"ГОСТ Р 55120-2012 (CEN/TS 15412:2010). Национальный стандарт Российской Федерации. Топливо твердое из бытовых отходов. Определение металлического алюминия"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 15.11.2012 N 904-ст)

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ" (ФГУП "ВНИЦСМВ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык европейского регионального документа, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 179 "Твердое минеральное топливо"

3 УТВЕРЖДЕН и ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 ноября 2012 г. N 904-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому региональному документу СЕН/ТС 15412:2010 "Топливо твердое из бытовых отходов. Методы определения металлического алюминия" (CEN/TS 15412:2010 "Solid recovered fuels - Methods for the determination of metallic aluminium") путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Металлический алюминий, содержащийся в твердом топливе из бытовых отходов, создает затруднения в процессе сжигания. Алюминий может образовывать отложения на поверхностях теплообменников и пароперегревателей. Поэтому необходим метод определения общего алюминия. Другие металлы с низкой температурой плавления, такие как олово, свинец и цинк, могут вызывать подобные проблемы, но их содержание в твердом топливе из бытовых отходов обычно очень низкое и, следовательно, их влияние незначительно.

Настоящий стандарт устанавливает два различных метода определения металлического алюминия в твердом топливе из бытовых отходов:

- метод А: растворение металлического алюминия и его анализ методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) или методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии (FAAS);

- метод Б: дифференциальный термический анализ (DTA) твердого топлива из бытовых отходов.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 51309-99 Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии

ГОСТ Р 51760-2001 Тара потребительская полимерная. Общие технические условия

ГОСТ Р 52501-2005 (ИСО 3696:1987) Вода для лабораторного анализа. Технические условия

ГОСТ Р 53228-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

ГОСТ Р 54224-2010 (CEN/TS 15403:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Определение зольности

ГОСТ Р 54229-2010 (CEN/TS 15413:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Методы приготовления пробы для испытания из лабораторной пробы

ГОСТ Р 54233-2010 (CEN/TS 15414-3:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 3. Влага аналитическая

ГОСТ Р 54235-2010 (CEN/TS 15357:2006) Топливо твердое из бытовых отходов. Термины и определения

ГОСТ 1770-74 (ИСО 1042:1983, ИСО 4788:1980) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 9077-82 Кварц молотый пылевидный. Общие технические условия

ГОСТ 13867-68 Продукты химические. Обозначение чистоты

ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1:1981) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ Р 54235, в том числе следующие термины с соответствующими определениями:

Металлический алюминий (metallic aluminium): алюминий, который может быть экстрагирован из твердого топлива из бытовых отходов раствором NaOH концентрацией 0,75 моль/л после обработки топлива раствором HNO₃ концентрацией 0,14 моль/л.

Примечание - Это определение включает в себя металлический алюминий и некоторые химические формы алюминия, нерастворимые в азотной кислоте, но легко растворимые в щелочной среде.

4.1 ICP-OES - оптическая эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой.

4.2 ICP-MS - масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой.

4.3 FAAS - пламенная атомно-абсорбционная спектрометрия.

4.4 FES - пламенная эмиссионная спектрометрия.

Требования безопасности при обращении с потенциально опасными бытовыми отходами описаны в соответствующих национальных и европейских правилах, которых должна придерживаться каждая лаборатория.

В дополнение к этим правилам необходимо иметь в виду следующее:

- большинство реагентов, которые используются в данном стандарте, являются чрезвычайно коррозионными и токсичными. Работа с сильно коррозионными реактивами при высокой температуре требует обязательного соблюдения мер безопасности;

- в ходе реакции металлического алюминия (и других металлов, таких как цинк, олово и свинец) с раствором NaOH выделяется газообразный водород, который может образовывать взрывоопасные смеси с воздухом;

- все процедуры необходимо выполнять в вытяжном шкафу или с использованием закрытого оборудования с принудительной вентиляцией. При использовании сильных окисляющих реагентов возможно образование взрывоопасных органических полупродуктов, особенно при испытании проб с высоким содержанием органических соединений. Не следует открывать сосуды, находящиеся под давлением, до их полного остывания. Следует избегать контакта с химическими реагентами и газообразными продуктами.

Навеску твердого топлива из бытовых отходов с максимальным размером частиц 1 мм помещают в раствор азотной кислоты концентрацией 0,14 моль/дм³ и встряхивают в течение часа, после чего смесь фильтруют. Фильтр с осадком, содержащим не растворимый в азотной кислоте алюминий, переносят в раствор гидроксида натрия концентрацией 0,75 моль/дм³. Смесь кипятят в течение 1,5 ч для выщелачивания алюминия, а затем фильтруют. В фильтрате определяют содержание алюминия с помощью методов ICP-OES или FAAS.

Навеску твердого топлива из бытовых отходов с максимальным размером частиц 1 мм озоляют. Полученную золу вводят в дифференциальный термический анализатор (DTA) и производят измерения в соответствии с заданной программой. Записывают кривую DTA.

7.1.1 Весы ГОСТ Р 53228 с точностью взвешивания до 1 мг.

7.1.2 Общее лабораторное оборудование, включая:

- мерные колбы и пипетки требуемых объемов по ГОСТ 1770;

- емкости требуемой формы и объема из полимерных материалов по ГОСТ Р 51760;

- оборудование для фильтрования химически стойкое, исключающее загрязнение, или центрифуга.

Стеклянное оборудование не используют при работе с NaOH.

7.1.3 Аппарат для встряхивания.

7.1.4 Плитка электрическая с регулятором температуры нагрева до 120 °C.

7.1.5 Атомно-абсорбционный спектрометр с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES).

7.1.6 Пламенный атомно-абсорбционный спектрометр (FAAS).

7.2.1 Дифференциальный термический анализатор (DTA) или дифференциальный термический анализатор/термогравиметрический анализатор (DTA/TGA).

7.2.2 Платиновые чашки.

Все реактивы должны иметь степень чистоты не менее ч.д.а. по ГОСТ 13867.

Перечень и описания других реактивов приведены в нормативных документах, указанных в разделе 2.

8.2.1 Вода первой степени чистоты по ГОСТ Р 52501. Дистиллированную воду по ГОСТ 6709 дважды перегоняют в аппаратуре из кварцевого стекла или подвергают деионизации.

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 52501 воду первой степени чистоты хранить не следует.

8.2.2 Натрия гидроксид (NaOH) по ГОСТ 4328, раствор концентрацией 0,75 моль/дм³.

8.2.3 Кислота азотная (HNO₃) концентрированная плотностью (14 моль/дм³) по ГОСТ 4461.

8.2.4 Кислота азотная (HNO₃), раствор концентрацией 0,14 моль/дм³.

8.2.5 Стандартный раствор алюминия, 1000 мг/дм³.

Может быть использован стандартный раствор алюминия для спектроскопии, выпускаемый промышленностью.

8.2.6 Градуировочные растворы

Градуировочные растворы готовят следующим образом. В мерной колбе емкостью 100 см³ смешивают 10 см³ раствора NaOH (8.2.2) и 3 см³ концентрированной HNO₃ (8.2.3). Затем добавляют необходимое количество стандартного раствора алюминия (7.2.5). Содержимое колбы разбавляют водой до метки и перемешивают.

8.3.1 Алюминиевый порошок со степенью чистоты 96,7% или выше.

8.3.2 Песок кварцевый очищенный с высоким содержанием кварца по ГОСТ 9077.

8.3.3 Смесь для градуировки

Твердые смеси получают путем смешивания песка (8.3.2) и металлического алюминия (8.3.1) в соответствии с ожидаемым содержанием алюминия в твердом топливе из бытовых отходов.

Проба для испытаний представляет собой аналитическую пробу с размером частиц менее 1 мм, приготовленную из лабораторной пробы твердого топлива из бытовых отходов в соответствии с ГОСТ Р 54229. Для метода Б необходимое количество аналитической пробы озоляют в соответствии с ГОСТ Р 54224.

Для метода А может быть использована проба в сухом или воздушно-сухом состоянии, а для метода Б - проба золы, приготовленная по ГОСТ Р 54224, в сухом или воздушно-сухом состоянии.

Примечания

1 В некоторых случаях присутствие кальцита (карбоната кальция) в пробе может влиять на результаты анализа методом Б. В таких случаях рекомендуется озолять топливо при более высоких температурах, например, при 850 °C.

2 При приготовлении пробы следует уделить особое внимание тому, чтобы исключить возможную сегрегацию частиц алюминия (метод А).

В зависимости от используемого метода масса навесок колеблется от 50 мг (метод Б) до 2 г (метод А).

Результаты испытаний рассчитывают на сухое состояние топлива, поэтому при испытании воздушно-сухой пробы одновременно из отдельной навески пробы определяют массовую долю влаги по ГОСТ Р 54233.

Лабораторные пробы хранят в соответствии с рекомендациями, указанными в приложении A.

При приготовлении лабораторной пробы следует исключить или по возможности минимизировать использование оборудования для измельчения из алюминия или алюминиевого сплава как источников загрязнения.

Лабораторные пробы хранят и транспортируют в герметически закрытых контейнерах из пластика высокой плотности.

10.1.1 Общие сведения

Около 2 г пробы взвешивают с точностью до 0,1 мг и помещают в коническую колбу вместимостью 250 см³. Одновременно проводят два холостых опыта, соблюдая всю процедуру, но без пробы топлива.

Примечания

1 При необходимости может быть использована воронка Бюхнера со стеклянным фильтром диаметром 10 см, задерживающим частицы более 1 мкм, для фильтрования под вакуумом.

2 Иногда фильтрат остается слегка мутным, но это не мешает определению.

10.1.2 Выщелачивание легко растворимых соединений алюминия

В коническую колбу с навеской пробы добавляют 100 см³ раствора азотной кислоты 0,14 моль/дм³ (8.2.4). Помещают колбу в аппарат для встряхивания (7.1.3) и встряхивают в течение 1 ч. Содержимое колбы фильтруют, 3 раза промывают колбу водой (8.2.1), используя порции воды по 20 см³ и пропуская промывные воды через тот же фильтр.

10.1.3 Растворение металлического алюминия

Переносят фильтр с осадком в узкую емкость из политетрафторэтилена (фторопласта-4). Добавляют 100 см³ раствора гидроксида натрия 0,75 моль/дм³ (8.2.2) и нагревают до кипения. Осторожно кипятят смесь в течение 1,5 ч. После окончания нагревания в емкость добавляют 100 см³ воды (8.2.1) и дают остыть. Смесь фильтруют и помещают в пластиковую мерную колбу объемом 500 см³. Емкость из фторопласта и фильтр трижды промывают порциями воды по 20 см³ (8.2.1). В колбу добавляют 15 см³ концентрированной азотной кислоты (8.2.4) и доливают водой до метки.

Пробу топлива озоляют в соответствии с требованиями ГОСТ Р 54224. Около 50 мг золы взвешивают с точностью до 0,1 мг и помещают в платиновую чашку. С помощью DTA (7.2.1) снимают термограмму.

10.3.1 Метод А

Содержание алюминия в растворе, полученном по 10.1.3 (метод А), определяют методами FAAS или ICP-OES в соответствии с ГОСТ Р 51309.

10.3.2 Метод Б

Содержание металлического алюминия определяют с помощью термограммы, снятой на DTA, путем интегрирования пика плавления алюминия при 660 °C. Пик направлен вниз, т.к. реакция эндотермическая. Градуировку прибора проводят с использованием смесей для градуировки (8.3.3).

Результаты испытаний рассчитывают на сухое состояние топлива. При расчетах должны быть учтены промежуточные разбавления раствора, если таковые имели место.

Массовую долю алюминия в сухой пробе твердого топлива из бытовых отходов Э^d, %, рассчитывают по формуле:

где c - концентрация алюминия в конечном растворе, мг/дм³;

c₀ - концентрация алюминия в растворе холостого опыта, мг/дм³;

m - масса навески пробы, рассчитанная на сухое состояние, мг;

V - объем конечного раствора, дм³.

Массовую долю алюминия в золе топлива, выраженную в процентах, определяют с помощью градуировочной кривой. Массовую долю алюминия в сухой пробе рассчитывают исходя из зольности сухой пробы.

Для обнаружения возможных загрязнений от сосудов и/или реагентов следует провести холостые опыты, соблюдая процедуры в соответствии с разделом 9 и используя такие же количества реактивов.

Правильность аналитического метода проверяют путем проведения испытаний стандартных образцов состава. Результат, полученный при испытании стандартного образца состава, сравнивают с величиной, указанной в паспорте.

Степень извлечения при испытании настоящим методом может быть проверена с помощью образца, например, природной древесины, смешанной с известным количеством металлического алюминия.

Протокол испытаний должен содержать следующую информацию:

а) наименование и адрес всех лабораторий, принимавших участие в испытаниях;

б) описание и идентификацию исследуемой пробы;

в) даты получения лабораторной пробы и проведения испытаний;

г) ссылку на настоящий стандарт;

д) ссылки на стандарты, по которым проводились какие-либо определения в испытуемой пробе;

е) результаты испытаний;

ж) проводившиеся при испытаниях процедуры, не описанные в данном стандарте или необязательные;

з) любые особенности, отмеченные в ходе испытаний, которые могли повлиять на результаты.

Протокол испытаний должен быть однозначно идентифицирован, все страницы пронумерованы и указано их общее количество.

В лаборатории должны храниться промежуточные результаты испытаний (термограммы, исходные данные, расчеты), которые должны быть доступны при необходимости.

При подготовке лабораторных проб твердого топлива из бытовых отходов для химического анализа должны соблюдаться следующие требования.

Исходя из количества и типа параметров, которые необходимо определить, из требования к представительности пробы, а также из практических соображений установлены максимальная масса лабораторной пробы 10 кг и максимальный размер частиц 1 см. В таблице A.1 требования к лабораторным пробам систематизированы в зависимости от параметра или группы параметров, для определения которых проба предназначена.