硫酸銨化驗新國標(biāo)在實際生產(chǎn)中的消化吸收與應(yīng)用

侯麗麗

（邯鋼華豐能源有限公司，河北 邯鄲 056000）

0 引言

硫酸銨是肥料三大元素“氮磷鉀”中的“氮肥”產(chǎn)品之一。當(dāng)然相比其他氮肥，硫酸銨還是重要的硫肥之一。由于硫酸銨具有分解溫度和臨界濕度高的特點，所以表現(xiàn)出來的物化性最為穩(wěn)定，而且不易吸潮結(jié)塊。硫酸銨不含氯等有毒有害成分，所以是復(fù)合肥料的常見原料之一[1]。《肥料級硫酸銨》（GB/T 535—2020）與之前實行的《硫酸銨》（GB 535—1995）相比，全新硫酸銨檢測標(biāo)準(zhǔn)的各項指標(biāo)要求幾乎是做了顛覆性的修改[2]。《肥料級硫酸銨》（GB/T 535—2020）的發(fā)布對于進(jìn)一步提高肥料復(fù)合化率的需求推動行業(yè)的發(fā)展、推動企業(yè)采用硫酸銨作為原料都具有積極性的意義。

在國家標(biāo)準(zhǔn)中測定硫酸銨氮含量的方法主要有蒸餾法和甲醛法兩種。新國標(biāo)實施之前，我廠對氮含量的測定是以甲醛法為主，甲醛法快速、簡便在工業(yè)上廣泛應(yīng)用，但是此法所用高濃度甲醛對環(huán)境和檢測人員都有較大的危害。隨著新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 535—2020 的實施，現(xiàn)采用更安全環(huán)保的蒸餾法對氮含量進(jìn)行檢測。為了便于作為出廠成品硫酸銨的等級劃分，現(xiàn)要求對硫酸銨中的氮含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測定。

1 新國標(biāo)的應(yīng)用開展

1.1 操作人員培訓(xùn)

隨著國家標(biāo)準(zhǔn)《肥料級硫酸銨》（GB/T 535—2020）的實施，要求相關(guān)操作人員學(xué)習(xí)新國標(biāo)并從取樣代表性、操作規(guī)范性以及安全性三方面進(jìn)行培訓(xùn)，再以相關(guān)的基礎(chǔ)知識為輔佐。

1.1.1 取樣代表性

熟練掌握《肥料級硫酸銨》（GB/T 535—2020）的國家新標(biāo)準(zhǔn)。對比之前的國標(biāo)，其取樣方法也有所變化，分為袋裝樣品和散裝樣品。根據(jù)我廠實際情況，采取袋裝樣品的取樣方法，并按照新國標(biāo)進(jìn)行取樣培訓(xùn)，保證取樣的代表性。

1.1.2 操作規(guī)范性

根據(jù)新老國標(biāo)的變化，操作方法有所改變。測定氮含量的方法由甲醛法更換為蒸餾法。不僅化驗儀器進(jìn)行升級換新，而且操作方法難度有所增強(qiáng)，遂對相關(guān)操作人員按照新國標(biāo)的操作方法進(jìn)行操作培訓(xùn)。通過不間斷培訓(xùn)，找出操作過程中的難點、疑點，糾正操作中的不規(guī)范行為。在解決難點、疑點的過程中，規(guī)范操作人員的操作習(xí)慣，保證操作的規(guī)范性。

1.1.3 安全性

蒸餾法中對加熱裝置有一定要求，根據(jù)實際情況，我廠采用煤氣加熱的方式。防止加熱過程中試樣液體飛濺對操作人員造成傷害以及煤氣加熱方法使用不當(dāng)對儀器造成損傷。于是，對化驗過程中的加熱操作的安全性進(jìn)行專門培訓(xùn)，保證化驗過程中的人員及設(shè)備的安全性同時減少設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

指標(biāo)提升：立項前，新國標(biāo)實施之前，一直按照之前的國標(biāo)對氮含量的測定采用甲醛法。甲醛法所用高濃度甲醛對環(huán)境和檢測人員都有較大的危害。立項后，根據(jù)國家要求，《肥料級硫酸銨》（GB/T 535—2020）實施后，對氮含量的測定方法有所變化，由甲醛法更換為蒸餾法。采用新的測量方法后，對相關(guān)操作人員從取樣代表性、操作規(guī)范性以及安全性，三方面著手進(jìn)行培訓(xùn)。保證操作人員能夠根據(jù)《肥料級硫酸銨》（GB/T 535—2020）新國標(biāo)的操作要求準(zhǔn)確無誤地完成操作。

1.2 不同蒸餾速度對檢測結(jié)果的影響

在新國標(biāo)之前的國家標(biāo)準(zhǔn)中，測定硫酸銨氮含量的方法有蒸餾法和甲醛法兩種。蒸餾滴定法滴定時間過長，操作程序繁多，比較適合小數(shù)量試樣進(jìn)行仲裁分析。根據(jù)我廠的實際情況，蒸餾滴定法更適合于我廠實際需求。

1.2.1 試驗原理

硫酸銨用硫酸消化分解，使各種氨化合物都轉(zhuǎn)化為NH4+，加入濃氫氧化鈉，將NH4+以NH3的形式蒸餾出來，再用過量的硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液吸收，在指示劑存在下，以氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液回滴過量的硫酸。

反應(yīng)方程式為式（1）—式（3）：

1.2.2 試驗方法

取有效氮含量為10%的標(biāo)準(zhǔn)硫酸銨樣品，通過控制不同的電爐加熱溫度和冷凝水的流速分別檢測硫酸銨中有效的氮含量，借此證明此電爐加熱溫度和冷凝水的流速對氮含量檢測結(jié)果的影響。檢測結(jié)果見表1。

表1 不同蒸餾速度氮含量檢測結(jié)果

指標(biāo)提升：立項前，對控制蒸餾時產(chǎn)生的氣流，冷卻水的流速，電爐的溫度這幾種因素會對檢測結(jié)果產(chǎn)生什么影響不可預(yù)知。立項后，蒸餾速度的快慢對檢測結(jié)果有直接影響。在蒸餾時產(chǎn)生的氣流一定要均勻，切忌熱力不均、中途中斷或蒸汽不足，否則蒸餾瓶內(nèi)溫度會降低，易產(chǎn)生倒吸，氣流過快則硫酸吸收不完全。蒸餾速度與氣流速度有關(guān)外還和冷卻水流速及電爐溫度有關(guān)。蒸餾速度越快，反應(yīng)液易被蒸汽帶出而使測定結(jié)果偏高，蒸餾速度慢，氨沒有被完全蒸出來而結(jié)果偏低。試驗證明，蒸餾速度一般應(yīng)控制在6～8 mL/min 之間。

1.3 不同蒸餾時間對檢測結(jié)果的影響

在國家標(biāo)準(zhǔn)中測定硫酸銨φ（N2）的方法除了常用的甲醛法還有適合小批量適用的蒸餾滴定法。小批量仲裁分析適用于蒸餾滴定法。此方法操作程序多，滴定時間長。基于我廠的實際需求，更適合于蒸餾滴定法，檢測結(jié)果見表2。

表2 不同蒸餾時間檢測結(jié)果

采取的措施及進(jìn)度：取有效氮含量為10%的標(biāo)準(zhǔn)硫酸銨樣品分別進(jìn)行5 次蒸餾滴定，通過改變樣品蒸餾時間長短，以此證明蒸餾時間長短對氮含量檢測結(jié)果的影響。

指標(biāo)提升：立項前，蒸餾時間長短對硫酸銨氮含量的檢測結(jié)果是否有直接影響，控制蒸餾時間長短是否能保證蒸餾結(jié)果的正確性是不可預(yù)知的，需要實驗驗證。立項后，試驗證明當(dāng)樣品蒸餾時間過短，氨沒有完全蒸餾出來而導(dǎo)致結(jié)果偏低，當(dāng)蒸餾至40 min 時，氨含量的檢測值達(dá)到最高，說明蒸餾已完全。如按國標(biāo)的蒸餾法，當(dāng)蒸餾至40 min 時再多蒸餾5 min 之內(nèi)對檢測結(jié)果影響不大，如蒸餾時間過長會導(dǎo)致蒸干。試驗證明，蒸餾時間長短對硫酸銨檢測結(jié)果有較大影響，控制時間長短是能保證檢測結(jié)果的正確性，可用pH 試紙來判定蒸餾是否完全。

2 效益提升

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用新國標(biāo)以后，其技術(shù)指標(biāo)發(fā)生了很大變化，根據(jù)新國標(biāo)調(diào)整技術(shù)方案，使硫銨符合新國標(biāo)的技術(shù)要求，按單月硫銨成品60 萬元效益，預(yù)計其年經(jīng)濟(jì)效益：60 萬元/月×12 月=720 萬元。

此外，通過提高化驗精準(zhǔn)度，直接經(jīng)濟(jì)效益減少藥劑使用費(fèi)用5 500 元/a。

2.2 環(huán)境效益

采用新國標(biāo)之前所用的測定氮含量的方法是甲醛法，甲醛不僅對環(huán)境有所污染，對檢測人員也會造成身體上的傷害。新國標(biāo)實施以后采用蒸餾法，蒸餾法環(huán)保又安全。多方面分別闡述新國標(biāo)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，進(jìn)而實現(xiàn)對氮含量的準(zhǔn)確測定。通過研究論證，制定針對性的改進(jìn)措施，確保化驗準(zhǔn)確度得到較大提升，更好地創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，對提高我廠副產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生積極影響。

3 結(jié)語

1）國家標(biāo)準(zhǔn)《肥料級硫酸銨》（GB/T 535—2020）的實施，提高了對操作人員的要求。因此，需要從取樣代表性、操作規(guī)范性以及安全性三方面對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，同時再以相關(guān)的基礎(chǔ)知識為輔佐，使操作人員能夠更快更熟練的掌握新標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2）掌握了基本的操作方法后，如何提高操作人員的化驗準(zhǔn)確率是面臨的另一個課題。在不斷的實操中發(fā)現(xiàn)影響化驗準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素：蒸餾速度。通過5 組對比試驗，不難發(fā)現(xiàn)蒸餾速度選擇在6～8 mL/min時，反應(yīng)液既能被硫酸完全吸收，又能使氨被完全蒸出。此種情況下，所測量的氮含量最為準(zhǔn)確，不會出現(xiàn)氮含量偏低或者偏高的情況。因此，蒸餾速度快慢對檢測結(jié)果有最直接的影響。

3）之后分析蒸餾時間的長短對化驗結(jié)果產(chǎn)生的影響。同樣通過5 組對比試驗不難發(fā)現(xiàn)，蒸餾時間在40 min 時，測量出的氮含量結(jié)果數(shù)值最高。蒸餾時間小于40 min 時，測量出的氮含量數(shù)值偏低，因為蒸餾時間過短，氨沒有完全被蒸發(fā)出來，造成數(shù)值偏低。當(dāng)蒸餾時間大于40 min 時，由于氨已經(jīng)被完全蒸發(fā)出來，所以氨含量并不會隨著蒸餾時間增長而增加。所以蒸餾時間為40 min 是最佳蒸餾時間，其測量出的氮含量最為準(zhǔn)確。

通過以上結(jié)論，國標(biāo)《肥料級硫酸銨》（GB/T 535—2020）在實施與應(yīng)用中，將蒸餾速度選擇在6～8 mL/min時，蒸餾時長選擇在40 min 時，測量出的氮含量最為準(zhǔn)確，使化驗準(zhǔn)確度有了大幅度提升。