/T5204-2018ISO210682008EN12698-2017

由碳質(zhì)、石英

碳化硅磨料及結(jié)

含碳、碳化硅、氮化砂、木屑經(jīng)高溫氮化物結(jié)合碳

適用范圍晶塊，碳化硅含量含碳化硅原料和制品

物耐火材料及原料冶煉而成的碳化硅耐火材料

不小于95%

化硅脫氧劑

250℃干燥減量、

200℃和400℃熱處750℃氬氣中灼燒減量、

熱處理減

理減量、900℃揮發(fā)//200℃和400℃質(zhì)量變化、/

量

分、850℃灼燒減量750℃850℃和1050℃灼燒減

量

燃燒氣體容量法、燃

吸收重量法、庫倫法、重量分析法、電導(dǎo)測

總碳量燒吸收重量法、高頻/引用ISO21068

紅外吸收法定法、紅外吸收法、熱導(dǎo)法

爐燃燒紅外吸收法

采用不加助熔劑的處理方法

燃燒氣體容量法、燃

燃燒吸收重量法灼燒減量法、處理后使用庫倫法、重量分析

游離碳量燒吸收重量法、燃燒熱鉻酸分解法

或紅外法紅外吸收法法、電導(dǎo)測定法、紅外吸收法、

紅外吸收法、間接法

熱導(dǎo)法，間接法

間接法、直接法、高

揮散重量法、間接揮散-焦硫酸鉀間接法、直接法、氫氟酸分解

碳化硅量壓溶樣重量法、氫氟間接計(jì)算法

計(jì)算法熔融重量法法、燃燒法

酸揮散重量法

載氣熔融法、熔

高壓溶樣容量法測儀器法測定總氮總氧、

總氮量、總?cè)诜纸夥?、凱氏

定總氮、儀器法測定//加壓蒸餾容量法測定總氮、價(jià)

氧量定氮蒸餾法、微

總氮總氧壓蒸餾光度法測定總氮

波消解法

氮含量計(jì)算（只含氮氮含量計(jì)算（只

氮化硅量//氮含量計(jì)算（只含氮化硅）

化硅）含氮化硅）

4

氣體容量法、分光光氣體容量法、分光引用ISO21068

游離硅量差減法氣體容量法、氟化銀置換法

度法光度法中氣體容量法

氣體容量法、

游離鋁量///氣體容量法

鐵鹽置換法

游離二氧分光光度法、氟硅氟硅酸鉀容量

/參照EN12698-1:2007氫氟酸蒸餾法

化硅酸鉀容量法法

灼燒后引用相關(guān)材容量法、光度法、

其它氧化灼燒后引用相關(guān)材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、電原子吸收、

質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、電感耦合等原子吸收、/

物的測定感耦合等離子發(fā)射光譜法ICP法

離子發(fā)射光譜法ICP法

四、修訂原則及修訂內(nèi)容說明

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第一部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)

則》和GB/T20001.4-2015《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行編寫。

準(zhǔn)確、規(guī)范、實(shí)用、發(fā)展是標(biāo)準(zhǔn)修訂的原則，本次修訂內(nèi)容主要擴(kuò)大了F.Al和F.Si的分析

范圍，增加了在1050℃條件下的灼燒減量測試，增加了氧化鋯、氧化鉿、氧化釔的測定，

增加了附錄B不同溫度下水的飽和蒸汽壓，符合材料的檢測需求并盡可能與國際國外評價(jià)方

法接軌。

本次修訂與上一版本的主要差異如下：

a）更改了要素“范圍”，增加氧化鉿和氧化釔的測定；表1中F·Si的范圍改為≥0.1%，

F·Al的范圍改為≥0.1%；TiO2的范圍改為≤20%；MnO的范圍改為≤5%；增加分析項(xiàng)目

ZrO2、HfO2和Y2O3。并對其調(diào)整部分的允許差做出規(guī)定（見第1章表1和第6章表2，2017

年版的第1章和第6章）；

b）增加了規(guī)范性引用文件“GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法”，修改引用

文件名稱“GB/T17617耐火原料抽樣檢驗(yàn)規(guī)則”（見第2章，2017年版的第2章）；

c）在“儀器和設(shè)備中”增加了pH計(jì)（見4.11，2017年版的第4章）；

d）更改了“試樣制備”中試樣破碎的粒度要求為使其可通過相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)篩（見5.2，

2017年版的5.2）；

e）更改了要素“通則”中對純水的規(guī)定（見第6章，2017年版的第6章）；

f）增加了要素“箱式高溫爐氧化法測定850℃灼燒減量”試驗(yàn)條件，增加了1050℃

灼燒減量的檢測（見8.2.2，2017年版的9.2）

-2-

g）更改反應(yīng)方程式由Si+OH+H2O＝SiO3+2H2↑改為Si+2NaOH+H2O＝

Na2SiO3+2H2↑；原理中增加“其中純水的飽和蒸汽壓可查附錄B，表B.1”（見第14.1.1，

2017年版的15.1.1）；

h）更改了要素“試劑和材料”中量氣管﹑參比管的體積為25mL或50mL或合適的體

積，讀數(shù)部分精度0.1mL（見第14.1.2.10，2017年版的15.1.2.10）；

i）對要素“原理”中不適用此方法的材質(zhì)進(jìn)行修改說明，“本方法適用于不含游離鎂、

游離鐵等能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的試樣”（見第15.1.1，2017年版的6.1.1）；

j）氧化物量的測定中增加氧化鉿﹑氧化釔的測定（見第17章，2017年版的第18章）；

5

五、試驗(yàn)過程及結(jié)果

5.1試驗(yàn)介紹

本次修訂試驗(yàn)工作主要進(jìn)行了1050℃灼燒減量的測定、氣體容量法測定游離硅和游

離鋁試驗(yàn)，電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定氧化鋯、氧化鉿、氧化釔和氧化錳試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)

容包括檢驗(yàn)方法條件試驗(yàn)、精密度試驗(yàn)、加標(biāo)回收試驗(yàn)、樣品試驗(yàn)等。對未修訂的部分進(jìn)行

了驗(yàn)證試驗(yàn)。

采用氣體容量法測定游離鋁，若樣品中含有其它可以和鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的元素，會

使測定結(jié)果有偏差，不適用。因此在原理中進(jìn)行了補(bǔ)充說明。

5.21050℃灼燒減量的測定

5.2.1原理

試樣于1050℃±25℃氧化性氣氛下高溫灼燒,以重量法來測定附著水、碳、有機(jī)化合

物、碳化硅和金屬引起的質(zhì)量損失或者增加，以質(zhì)量損失或者增加量計(jì)算灼燒減量。

5.2.2試驗(yàn)步驟

稱取試料平鋪于已恒量的鉑皿或瓷皿底部，并將其攤平攤薄，置于箱式高溫爐內(nèi)逐漸

升溫至1050℃±25℃灼燒，保溫1h，取出稍冷，移入干燥器中冷至室溫，稱量。

5.2.3稱樣量確定

分別稱取4組0.5g、1.0g、2.0g和3.0g試樣于鉑皿中，將其攤平攤薄，置于高溫爐中

灼燒1h，試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表中結(jié)果可以看出，稱取0.5g試樣的結(jié)果RSD普遍偏高，

是由于樣品的不均勻取樣量偏少造成的，稱取1.0g和2.0g時，幾種材質(zhì)的結(jié)果基本一致，

稱取3.0g時，樣品一磨損料，結(jié)果偏高，這是由于樣品稱取量比較大，在一個小時的時間

內(nèi)，該樣品中的金屬等物質(zhì)還沒有完全氧化，灼增偏低，使結(jié)果偏高。對于樣品四半石墨碳

磚，在稱取3.0g樣品時，結(jié)果相對偏低，這是由于樣品碳含量高，樣品里的碳還沒有完全

氧化，使結(jié)果偏低。綜上所述，樣品的稱取量為1.0g合適。

表2不同稱樣量的測試結(jié)果

稱樣量/g0.501.02.03.0

測-0.85，-0.88-0.85，-0.86-0.90，-0.93-0.92，-0.93

樣品一

試-0.90，-0.84-0.86，-0.84-0.93，-0.94-0.95，-0.94

（磨損料）

結(jié)-0.95，-0.89-0.85，-0.83-0.92，-0.90-0.95，-0.96

果平均值/%-0.89-0.85-0.92-0.94

RSD/%-4.45-1.22-1.82-1.48

6

5.76，5.315.46，5.525.37，5.565.26，5.22

樣品二

5.49，5.295.55，5.395.22，5.555.39，5.57

（出鋼口填料）

5.68，5.615.46，5.525.42，5.385.60，5.39

平均值/%5.525.485.425.45

RSD/%3.521.062.342.88

15.26，15.3915.27，15.2115.35，15.2615.21，15.26

樣品三

15.15，15.1015.33，15.1515.25，15.1615.25，15.39

（鎂碳磚）

15.26，15.3515.26，15.3515.30，15.2815.21，15.20

平均值/%15.2615.2615.2715.25

RSD/%0.980.490.410.47

93.46，93.5993.39，93.5593.56，93.1993.25，93.18

樣品四

93.18，92.8593.48，93.6293.28，93.6593.26，93.05

（半石墨碳轉(zhuǎn)）

93.48，93.5293.51，93.4593.58，93.4793.19，93.46

平均值/%93.3593.5093.4693.23

RSD/%0.300.090.200.14

5.2.4灼燒時間的確定

確定稱樣量1.0g，對以上四種材質(zhì)進(jìn)行灼燒時間試驗(yàn)，稱取各樣品1.0g，分別放入高

溫爐中灼燒0.5h，1.0h，2.0h和3.0h試驗(yàn)結(jié)果見表3。從表中結(jié)果可以看出，灼燒0.5h

試樣的結(jié)果RSD普遍偏高，是由于灼燒時間不足，樣品氧化程度不一樣造成的，保證灼燒

1h之后，測試結(jié)果趨于穩(wěn)定，所以灼燒時間為1h合適。

表3不同灼燒時間測試結(jié)果

灼燒時間/h0.501.02.03.0

-0.92，-0.95-0.85，-0.86-0.88，-0.86-0.82，-0.83

樣品一

-0.90，-0.97-0.86，-0.84-0.84，-0.86-0.85，-0.84

（磨損料）

-0.95，-0.89-0.85，-0.83-0.85，-0.82-0.86，-0.86

平均值/%-0.93-0.85-0.85-0.84

測

RSD/%-3.40-1.22-2.35-1.95

試

5.56，5.455.46，5.525.48，5.565.46，5.59

結(jié)樣品二

5.29，5.485.55，5.395.35，5.455.42，5.47

果（出鋼口填料）

5.62，5.695.46，5.525.32，5.485.50，5.59

平均值/%5.525.485.445.49

RSD/%2.561.061.651.04

樣品三15.17，15.0815.27，15.2115.26,15.3115.26，15.23

（鎂碳磚）15.35，14.9515.33，15.1515.22，15.1815.20，15.18

7

15.23，15.3915.26，15.3515.25，15.2615.26，15.30

平均值/%15.2015.2615.2515.24

RSD/%1.090.490.290.28

93.02，93.5593.39，93.5593.47，93.5093.55，93.47

樣品四

92.86，93.4993.48，93.6293.65，93.4293.56，93.60

（半石墨碳轉(zhuǎn)）

93.28，92.6593.51，93.4593.63，93.5193.46，93.58

平均值/%93.1493.5093.5393.54

RSD/%0.390.090.100.06

5.3氣體容量法測定游離硅量

5.3.1原理

試料在氫氧化鈉溶液中煮沸，游離硅按Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。

測量產(chǎn)生的氫氣體積及其狀態(tài)參數(shù)，然后根據(jù)氣體狀態(tài)方程及反應(yīng)式計(jì)算游離硅量。

5.3.2測量裝置

測量裝置見圖1。貯氣瓶和水準(zhǔn)瓶內(nèi)裝入適量封閉液。整套測量裝置不允許漏氣或漏水。

標(biāo)引序號說明：

1——錐型瓶；

2——冷凝管；

3——三通活塞；

4——量氣管；

5——參比管；

6——貯氣瓶；

7——水準(zhǔn)瓶；

8——支架。

圖1游離硅氣體容量法測量裝置

8

5.3.3試驗(yàn)步驟

a)測量裝置的準(zhǔn)備和檢查

用衡量法或容量比較法測量所用裝置中錐型瓶（放入稱量瓶）和冷凝管的總有效體積

V0，精確至1mL。檢查測量裝置的氣密性，并用標(biāo)樣對測量裝置校準(zhǔn)后方可進(jìn)行試樣測定。

b)游離鋁、游離鐵、游離鎂等影響的消除

將試料置于錐型瓶中，加10mL鹽酸（1+1），輕輕搖動試料散開，置于沸水浴上蒸干，

然后取下冷至室溫。

c)零點(diǎn)及初始參數(shù)的確定

往錐型瓶內(nèi)加入40.0mL氫氧化鈉（150L/g），錐型瓶與冷凝管連接后置于水浴杯中，

然后同時進(jìn)行冷凝和流水浴。10min后將三通活塞轉(zhuǎn)至三通位置（如圖1所示）。調(diào)節(jié)水

準(zhǔn)瓶高度，當(dāng)量氣管和參比管二者的液面均穩(wěn)定于量氣管零點(diǎn)處時，將三通活塞順時針轉(zhuǎn)動

135°，并立即測量水浴杯內(nèi)冷卻水溫度T1。

d)氫氣的產(chǎn)生

停止水浴，將錐型瓶外壁擦干，置于電爐盤上加熱，沸騰后調(diào)低電爐盤溫度使反應(yīng)在微

沸狀態(tài)下進(jìn)行，并降低水準(zhǔn)瓶使其液面與貯氣瓶液面之差保持在50mm以內(nèi)。煮沸100min

后停止加熱。

e)氫氣表觀體積及終態(tài)參數(shù)的確定

等錐型瓶稍冷后再次進(jìn)行水浴，當(dāng)5min內(nèi)量氣管液面變化不超過0.1mL時抬高水準(zhǔn)

瓶，將三通活塞順時針轉(zhuǎn)動45°，然后調(diào)節(jié)水準(zhǔn)瓶高度使量氣管和參比管二者的液面穩(wěn)定于

同一高度，從量氣管上讀出氫氣的表觀體積V1，并立即測量量氣管附近的室溫T，水浴杯內(nèi)

冷卻水的溫度T2和實(shí)驗(yàn)室大氣壓P。

f)氫氣真實(shí)體積的確定

當(dāng)始態(tài)和終態(tài)下冷卻水溫度變化（|T1―T2|）不大于1.0K時，以氫氣的表觀體積V1作

為氫氣的真實(shí)體積（V），否則，氫氣的真實(shí)體積（V）按式（1）計(jì)算：

(Pp)T(Pp)T

1221(1)

VV1(V040.0)............................................

(Pp2)T1

式中：

V——?dú)錃獾恼鎸?shí)體積，單位為毫升（mL）；

V1——?dú)錃獾谋碛^體積，單位為毫升（mL）；

P——實(shí)驗(yàn)室大氣壓，單位為千帕（kPa）；

T1、T2——始、終態(tài)下水浴杯內(nèi)冷卻水溫度，單位為開（K）；

p1、p2——T1、T2時純水的飽和蒸氣壓，單位為千帕（kPa）；

V0——測量裝置中錐型瓶和冷凝管的總有效體積，單位為毫升（mL）；

40.0——?dú)溲趸c（150g/L）加入量的體積，單位為毫升（mL）。

g)分析結(jié)果的計(jì)算

游離硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按式(2)計(jì)算：

9

(Pp)V0.001689

ω（F·Si）100%...................................................(2)

mT

式中：

ω（F·Si）——游離硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

P——實(shí)驗(yàn)室大氣壓，單位為千帕（kPa）；

T——終態(tài)下的室溫，單位為開（K）；

p——溫度為T時純水的飽和蒸氣壓，單位為千帕（kPa）；

V——?dú)錃獾恼鎸?shí)體積，單位為毫升（mL）；

m——試料的質(zhì)量，單位為克（g）；

0.001689——?dú)錃鈸Q算成游離硅的系數(shù)。

5.3.4試驗(yàn)結(jié)果

氣體容量法屬于比較成熟的分析測試方法，影響測定結(jié)果的原因有以下幾點(diǎn)，需要特別

注意：

a）P和p值（即溫度、氣壓）：首先氣壓計(jì)和溫度計(jì)的擺放位置。在我們的實(shí)際工作中，

氣壓計(jì)和溫度計(jì)的放置是一個值得注意的問題，必須將氣壓計(jì)溫度計(jì)與收集裝置放在同一間

工作室中，還要遠(yuǎn)離熱源，如果離熱源太近，熱輻射對氣壓計(jì)的影響較大。

b）V值：游離硅含量需要由換算成氫氣氣體的體積來換算。讀數(shù)一定要準(zhǔn)確，必須等液面

靜止時讀數(shù)，平視與液面凹處最低點(diǎn)相切讀取數(shù)值。測定前后體積讀數(shù)保持一致性，否

則V值不準(zhǔn)確造成分析結(jié)果誤差。試樣能測的分析范圍取決于測試體積的收集，若收集的

氣體大于所用的量器管，則可改用更大的量氣管以獲得更大的分析測試范圍。

c）操作前必須嚴(yán)格檢查整個裝置是否密閉。將全部裝置連通，打開加熱板，然后關(guān)閉量氣

管上的活塞，查看洗氣瓶有無氣泡產(chǎn)生，并注意量氣管內(nèi)的紅色液面是否下降。如果無氣

泡產(chǎn)生或液面下降，表示儀器不漏氣，否則漏氣將使分析結(jié)果偏低。檢查氧氣空白值是否

趨于零，必須燃燒標(biāo)準(zhǔn)試樣。檢查儀器的準(zhǔn)確度。

5.3.4.1量氣管的體積

文件中給了兩個測試量氣管的體積，分別為25mL和50mL，實(shí)際測試體積實(shí)驗(yàn)室可根

據(jù)樣品含量選擇合適的量氣管。實(shí)驗(yàn)室適宜的溫度為（20±5）℃，取平均溫度20℃為例，

大氣壓在99.50kPa，查表B.120℃時水的飽和蒸汽壓為2.339kPa，稱取0.1g樣品，把此條

件下的數(shù)據(jù)帶入公式（2），可以得出當(dāng)收集氣體為25mL時的結(jié)果為14%，所以可推測出

常規(guī)溫度下和大氣壓下，稱取0.1g試料，25mL的量氣管測試上限為≤14%，50mL的量氣

管測試上限為≤28%，若擴(kuò)大量氣管則可測得游離硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍也相應(yīng)擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室可根

據(jù)樣品游離硅含量選擇合適的量氣管。

5.3.4.2測試結(jié)果

10

連接好裝置后選擇實(shí)驗(yàn)室樣品五（脫氧劑）、樣品六（發(fā)熱劑1#）和樣品七（硅質(zhì)復(fù)

合抗氧化劑）用本方法連續(xù)測量8次，游離硅測定結(jié)果及平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

統(tǒng)計(jì)見表4，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出氣體容量法測定游離硅結(jié)果精密度高，達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求。

由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用高純金屬硅基準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5，四組濃

度的平均回收率分別為101.3%、101.8%、101.5%和101.7%，總平均回收率為101.6%，表

明該方法的回收率良好。

表4實(shí)驗(yàn)室樣品游離硅測定結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)偏差

樣品名稱測定值%平均值%RSD%

%

23.2123.5523.6823.42

樣品五（脫氧劑）23.610.21850.92

23.6723.5323.2223.84

34.4934.6834.8834.52

樣品六（發(fā)熱劑1#）34.450.15380.45

34.2934.4534.2234.58

樣品七39.5839.4939.6539.29

39.510.19040.48

（硅質(zhì)復(fù)合抗氧化劑）39.7839.3539.2339.71

表5游離硅測定加標(biāo)回收結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)樣品第一組第二組第三組第四組

（JZ94-86）123456789101112

標(biāo)樣中游離硅

0.100.100.100.100.100.100.100.100.100.100.100.10

含量%

實(shí)測游離硅

15.4214.8915.6025.6925.8525.0036.0035.9434.9345.9046.1744.92

含量%

測得加入游離硅

15.3214.7915.5025.5925.7524.9035.9035.8434.8345.8046.0744.82

含量%

實(shí)際加入

15.0015.0015.0025.0025.0025.0035.0035.0035.0045.0045.0045.00

游離硅含量%

回收率%102.198.6103.3102.4103.399.6102.6102.499.51102.4103.099.6

平均回收率%101.3101.8101.5101.7

總回收率%101.6

5.4氣體容量法測定游離鋁量

5.4.1原理

試料在鹽酸溶液中煮沸，游離鋁按2Al+6HCl+H2O＝2AlCl3+3H2↑反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。測量

產(chǎn)生的氫氣體積及其狀態(tài)參數(shù)，然后根據(jù)氣體狀態(tài)方程及反應(yīng)式計(jì)算游離鋁量。本方法適用

11

于不含游離鎂、游離鐵等能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的試樣。

5.4.2測量裝置

測量裝置同5.3.2，見圖1。

5.4.3試驗(yàn)步驟

a)測量裝置的準(zhǔn)備和檢查

用衡量法或容量比較法測量所用裝置中錐型瓶（放入稱量瓶）和冷凝管的總有效體積

V0，精確至1mL。檢查測量裝置的氣密性，并用標(biāo)樣對測量裝置校準(zhǔn)后方可進(jìn)行試樣測定。

b)零點(diǎn)及初始參數(shù)的確定

將盛有試料的稱量瓶放入加有40.0mL鹽酸（1+1）的錐型瓶中，錐型瓶與冷凝管連接

后置于水浴杯中，然后同時進(jìn)行冷凝和流水浴。10min后將三通活塞轉(zhuǎn)至三通位置（如圖1

所示）。調(diào)節(jié)水準(zhǔn)瓶高度，當(dāng)量氣管和參比管二者的液面均穩(wěn)定于量氣管零點(diǎn)處時，將三通

活塞順時針轉(zhuǎn)動135°，并立即測量水浴杯內(nèi)冷卻水溫度T1。

c)氫氣的產(chǎn)生

停止水浴，將錐型瓶外壁擦干，輕輕搖動錐型瓶，使試料與鹽酸溶液（1+1）反應(yīng)，必

要時置于電爐盤上加熱，微沸騰后調(diào)低電爐盤溫度使反應(yīng)在微沸狀態(tài)下進(jìn)行，每10min搖

動一次，并降低水準(zhǔn)瓶使其液面與貯氣瓶液面之差保持在50mm以內(nèi)。微沸50min后停止

加熱。

d)氫氣表觀體積及終態(tài)參數(shù)的確定

等錐型瓶稍冷后再次進(jìn)行水浴，當(dāng)5min內(nèi)量氣管液面變化不超過0.1mL時，抬高水

準(zhǔn)瓶，將三通活塞順時針轉(zhuǎn)動45°，然后調(diào)節(jié)水準(zhǔn)瓶高度使量氣管和參比管二者的液面穩(wěn)定

于同一高度，從量氣管上讀出氫氣的表觀體積V1，并立即測量量氣管附近的室溫T，水浴杯

內(nèi)冷卻水的溫度T2和實(shí)驗(yàn)室大氣壓P。

e)氫氣真實(shí)體積的確定

當(dāng)始態(tài)和終態(tài)下冷卻水溫度變化（|T1―T2|）不大于1.0K時，以氫氣的表觀體積V1作

為氫氣的真實(shí)體積（V），否則，氫氣的真實(shí)體積（V）按式(3)計(jì)算：

(Pp1)T2(Pp2)T1................................................(3)

VV1(V040.0)

(Pp2)T1

式中：

V——?dú)錃獾恼鎸?shí)體積，單位為毫升（mL）；

V1——?dú)錃獾谋碛^體積，單位為毫升（mL）；

P——實(shí)驗(yàn)室大氣壓，單位為千帕（kPa）；

T1、T2——始、終態(tài)下水浴杯內(nèi)冷卻水溫度，單位為開（K）；

p1、p2——T1、T2時純水的飽和蒸氣壓，單位為千帕（kPa）；

V0——測量裝置中錐型瓶（放入稱量瓶）和冷凝管的總有效體積的數(shù)值，單位為毫升

（mL）；

40.0——鹽酸（14.1.2.1）加入量的體積，單位為毫升（mL）。

12

f)分析結(jié)果的計(jì)算

游離鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按式(4)計(jì)算：

(Pp)V0.002164

100%

ω（F·Al）mT.......................................................(4)

式中：

ω（F·Al）——游離鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

P——試驗(yàn)室大氣壓，單位為千帕（kPa）；

T——終態(tài)下的室溫，單位為開（K）；

p——溫度為T時純水的飽和蒸氣壓的數(shù)值，單位為千帕（kPa）；

V——?dú)錃獾恼鎸?shí)體積的數(shù)值，單位為毫升（mL）；

m——試料的質(zhì)量，單位為克（g）；

0.002164——?dú)錃鈸Q算成游離鋁的系數(shù)。

5.4.4試驗(yàn)結(jié)果

5.4.4.1量氣管的體積

文件中給了兩個測試量氣管的體積，分別為25mL和50mL，實(shí)際測試體積實(shí)驗(yàn)室可根

據(jù)樣品含量選擇合適的量氣管。實(shí)驗(yàn)室適宜的溫度為（20±5）℃，取平均溫度20℃為例，

大氣壓在99.50kPa，查表B.120℃時水的飽和蒸汽壓為2.339，稱取0.1g樣品，把此條件

下的數(shù)據(jù)帶入公式（4），所以可推測出常規(guī)溫度下和大氣壓下，稱取0.1g試料，25mL的

量氣管測試上限為≤17.9%，50mL的量氣管測試上限為≤35.8%，若擴(kuò)大量氣管則可測得游

離鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍也相應(yīng)擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)樣品游離硅含量選擇合適的量氣管。

5.4.4.2測試結(jié)果

游離鋁的測定裝置同游離硅裝置一樣，實(shí)驗(yàn)前同樣需要注意保密性等關(guān)鍵事項(xiàng)，確保實(shí)

驗(yàn)成功，連接好裝置后選擇實(shí)驗(yàn)室樣品八（發(fā)熱劑2#）、樣品九（鋁渣球）和樣品十（環(huán)

保高效鋁基還原劑）用本方法連續(xù)測量8次，游離鋁測定結(jié)果及平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)

準(zhǔn)偏差統(tǒng)計(jì)見表6，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出氣體容量法測定游離鋁結(jié)果精密度高，達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)的

要求。同樣由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用高純金屬鋁粉進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7，四

組試驗(yàn)的平均回收率分別為101.3%、101.4%、102.2%和98.9%，總平均回收率為101.0%，

表明該方法的回收率良好。

表6實(shí)驗(yàn)室樣品游離鋁的測定結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)偏差

樣品名稱測定值%平均值%RSD%

%

樣品八20.5220.5620.3520.61

20.440.11400.56

（發(fā)熱劑2#）20.4620.4220.3420.29

樣品九32.9933.1632.8532.84

33.010.15650.47

（鋁渣球）33.0933.1533.2432.81

13

樣品十46.2645.8546.2346.33

46.090.27140.59

（環(huán)保高效鋁基還原劑）45.9245.8546.4045.76

表7游離鋁測定加標(biāo)回收結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)樣品第一組第二組第三組第四組

（GSB4400

123456789789

1-92）

標(biāo)樣中游離

0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00

鋁含量%

實(shí)測游離鋁

20.5920.4219.7829.8730.6630.7840.9441.0040.6449.6449.2540.52

含量%

測得加入游

20.5920.4219.7829.8030.6630.7835.9036.0436.1335.9036.0436.13

離鋁含量%

實(shí)際加入游

20.0020.0020.0030.0030.0030.0040.0040.0040.0050.0050.0049.53

離鋁含量%

回收率%103.0102.198.999.3102.2102.6102.4102.5101.649.6449.2540.52

平均回收

101.3101.4102.298.9

率%

總回收率%101.0

5.5氧化鋯、氧化鉿、氧化釔、二氧化鈦、一氧化錳的測試

5.5.1方法說明

本文件的上一版本GB/T16555-2017《含碳、碳化硅、氮化物耐火材料化學(xué)分析方法》

中測定金屬氧化物是引用了GB/T6900、GB/T6901、GB/T5070、GB/T5069、GB/T4984等

方法，這些耐火材料化學(xué)分析方法近些年都在進(jìn)行修訂，已經(jīng)陸續(xù)增加ICP法作為測定低

含量元素的標(biāo)準(zhǔn)方法之一，所測得金屬氧化物種類也在持續(xù)增加，比如在2024年7月1日

實(shí)施的GB/T4984-2023中增加了電感耦合法分別測定氧化鋯、氧化鉿、氧化釔項(xiàng)目，即將

實(shí)施的GB/T5069-202x中擴(kuò)大了氧化鈦、五氧化二磷的測試范圍等，GB/T6900也已獲批修

訂計(jì)劃，本次修訂GB/T16555繼續(xù)引用這些標(biāo)準(zhǔn)是否完全適用于含碳、碳化硅、氮化物耐

火材料，尚待驗(yàn)證，或需要對注意事項(xiàng)或特殊過程進(jìn)行說明和規(guī)定，完全適合此類材質(zhì)的檢

測才能繼續(xù)引用。

含碳材料經(jīng)過灼燒預(yù)處理，材料性質(zhì)與普通材質(zhì)基本一致，可直接引用相關(guān)氧化物標(biāo)準(zhǔn)

進(jìn)行檢測。含硅高的材質(zhì)，例如碳化硅、氮化硅、硅等，熔樣、浸取時硅可能會析出，不能

直接在ICP儀器上進(jìn)樣，需要除硅，否則會堵塞霧化器，導(dǎo)致結(jié)果不穩(wěn)定或設(shè)備故障。除硅

的方法可參考GB/T6901《硅質(zhì)耐火材料化學(xué)分析方法》中重量-鉬藍(lán)光度法測定二氧化硅的

處理過程，若不測硅元素，則可以省去其中二氧化硅沉淀處理前后重量變化的測定步驟。

14

5.5.2操作步驟

a)鉑皿熔樣法

將試料置于盛有4g混合熔劑的鉑皿中，混勻，置于800℃～900℃高溫爐中，升溫至

1000℃～1100℃熔融5min～10min，待試樣完全熔解。取出鉑皿，冷卻。分次加入30mL

鹽酸(1+1)和2mL硫酸(1+1)，放到電爐上低溫加熱至熔融物完全溶解。繼續(xù)加熱約40min，

此時溶液呈膠狀，取下鉑皿。加適量紙漿，攪勻，加10.0mL聚氧化乙烯溶液，攪勻，放置

5min，用短頸漏斗、中速濾紙過濾