---

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

СТАЛЬ ВУГЛЕЦЕВА
І ЧАВУН НЕЛЕГОВАНИЙ

Методи визначення кремнію

ДСТУ 7753:2015

Київ

ДП «УкрНДНЦ»

2016ПЕРЕДМОВА

1. РОЗРОБЛЕНО: Технічний комітет «Стандартизація методів визначення хімічного складу матеріалів металургійного виробництва» (ТК 3), Український державний науково-технічний центр з технології та обладнання, обробки металів, захисту навколишнього середовища та використання вторинних ресурсів для металургії та машинобудування «Енергосталь»

РОЗРОБНИКИ: Г. Душенко; Д. Сталінський, д-р техн, наук, В. Мантула; С. Спіріна, канд. хім. наук (науковий керівник); Н. Гриценко, канд. хім. наук (науковий керівник); О. Сніжко

2. ПРИЙНЯТО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ ДП «УкрНДНЦ» від 22 червня 2015 р. № 61 з 201&-01-01

З УВЕДЕНО ВПЕРШЕ (зі скасуванням в Україні ГОСТ 22536.4-88

)ЗМІСТ

с.

1. Сфера застосування 1

2. Нормативні посилання 1

3. Загальні вимоги 2

4. Гравіметричний метод визначення масової частки кремнію від 0,1 % до 4,0 % 2

5. Фотометричний метод визначення масової частки кремнію від 0,01 % до 1,0 % 4

6. Фотометричний метод визначення масової частки кремнію від 0,005 % до 0,10 % 6

7. Норми точності 7

8. Вимоги до кваліфікації оператора 7

Вимоги щодо безпеки 8ДСТУ 7753:2015

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

СТАЛЬ ВУГЛЕЦЕВА І ЧАВУН НЕЛЕГОВАНИЙ
Методи визначення кремнію

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ И ЧУГУН НЕЛЕГИРОВАННЫЙ
Методы определения кремния

CARBON STEELAND UNALLOYED CAST IRON
Methods for determination of silicon

Чинний від 2016-01-01

1. СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

Цей стандарт установлює методи визначення масової частки кремнію: гравіметричний (від 0,1 % до 4,0 %) та фотометричний (від 0,005 до1,0 %) в сталі вуглецевій та чавуні нелегованому.

2. НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цьому стандарті є посилання на такі нормативні документи:

ДСТУ 4221:2003 Спирт етиловий ректифікований. Технічні умови

ДСТУ 7237:2011 Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Загальні вимоги та номенкла­тура видів захисту

ДСТУ 7749:2015 Сталь вуглецева і чавун нелегований. Загальні вимоги до методів аналізу

ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования (ССБП. Пожежна безпека. Загальні вимоги)

ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности (ССБП. Шкідливі речовини. Класифікація та загальні вимоги щодо безпеки)

ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ. Взрывоопасность. Общие требования (ССБП. Вибухонебезпека. Загальні вимоги)

ГОСТ 83-79 Реактивы. Натрий углекислый. Технические условия (Реактиви. Натрій вуглекислий. Технічні умови)

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия (Реактиви. Кислота соляна. Технічні умови)

ГОСТ 3765-78 Реактивы. Аммоний молибденовокислый. Технические условия (Реактиви. Амоній молібденовокислий.Технічні умови)

ГОСТ 4165-78 Реактивы. Медь (II) сернокислая 5-водная. Технические условия (Реактиви. Мідь (II) сірчанокисла 5-водна. Технічні умови)

ГОСТ 4204-77 Реактивы. Кислота серная. Технические условия (Реактиви. Кислота сірчана. Технічні умови)

ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия (Реактиви. Натрію гідроксид. Технічні умови)

ГОСТ 4461-77 Реактивы. Кислота азотная. Технические условия (Реактиви. Кислота азотна. Технічні умови)

ГОСТ 6344-73 Реактивы. Тиомочевина. Технические условия (Реактиви. Тіосечовина. Технічні умови)

ГОСТ 6563-75 Изделия технические из благородних металлов и сплавов. Технические условия (Вироби технічні з благородних металів і сплавів. Технічні умови)

ГОСТ 9428-73 Реактивы. Кремний (IV) оксид. Технические условия (Реактиви. Кремній (IV) оксид. Технічні умови)

ГОСТ 10484-78 Реактивы. Кислота фтористоводородная. Технические условия (Реактиви. Кислота фтористоводнева. Технічні умови)

ГОСТ 11125-84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия (Кислота азотна особли­вої чистоти. Технічні умови)

ГОСТ 11293-89 Желатин. Технические условия (Желатин. Технічні умови)

ГОСТ 13610-79 Железо карбонильное радиотехническое. Технические условия (Залізо карбонільне радіотехнічне. Технічні умови)

ГОСТ 14261-77 Кислота соляная особой чистоты. Технические условия (Кислота соляна особливої чистоти. Технічні умови)

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия (Спирт етиловий ректифікований технічний. Технічні умови)

ГОСТ 19522-74 Аммоний роданистый технический. Технические условия (Амоній роданистий технічний.Технічні умови)

ГОСТ 22180-76 Реактивы. Кислота щавелевая. Технические условия (Реактиви. Кислота щавлева. Технічні умови).

3. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

   1. Загальні вимоги до методів аналізу — згідно з ДСТУ 7749.

   2. Норми точності й нормативи контролю точності визначення масової частки кремнію наведено в розділі 7.

4. ГРАВІМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ КРЕМНІЮ ВІД 0,1 % ДО 4,0 %

   1. Суть методу

Метод ґрунтується на виділенні кремнію у вигляді полімеризованої кремнієвої кислоти з кислого розчину, її дегідратації, прожарюванні до діоксиду кремнію та видаленні у вигляді фториду кремнію.

Масу кремнію визначають за різницею між масою осаду до та після оброблення фтористоводне­вою кислотою.

Піч муфельна будь-якого типу, що забезпечує нагрівання до температури 1000 °С.

Кислота соляна — згідно з ГОСТ 3118 або ГОСТ 14261 і розведена 1:1 та1:50.

Кислота сірчана — згідно з ГОСТ 4204 і розведена 1:1, 1:2 та 1:4.

Кислота азотна — згідно з ГОСТ 4461 або ГОСТ 11125 і розведена 1:2.

Кислота хлорна, ч.д.а. чи х.ч.

Кислота фтористоводнева — згідно з ГОСТ 10484.

Амоній роданистий — згідно з ГОСТ 19522, розчин масовою концентрацією 50 г/дм³.

Тигель платиновий — згідно з ГОСТ 6563.

Таблиця 1

У стакан із наважкою додають (15—25) см³ сірчаної кислоти, розведеної 1:4, накривають стакан годинниковим склом (далі — скло) і нагрівають до повного розчинення проби. Потім обережно додають краплями азотну кислоту до припинення спінювання розчину та 20 см³ сірчаної кислоти, розведеної 1:1. Знімають скло, обмивають його і випарюють вміст стакана до появи білих парів сірчаної кислоти, яким дають виділятися протягом (5—8) хв. Стакан знімають із плити, охолоджують й обережно по стінках стакана додають (10—20) см³ соляної кислоти, злегка перемішуючи вміст. Через (4—5) хв додають (100—150) см³ гарячої води й нагрівають, перемішуючи, до розчинення солей. Осад одразу відфіль­тровують на фільтр «біла стрічка», який містить невелику кількість беззольної фільтропаперової маси й промивають гарячою соляною кислотою, розведеною 1:50, до негативної реакції промивної води на за­лізо (проба з розчином роданистого амонію), а потім (3—5) разів гарячою водою. Фільтр з оса­дом зберігають.

Фільтрат разом із промивною водою переносять у той самий стакан, у якому виконували розчи­нення, і додатково виділяють кремнієву кислоту, виконуючи операції випарювання розчину та фільтру­вання осаду, як зазначено вище.

Фільтри з основним і додатково виділеним осадами вміщують у платиновий тигель, висушують, озолюють і прожарюють за температури (1000—1100) °С до сталої маси. Після цього тигель з оса­дом охолоджують в ексикаторі та зважують. Потім осад змочують (3—5) краплями води, підливаючи її по стінках тигля, додають (3—5) крапель сірчаної кислоти, розведеної 1:2, та (3—5) см³ фтористо­водневої кислоти. Вміст тигля обережно, не допускаючи кипіння, випарюють до припинення виділення білих парів сірчаної кислоти. Далі тигель прожарюють за температури (1000—1100) °С до сталої маси, охолоджують в ексикаторі та зважують. Одночасно з аналізуванням виконують контрольний дослід на забруднення реактивів.

У стакан із наважкою додають (ЗО—50) см³ соляної кислоти, розведеної 1:1, накривають стакан склом і нагрівають до розчинення проби. Після розчинення наважки до розчину обережно додають крапля­ми азотну кислоту до припинення спінювання, знімають скло, ополіскують його теплою водою та ви­парюють вміст стакана насухо.

Охолоджений сухий залишок змочують 20 см³ сірчаної кислоти, розведеної 1:1, нагрівають до появи білих парів сірчаної кислоти, яким дають виділятися протягом (3—5) хв. Стакан знімають із плити, охолоджують, обережно додають по стінках стакана 15 см³ соляної кислоти, злегка перемішуючи вміст стакана. Через (3—5) хв доливають (120—130) см³ гарячої води та нагрівають до розчинення солей. Далі виконують аналізування, як зазначено в 4.3.2.

У стакан із наважкою додають (15—20) см³ азотної кислоти, розведеної 1:2, накривають стакан склом і нагрівають до розчинення проби. Якщо проба не розчиняється в азотній кислоті, додають ще (10—15) см³ соляної кислоти. Після розчинення наважки додають 20 см³ хлорної кислоти й випарюють розчин до появи білих парів хлорної кислоти. Стакан накривають склом і продовжують випарювати протягом (15—20) хв. Вміст стакана охолоджують, обережно доливають (15—20) см³ соляної кислоти, (100—150) см³ гарячої води, злегка перемішуючи вміст стакана, і нагрівають до розчинення солей за температури (60—70) °С (не більше ніж (4—6) хв). Далі виконують аналізування, як зазначено в 4.3.2.

[

(1)

(л?, -m₂)-(m₃ -т₄)] -0,4674-100 Хі =

т

де т-і — маса тигля з осадом діоксиду кремнію, г;

т₂ — маса тигля із залишком після оброблення фтористоводневою кислотою, г;

т₃ — маса тигля з осадом контрольного досліду, г;

т₄ — маса тигля із залишком контрольного досліду після оброблення фтористоводневою кислотою, г;

т — маса наважки аналізованої проби, г;

3. 0,4674 — коефіцієнт перерахування діоксиду кремнію на кремній.ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ

КРЕМНІЮ ВІД 0,01 % ДО 1,0 %

Метод ґрунтується на утворенні жовтої кремнемолібденової гетерополікислоти в слабокислому середовищі з подальшим відновленням цієї сполуки аскорбіновою кислотою або тіосечовиною в при­сутності каталізатора сірчанокислої міді до кремнемолібденової сині й вимірюванні оптичної густини забарвленого розчину за довжини хвилі 810 нм або в інтервалі довжин хвилі (600—650) нм.

Фотоелектрокол ори метр або спектрофотометр.

Кислота сірчана — згідно з ГОСТ 4204, розведена 1:3 та 1:8.

Натрій вуглекислий — згідно з ГОСТ 83.

Кислота щавлева — згідно з ГОСТ 22180, розчин масовою концентрацією 80 г/дм³

Кислота соляна — згідно з ГОСТ 3118, розведена 1:3.

Амоній молібденовокислий — згідно з ГОСТ 3765, перекристалізований, розчин масовою кон­центрацією 50 г/дм³.

Перекристалізацію молібденовокислого амонію виконують так: 250 г молібденовокислого амонію розчиняють у 400 см³ води за температури (70—80) °С. Гарячий розчин фільтрують на фільтр «синя стрічка» в стакан, що містить 300 см³ етилового спирту. Розчин охолоджують до кімнатної темпера­тури, дають осаду молібденовокислого амонію відстоятися протягом години та фільтрують на воронку Бюхнера з фільтром «біла стрічка». Кристали промивають двічі—тричі етиловим спиртом порціями (20—30) см³ і висушують на повітрі.

Спирт етиловий ректифікований — згідно з ДСТУ 4221 або ГОСТ 18300.

Залізо карбонільне радіотехнічне — згідно з ГОСТ 13610.

Кислота аскорбінова фармакопейна, розчин масовою концентрацією 50 г/дм³, свіжоприготований.

Тіосечовина — згідно з ГОСТ 6344, розчин масовою концентрацією 100 г/дм³.

Мідь сірчанокисла (II) 5-водна — згідно з ГОСТ 4165, розчин масовою концентрацією 4 г/дм³ у сірчаній кислоті, розведеній 1:3.

Натрію гідроксид — згідно з ГОСТ 4328, розчин масовою концентрацією 100 г/дм³.

Желатин — згідно з ГОСТ 11293, розчин масовою концентрацією (5—10) г/дм³.

Кремнію (IV) оксид (діоксид кремнію) — згідно з ГОСТ 9428, прожарений за температури (1000—1100) °С.

Інша апаратура та реактиви — відповідно до 4.2.

Стандартні розчини кремнію

Розчин А. Наважку діоксиду кремнію масою 0,2140 г сплавляють у платиновому тиглі з двома грамами безводного вуглекислого натрію. Плав вилуговують у гарячій воді, додають 40 см³ розчину гідроксиду натрію масовою концентрацією 100 г/дм³, переливають розчин у мірну колбу місткістю 1 дм³, доливають водою до позначки та перемішують.