7.2 Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли алюминия приведены в таблице 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)

Ферросилиций. Определение содержания алюминия. Спектрофотометрический метод пламенной атомной абсорбции (ИСО 4137-79)

А.1 Назначение и область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения содержания алюминия в ферросилиции с помощью спектрофотометрии пламенной атомной абсорбции.

Метод применим к маркам ферросилиция с содержанием алюминия 0,05 % - 5 %.

А.2 Сущность метода

Растворение навески в азотной, фтористоводородной и хлорной кислотах. Выпаривание раствора до выделения паров хлорной кислоты. Отделение и доплавление остатка со смесью карбоната натрия и борной кислоты; выщелачивание плава в основном растворе. Распыление раствора в пламени закись азота-ацетилен и прямое определение содержания алюминия спектрофотометрическим методом абсорбции по линии поглощения 309,3 нм, излучаемой лампой с алюминиевым полым катодом.

А.3 Реактивы

В ходе анализа используют реактивы и дистиллированную воду или воду эквивалентной чистоты.

А.3.1 Карбонат натрия безводный.

А.3.2 Кислота азотная, r = 1,40 г/см³, приблизительно 68 %-ный (м/м) раствор.

А.3.3 Кислота фтористоводородная, r = 1,16 г/см³, приблизительно 48 %-ный (м/м) раствор.

А.3.4 Кислота хлорная, r = 1,68 г/см³, приблизительно 10 %-ный (м/м) раствор.

А.3.5 Кислота соляная, r = 1,19 г/см³, приблизительно 38 %-ный (м/м) раствор.

А.3.6 Кислота соляная, раствор, разбавленный 1:9. Смешивают 1 объем раствора соляной кислоты (А.3.5) с 9 объемами воды и перемешивают.

А.3.7 Кислота борная, кристаллическая.

А.3.8 Железо, раствор № 1, содержащий 10 г железа в 1 дм³: взвешивают 10 г чистого железа, не содержащего алюминий, с погрешностью до 0,001 г, помещают в химический стакан вместимостью 600 см³ и растворяют в 50 см³ раствора соляной кислоты (А.3.5). Осторожно нагревают до полного растворения. Содержимое стакана переливают в мерную колбу вместимостью 1000 см³, доливают до метки водой и перемешивают.

А.3.9 Железо, раствор № 2, содержащий 10 г железа в 1 дм³: взвешивают 5 г чистого железа, не содержащего алюминий, с погрешностью до 0,001 г, помещают в химический стакан вместимостью 600 см³ и растворяют в 25 см³ раствора соляной кислоты (А.3.5). Стакан осторожно подогревают до полного растворения навески и добавляют 25 см³ раствора хлорной кислоты (А.3.4). Нагревают до появления белых хлорных паров. Раствор охлаждают и добавляют 50 см³ соляной кислоты (А.3.5), ждут, пока он не станет светлым, затем добавляют 50 см³ воды. Погружают в этот раствор платиновый тигель, в котором предварительно была расплавлена в муфельной печи при температуре 1000 °С смесь: 5 г карбоната натрия (А.3.1)и 2,5 г борной кислоты (А.3.7). Стакан осторожно подогревают до полного растворения плава в тигле. Вынимают тигель и тщательно промывают его, собирая промывные воды в стакан. Раствор охлаждают, переливают содержимое стакана в мерную колбу вместимостью 500 см³, доливают до метки водой и перемешивают.

А.3.10 Раствор, используемый для построения градуировочных графиков (раствор фона): в химический стакан вводят 30 см³ раствора соляной кислоты (А.3.5), 15 см³ раствора хлорной кислоты (А.3.4) и 50 см³ воды. Погружают в этот раствор платиновый тигель, в котором предварительно в муфельной печи при 1000 С была расплавлена смесь: 5 г карбоната натрия (А.3.1) и 2,5 г борной кислоты (А.3.7). Стакан осторожно нагревают до полного растворения плава в тигле, вынимают его и тщательно промывают, собирая промывные воды в химический стакан. Раствор охлаждают, переливают содержимое стакана в мерную колбу вместимостью 200 см³, доливают до метки водой и перемешивают.

А.3.11 Алюминий, эталонный раствор, содержащий 1 г алюминия в 1 дм³. Взвешивают 1 г алюминия чистотой 99,99 % с погрешностью до 0,001 г, помещают в химический стакан вместимостью 600 см³ и растворяют в 30 см³ раствора соляной кислоты (А.3.5). Переливают раствор в мерную колбу вместимостью 1000 см³, доливают до метки водой и перемешивают.

А.4 Оборудование

А.4.1 Платиновые тигли вместимостью приблизительно 40 см³.

А.4.2 Химический тефлоновый стакан (PTFE) соответствующей вместимости.

А.4.3 Спектрофотометр атомной абсорбции, снабженный горелкой, которая питается закисью азота и ацетилена.

А.4.4 Лампа с полым алюминиевым катодом.

А.5 Проба

Отбор и подготовка проб - по ГОСТ 24991.

А.6 Ход анализа

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Пары хлорной кислоты могут в присутствии аммиака или любых органических веществ послужить причиной взрыва.

А.6.1 Навеска

Берут навеску массой (1 ± 0,001) г.

А.6.2 Холостой опыт

Проводят холостой опыт параллельно, следуя тому же ходу анализа и используя те же количества всех реактивов, что и для определения, но во всех случаях добавляют 50 см³ раствора железа № 1 (А.3.8).

А.6.3 Определение

А.6.3.1 Приготовление опытного раствора

Навеску (А.6.1) помещают в химический стакан из PTFE (политетрафторэтилен) (А.4.2) вместимостью 100 см³ и добавляют 10 см³ раствора азотной кислоты (А.3.2). Осторожно, небольшими порциями добавляют 10 см³ раствора фтористоводородной кислоты (А.3.3), постоянно помешивая. Растворение проводят при комнатной температуре до прекращения бурного выделения газа.

Если содержание кремния в пробе равно или больше 65 %, к полученному раствору добавляют 30 см³ раствора железа № 1 (А.3.8). Во всех случаях добавляют 5 см³ раствора хлорной кислоты (А.3.4). Химический стакан помещают на электрическую плитку, отрегулированную на температуру не выше 350 °С, нагревают до выделения обильных белых паров хлорной кислоты, а затем охлаждают.

В стакан, в котором проходила реакция, добавляют 30 см³ соляной кислоты (А.3.6) и нагревают до растворения солей. Осадок фильтруют через плотный фильтр, собирая фильтрат в химический стакан вместимостью 250 см³. Осадок и фильтр промывают 100 см³ горячей воды для устранения следов хлорной кислоты, а затем помещают фильтр в платиновый тигель (А.4.1) и подвергают озолению в муфельной печи при низкой температуре, затем прокаливают при 1000 °С в течение 15 мин и охлаждают в эксикаторе.

В охлажденный тигель добавляют 1 г карбоната натрия (А.3.1) и 0,500 г борной кислоты (А.3.7), нагревают в течение 15 мин на электрической плитке при температуре 250 °С, а затем на 15 мин помещают в муфельную печь при температуре 1000 °С.

Тигель охлаждают, затем помещают в химический стакан, в котором находится фильтрат от остатка после растворения в кислоте, добавляют 15 см³ раствора соляной кислоты (А.3.5) и осторожно нагревают до полного растворения плава. Тигель вынимают из химического стакана, тщательно промывают, собирая промывные воды в химический стакан, и выпаривают раствор при умеренном нагревании до получения объема приблизительно 60 см³.

Раствор охлаждают, переливают содержимое химического стакана в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор А готов к применению.

А.6.3.1.1 Содержание алюминия менее 0,5 % (м/м): проводят измерение, описанное в А.6.3.2, с использованием раствора А.

А.6.3.1.2 Содержание алюминия от 0,50 % до 1,25 % (м/м): 20 см³ раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 50 см³ и с помощью бюретки приливают 24 см³ раствора железа № 2 (А.3.9), а затем доливают до метки водой и перемешивают. Раствор Б готов к применению.

Проводят измерение, описанное в А.6.3.2, с использованием раствора Б.

А.6.3.1.3 Содержание алюминия от 1,25 % до 5 % (м/м): 5 см³ раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 50 см³ и с помощью бюретки приливают 30 см³ раствора железа № 2 (А.3.9), а затем доливают водой до метки и перемешивают. Раствор В готов к применению.

Проводят измерения, описанные в А.6.3.2, с использованием раствора В.

Примечание - В зависимости от используемого прибора разбавление раствора может быть более значительным.

А.6.3.2 Спектрофотометрические измерения: ставят спектрофотометр атомной абсорбции (А.4.3) и лампу с полым алюминиевым катодом (А.4.4) под напряжение так, чтобы к началу опыта гарантировать их стабильные показания. Устанавливают длину волны на 309,3 нм. Регулируют давление закиси азота и ацетилена по характеристикам горелки. Получают оптимальный сигнал, используя раствор алюминия известной концентрации, которая меняется в зависимости от прибора, добиваясь максимальной чувствительности и стабильности.

Предварительно скорректировав нуль прибора по отношению к раствору холостого опыта реактивов градуировочной кривой (А.6.4), измеряют способность поглощения атомного излучения опытного раствора - А.6.3.1.1, А.6.3.1.2 и А.6.3.1.3.

Строят градуировочную кривую (А.6.4) для каждой серии измерений.

Примечание - Алюминий частично ионизирован в пламени закись азота-ацетилен. Железо действует как буферный ионизирующий раствор и, следовательно, усиливает сигнал алюминия.

Опыты показали, что при этих условиях усиление является стабильным для содержания железа от 3 до 10 г на литр.

А.6.4 Построение градуировочной кривой

В восемь мерных колб вместимостью 100 см³ помещают по 50 см³ раствора железа № 2 (А.3.9) и по 20 см³ раствора фона (А.3.10) для получения рабочих условий анализа, затем добавляют эталонный раствор алюминия (А.3.11) в объемах, указанных в таблице А.1.

Таблица А.1

Растворы доливают до метки водой, перемешивают, а затем проводят измерения поглощения атомного излучения из контрольных растворов, описанных в А.6.3.2.

Строят градуировочную кривую, нанося на ось абсцисс процентное содержание алюминия в ферросилиции, а на ось ординат - соответствующие значения поглощения атомного излучения.

А.7 Обработка результатов

Рассчитывают по градуировочной кривой процентное содержание алюминия в ферросилиции, соответствующее измеренной поглощающей способности.

А.8 Протокол испытания

Протокол должен содержать:

- ссылку на использованный метод;

- результаты и форму их выражения;

- особенности, выявленные в ходе опыта;

- операции, не предусмотренные настоящим стандартом или рассматриваемые как необязательные.

Ключевые слова: ферросилиций, анализ, алюминий, результат