GOST R ISO 9686-2009

GOST R ISO 9686-2009 Fer à réduction directe. Détermination de la teneur en carbone et/ou en soufre. Méthode de spectroscopie infrarouge après combustion d'un échantillon dans un four à induction

GOST R ISO 9686-2009

Groupe B39

NORME NATIONALE DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

FER À RÉCUPÉRATION DIRECTE

Détermination de la teneur en carbone et/ou en soufre. Méthode de spectroscopie infrarouge après combustion d'un échantillon dans un four à induction

Fer réduit direct. Détermination de la teneur en carbone et/ou en soufre. Méthode de spectroscopie infrarouge après cuisson de l'échantillon dans un four à induction

OKS 77.080.01
OKSTU 0709

Date de lancement 2010-08-01

Avant-propos

Les objectifs et les principes de la normalisation dans la Fédération de Russie sont établis par la loi fédérale du 27 décembre 2002 N 184-FZ "sur la réglementation technique" et les règles d'application des normes nationales de la Fédération de Russie - GOST R 1.0-2004 "La normalisation dans la Fédération de Russie. Dispositions de base"

À propos de la norme

1 PRÉPARÉ ET INTRODUIT par le Comité technique de normalisation TK 145 "Méthodes de contrôle des produits métalliques" sur la base de la version russe de la norme spécifiée au paragraphe 3

2 APPROUVÉ ET MIS EN VIGUEUR par arrêté de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie du 15 décembre 2009 N 886-st

3 Cette norme est identique à la norme ISO 9686:2006 Direct Reduced Iron. Détermination de la teneur en carbone et/ou en soufre. Méthode de combustion à haute fréquence et mesure infrarouge » (ISO 9686:2006 « Fer de réduction directe — Dosage du carbone et/ou du soufre — Méthode de combustion à haute fréquence avec mesure infrarouge »).

Le nom de cette norme a été modifié par rapport au nom de la norme internationale spécifiée pour l'aligner sur GOST R 1.5-2004 (sous-section 3.5).

Lors de l'application de cette norme, il est recommandé d'utiliser à la place des normes internationales de référence les normes nationales correspondantes de la Fédération de Russie, dont les détails sont donnés à l'annexe F

4 INTRODUIT POUR LA PREMIÈRE FOIS


Les informations sur les modifications apportées à cette norme sont publiées dans l'index d'informations publié annuellement "Normes nationales" et le texte des modifications et modifications - dans les index d'informations publiés mensuellement "Normes nationales". En cas de révision (remplacement) ou d'annulation de cette norme, un avis correspondant sera publié dans l'index d'information publié mensuellement "Normes nationales". Les informations, notifications et textes pertinents sont également publiés dans le système d'information public - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet

1 domaine d'utilisation

La présente Norme internationale s'applique à la détermination de la teneur en carbone et/ou en soufre du fer de réduction directe par spectroscopie infrarouge après que l'échantillon a été brûlé dans un four à induction à haute fréquence (HF).

La méthode est applicable pour déterminer la fraction massique de carbone dans la plage de 0,05 % à 2,5 % et/ou la fraction massique de soufre dans la plage de 0,001 % à 0,055 % dans le fer de réduction directe.

2 Références normatives

La présente Norme internationale utilise des références normatives aux Normes internationales suivantes :

ISO 1042:1998 Verrerie de laboratoire. Fioles jaugées à un trait

ISO 7550:1985 Verrerie de laboratoire. Micropipettes jetables

ISO 7764:2006 Minerais de fer. Préparation d'échantillons pré-séchés pour analyse chimique

ISO 10835:2007 Fer à briqueter à chaud et à réduction directe. Échantillonnage et préparation

3 Essence de la méthode

L'échantillon est brûlé dans un creuset réfractaire sous flux d'oxygène en présence d'un fondant ; le creuset est introduit dans le tube de combustion du four HF, tandis que le carbone est transformé en dioxyde de carbone, et le soufre en dioxyde de soufre.

Chaque gaz est déterminé en mesurant l'absorption dans la région infrarouge du spectre en utilisant du carbonate de baryum et du sulfate de potassium pour construire une courbe d'étalonnage.

4 réactifs

Sauf indication contraire, utiliser des réactifs de qualité analytique établie, de l'eau distillée, purifiée davantage par distillation ou par d'autres moyens.

4.1 Oxygène d'une pureté d'au moins 99,5 % de la masse.

La pression du four doit être contrôlée à l'aide d'un détendeur spécialement conçu à cet effet. Lors de l'utilisation de la boîte de vitesses, suivez les instructions du fabricant.

4.2 Perchlorate de magnésium (anhydre), granulométrie de 0,7 à 1,2 mm.

4.3 Flux de tungstène (sous forme de granulés) avec de faibles fractions massiques connues de carbone 0,002% et soufre 0,0005 %.

4.4 Fer pur ou fer avec de faibles fractions massiques connues de carbone et de soufre comme en 4.3.

4,5 capsules en étain, capacité de 0,3 ml , 5 mm de diamètre et 17 mm de long.

4.6 Carbonate de baryum (BaCO ), poudre finement divisée.

La poudre est séchée à 105°C pendant 3 heures et refroidie dans un dessiccateur.

4.7 Solutions étalons de sulfate de potassium

Sulfate de potassium (K ALORS ) est séché à 105°C et refroidi dans un dessiccateur.

Le sulfate de potassium est pesé à 0,0002 g près conformément au tableau 1.


Tableau 1 - Solutions étalons de sulfate de potassium

Les échantillons sont transférés dans cinq fioles jaugées à un trait d'une capacité de 100 ml. , dissous dans 50 cm eau, diluer au trait et mélanger.

4.8 L'ascarite n'est utilisée que pour la détermination du carbone.

5 Équipement

Verrerie de laboratoire générale, y compris les micropipettes et les fioles jaugées à étiquette unique conformément aux normes ISO 7550 et ISO 1042, respectivement, et les équipements suivants.

5.1 Analyseur de carbone et de soufre

L'invention concerne un analyseur adapté à la combustion à haute fréquence (HF) d'échantillons et à la mesure ultérieure de l'absorption infrarouge des oxydes de carbone et/ou de soufre résultants. Vous pouvez utiliser l'analyseur de différents fabricants. Spécifications de l'analyseur - voir annexe C.

L'analyseur doit être utilisé conformément aux instructions du fabricant.

5.2 Creusets en céramique pour la combustion et accessoires éventuellement nécessaires à la combustion ultérieure de l'échantillon.

Les creusets doivent être d'une taille spécifique adaptée au système et correspondre au support afin que l'échantillon dans le creuset soit à la hauteur optimale dans l'inducteur lorsqu'il est en position relevée.

Les creusets sont préalablement calcinés sous flux d'oxygène dans une étuve pendant au moins 2h à une température de 1350°C (ou à une température de 1000°C si seul le soufre est dosé) puis stockés dans un dessiccateur.

Un four à résistance peut être utilisé pour la pré-calcination.

5.3 Micropipette, 50 µl.

6 Échantillonnage

6.1 Échantillon de laboratoire

Pour l'analyse, un échantillon de laboratoire d'une taille de particules ne dépassant pas 160 microns est utilisé, qui est prélevé et préparé conformément à la norme ISO 10835.

6.2 Préparation des échantillons pré-séchés

Bien mélanger l'échantillon de laboratoire à l'aide d'un appareil fait de matériaux non magnétiques. Prélevez plusieurs échantillons individuels à l'aide d'une spatule non magnétique afin qu'ils soient représentatifs de l'ensemble de l'échantillon de laboratoire.

Sécher les échantillons à (105 ± 2) °C conformément à la norme ISO 7764.

7 Méthode de contrôle

AVERTISSEMENT — Les risques associés à la procédure d'analyse sont principalement liés aux brûlures aux mains lors du pré-allumage des creusets en céramique et de l'incinération ultérieure de l'échantillon. Les précautions de sécurité habituelles lors du travail avec des bouteilles d'oxygène doivent être suivies. L'oxygène libéré lors de la combustion doit être évacué efficacement de l'appareil et de la pièce, car une trop forte concentration d'oxygène dans un espace confiné peut provoquer une inflammation. Un blindage doit être utilisé pour empêcher l'exposition aux hautes fréquences.

7.1 Instructions générales d'utilisation

L'oxygène entrant est purifié à l'aide de tubes remplis d'ascarite (4.8) et de chlorure de magnésium (4.2), la consommation d'oxygène en mode veille est maintenue à environ 0,5 dm3. /minute

Un filtre en laine de verre est installé entre la chambre du four et l'analyseur, qui est changé au besoin. La chambre du four, la grille et l'absorbeur du filtre doivent être nettoyés aussi souvent que possible pour éliminer les dépôts d'oxyde.

La consommation d'oxygène peut varier selon le type d'analyseur et dépend de la composition de l'échantillon, mais elle est généralement de 2,0 dm3 au moment de la combustion /minute Au stade de la combustion, la température dépend de la puissance du générateur RF, de la géométrie du four, de l'inducteur, ainsi que de la composition et de la quantité de l'échantillon dans le creuset. La température peut être de 1700°C ou plus.

Lors de la mise sous tension, une certaine période de temps recommandée par le fabricant de l'équipement est maintenue pour stabiliser chaque équipement.

Après nettoyage de la chambre du four, remplacement des filtres ou interruption du fonctionnement de l'appareil, plusieurs échantillons sont brûlés pour stabiliser le fonctionnement des équipements dont la composition est similaire à ceux analysés.

Faites passer l'oxygène à travers l'appareil et réglez les lectures de l'instrumentation sur zéro.

7.2 Échantillon analytique

Peser 0,4 g de l'échantillon de laboratoire à 0,0001 g près.

7.3 Essai à blanc

Réaliser un blanc de la même manière et avec les mêmes quantités de tous les réactifs utilisés pour l'analyse (7.5) :

- 1,9 g de fondant au tungstène (4.3) ;

- 1,3 g de fer pur (4.4) ;

- 1 gélule en étain (4.5).

Pour obtenir la plus grande précision, au moins trois expériences à blanc sont réalisées.

Utiliser la valeur moyenne des résultats de l'essai à blanc pour le réglage du zéro de l'instrument conformément aux exigences du fabricant.

7.4 Construction d'une courbe d'étalonnage

7.4.1 Préparation du creuset

7.4.1.1 Préparation du tracé d'une courbe d'étalonnage pour la détermination du carbone

Peser le carbonate de baryum (4.6) à 0,0002 g près selon le tableau 2 et le placer dans six creusets en céramique (5.2) comme indiqué à l'annexe A.


Tableau 2 - Série d'étalonnage d'échantillons de dioxyde de carbone baryum pour la détermination du carbone

7.4.1.2 Préparation pour la construction d'une courbe d'étalonnage pour la détermination du soufre

À l'aide d'une micropipette (5.3), injecter 50 µl de chaque solution étalon de sulfate de potassium (4.7) dans sept capsules en étain conformément au tableau 3.


Tableau 3 - Solutions étalons de sulfate de potassium pour le dosage du soufre

Sécher les capsules et leur contenu lentement à 80 °C à 90 °C pendant 2 h et refroidir dans un dessiccateur.

Les capsules en étain préparées sont placées conformément au tableau 3 dans sept creusets en céramique (5.2) comme indiqué à l'annexe A.

7.4.1.3 Préparation pour la construction d'une courbe d'étalonnage pour la détermination combinée du carbone et du soufre

Les capsules en étain préparées contenant des solutions étalons de sulfate de potassium (4.7) et de carbonate de baryum (4.6) sont placées conformément au tableau 4 dans sept creusets en céramique (5.2) comme indiqué à l'annexe A.


Tableau 4 - Série d'étalonnage de substances étalons pour la détermination conjointe du carbone et du soufre

7.4.2 Incinération

Les creusets préparés comme indiqué à l'annexe A sont placés sur un support spécial et le contenu du creuset 7 est d'abord brûlé avec le maximum de carbone et/ou de soufre, puis le contenu du creuset 6 est brûlé pour vérification.

Faire des ajustements aux lectures pour la valeur appropriée.

Brûler le contenu d'autres creusets et enregistrer les résultats pour vérifier la linéarité du graphique.

Remarque - En tant qu'élément de matrice, des pesées de fer pur égales à 0,400 g sont introduites dans tous les creusets.

7.5 Conduite de l'analyse

Les portions pesées des échantillons analysés sont placées dans des creusets, comme indiqué à l'annexe A, et effectuées tout au long de l'analyse de la même manière que lors de la construction d'un graphique d'étalonnage. L'analyseur doit être utilisé conformément aux instructions du fabricant.

8 Traitement des résultats

8.1 Calcul des fractions massiques de carbone et de soufre

Les fractions massiques de carbone et de soufre dans les échantillons analysés sont déterminées selon la courbe d'étalonnage (7.4) et les lectures instrumentales correspondantes, en tenant compte de la valeur des résultats d'une expérience à blanc.

La valeur totale d'un échantillon à blanc de toutes les sources de pollution (oxygène, fer, capsules d'étain, tungstène) ne doit pas dépasser 0,01 % de la masse. pour le carbone et 0,001% de la masse. pour le soufre.

8.2 Exactitude de la méthode

8.2.1 Précision et tolérances

La précision de cette méthode analytique est exprimée à l'aide des équations de régression suivantes* :
_______________
* Pour plus d'informations, voir les annexes D et E.

pour le carbone :

; (une)

; (2)

; (3)

; (quatre)

pour le soufre :

; (5)

; (6)

; (sept)

, (huit)

où - fraction massique de carbone ou de soufre, %, dans un échantillon pré-séché, calculée comme suit :

— pour les équations (1), (3), (5) et (7) : la moyenne arithmétique intralaboratoire des résultats de mesurages parallèles indépendants obtenus dans des conditions de répétabilité ;

— pour les équations (2), (4), (6) et (8) : la moyenne arithmétique interlaboratoire des résultats de mesure (8.2.5) des deux laboratoires ;

— limite de répétabilité ;

— limite de reproductibilité ;

— écart type de répétabilité ;

— écart type de reproductibilité.

8.2.2 Détermination des résultats de mesure

Après calcul des résultats de mesures parallèles, l'acceptabilité de ces résultats est reconnue en les comparant à la limite de répétabilité calculé selon l'équation (1), en préparant le creuset comme indiqué à l'annexe A, et en obtenant le résultat de mesure final (8.2.5).

8.2.3 Fidélité interlaboratoire

La précision interlaboratoire est utilisée pour évaluer la cohérence des résultats rapportés par deux laboratoires. Il est supposé que les deux laboratoires analysent les échantillons et traitent les résultats en utilisant la même procédure que celle décrite en 8.2.2.

Calculer la moyenne arithmétique des résultats de la détermination de deux laboratoires selon la formule suivante

, (9)

où - le résultat de la détermination remis par le laboratoire 1 ;

- le résultat de la détermination remis par le laboratoire 2.

Valeur de remplacement à la place de dans l'équation (2) et calculer la limite de reproductibilité .

Si un , les résultats finaux sont satisfaisants.

8.2.4 Validation

L'exactitude de la méthode d'analyse doit être vérifiée en reproduisant la valeur de la caractéristique certifiée à partir des résultats d'une expérience interlaboratoires dans un matériau de référence certifié (MRC) ou un matériau de référence (MR).

Calculer le résultat analytique pour ACO/RM en utilisant les procédures de 8.1 et 8.2 et la comparer avec la valeur certifiée .

Dans ce cas, deux situations sont possibles :

un) — la différence entre le résultat rapporté et la valeur certifiée n'est pas statistiquement significative ;

b) — la différence entre le résultat rapporté et la valeur certifiée est statistiquement significative,

où — le résultat reproduit en laboratoire dans l'analyse de la substance de référence certifiée ;

— valeur certifiée de la caractéristique pour ASO/SO ;

est une valeur dépendant du type d'ACO/CO utilisé :

pour ASO certifié dans le cadre du programme d'essais interlaboratoires,

, (Dix)

où est la variance de la valeur certifiée ( 0 pour RM certifié par un seul laboratoire) ;

- le nombre de déterminations répétées obtenues en reproduisant les caractéristiques de ASO/SO.

Les MR certifiés par un seul laboratoire doivent être évités à moins qu'ils ne soient connus pour avoir une valeur certifiée impartiale.

8.2.5 Calcul du résultat final

Le résultat final est la moyenne arithmétique des résultats d'analyse satisfaisants pour l'échantillon analysé, ou une valeur déterminée d'une autre manière, par exemple en utilisant les opérations spécifiées à l'annexe B, qui est calculée à cinq décimales et arrondie à la troisième décimale comme suit :

a) si le dernier chiffre de la quatrième décimale est inférieur à 5, il est rejeté et le chiffre de la troisième décimale reste inchangé ;

b) si le chiffre de la quatrième décimale est 5 et qu'il y a un chiffre autre que 0 à la place de la cinquième décimale, ou si le chiffre de la quatrième décimale est supérieur à 5, alors le chiffre à la place de la troisième décimale est augmentée de un ;

c) si le chiffre de la quatrième décimale est 5 et que le chiffre 0 est à la place de la cinquième décimale, alors 5 est ignoré et le chiffre à la place de la troisième décimale reste inchangé s'il est 0, 2, 4, 6 ou 8, et augmenté de un s'il vaut 1, 3, 5, 7 ou 9.

9 Rapport d'essai

Le rapport d'essai doit inclure les informations suivantes :

— nom et adresse du laboratoire d'essais ;

— date de publication du rapport d'essai ;

— une référence à cette norme ;

— les informations nécessaires à l'identification de l'échantillon ;

- résultats de test;

— toute caractéristique inhabituelle relevée au cours de l'analyse et toute opération non spécifiée dans la présente Norme internationale susceptible d'affecter les résultats de l'analyse à la fois de l'échantillon et des substances de référence certifiées.

Annexe, A (obligatoire). Séquence de chargement du creuset

Annexe A
(obligatoire)

Figure A.1 - Séquence de chargement du creuset

1 - flux de tungstène (4.3) : 1,9 g ; 2 - fer pur (4.4) : 0,4 g ; 3 échantillon analytique (7.2) ou carbonate de baryum (4.6) : 0,4 g ; 4 - capsule en étain (4.5); 5 - fer pur (4.4) : 0,9 g

Illustration A.1

Annexe B (recommandé). Schéma de contrôle de l'acceptabilité des résultats de mesure

Annexe B
(conseillé)

Commencez par des mesures parallèles

Figure B.1 — Schéma de vérification de l'acceptabilité des résultats de mesure

Illustration B.1

Annexe C (recommandé). Caractéristiques des fours à induction industriels pour la combustion d'échantillons HF et les analyseurs de soufre infrarouges

Annexe C
(conseillé)

C.1 Incinération

Le four à combustion est constitué d'un inducteur et d'un générateur haute fréquence. La chambre de combustion est un tube de quartz monté dans l'inducteur. Ce tube possède des plaques métalliques aux extrémités, renforcées par des joints toriques métalliques. Les plaques métalliques ont des entrées et des sorties de gaz avec un filtre de sortie pour empêcher les particules de poussière de pénétrer dans le système de détection.

Le générateur est généralement une unité de 1,2 à 2,5 kW; les fréquences générées peuvent différer dans les paramètres spécifiques du fabricant. La puissance du générateur est appliquée à une bobine d'induction qui renferme un tube de protection en quartz et est généralement refroidie par air.

Le creuset contenant l'échantillon, le flux et le flux est placé sur un support, qui est installé de sorte qu'en position relevée, l'échantillon dans le creuset se trouve exactement à l'intérieur de la bobine d'induction. Cet agencement assure une communication efficace lorsque l'alimentation est fournie.

Les tailles typiques de creusets pour la combustion sont les suivantes :

— hauteur — 25 mm ;

— diamètre extérieur — 25 mm ;

— diamètre intérieur — 20 mm ;

- épaisseur de paroi - 2,5 mm;

— épaisseur du fond — 8 mm.

Le diamètre de l'inducteur, le nombre de spires et les dimensions géométriques du four déterminent le degré de couplage haute fréquence ; ces paramètres sont définis par le fabricant de l'appareil. La température générée dépend en partie de ces facteurs, mais aussi des propriétés du métal dans le creuset, de la forme de l'échantillon et de la masse des substances. Un opérateur ayant une certaine expérience peut également modifier ces facteurs dans une certaine mesure.

Il est important que les oxydes qui se forment lors de la combustion soient absorbés par le filtre en laine de verre ; pour éliminer les oxydes accumulés, le collecteur de poussière du filtre doit être nettoyé aussi souvent que possible.

C.2 Analyseur de gaz infrarouge

Les produits de combustion sont collectés dans un certain volume (donné) dans une atmosphère d'oxygène à une pression contrôlée, et le mélange est analysé pour la présence de CO et/ou SO . Teneur en CO et/ou SO dans un flux d'oxygène continu peut également être enregistré lors de la libération de gaz dans le processus de combustion.

Gaz vecteur oxygène contenant du CO et/ou SO , est passé à travers un système d'analyse constitué d'une cellule infrarouge, généralement de type Luft ou équivalent (état solide), où l'absorption spécifique du rayonnement infrarouge est mesurée.

Le signal électronique de mesure de l'absorbance est généralement converti en un affichage numérique du pourcentage de dioxyde de carbone et/ou de soufre. Les analyseurs sont généralement équipés de dispositifs électroniques permettant de régler la valeur zéro sur l'échelle de l'instrument (compensation du blanc), de régler la pente de la courbe d'étalonnage et de corriger la courbe si elle s'écarte de la rectitude.

Les appareils peuvent également être équipés de balances automatiques intégrées et d'un système de correction du poids des échantillons. Les appareils modernes utilisent généralement un microprocesseur.

Annexe D (informative). Dérivation des équations de régression et écarts admissibles

Annexe D
(référence)

Les équations de régression selon 8.2.1 ont été obtenues par évaluation statistique des résultats d'expériences internationales menées de 1986 à 1988. sur quatre échantillons de fer à réduction directe impliquant 13 laboratoires de sept pays.

Une représentation graphique des données de précision est donnée à l'annexe E.

Les échantillons utilisés sont listés dans le Tableau D.1.

NOTE 1 Un rapport sur les expériences internationales et une analyse statistique des résultats obtenus (document ISO/TC 102/SC 2 N 929F, novembre 1988) peuvent être obtenus auprès du Secrétariat de l'ISO/TC 102/SC.

NOTE 2 L'analyse statistique a été effectuée conformément à l'ISO 5725-2.


Tableau D.1 — Fractions massiques de carbone et de soufre dans les échantillons

Annexe E (informative). Données de précision d'une expérience internationale

Annexe E
(référence)

Figure E.1 — Traitement par les moindres carrés de la valeur X pour le carbone

— limite de répétabilité ;

— limite de reproductibilité ;

— écart type de répétabilité ;

— écart type de reproductibilité.

Figure E.1 — Traitement des moindres carrés de la dépendance de la valeur pour le carbone

Figure E.2 — Traitement par les moindres carrés de la valeur X pour le soufre

— limite de répétabilité ;

— limite de reproductibilité ;

— écart type de répétabilité ;

— écart type de reproductibilité.

Figure E.2 — Traitement des moindres carrés de la dépendance de la valeur pour le soufre

Annexe F (informative). Informations sur la conformité des normes nationales de la Fédération de Russie avec les normes internationales de référence

Annexe F
(référence)

Tableau F.1