УДК 669.15'782—198 : 546.621.06 : 006.354 Группа В19
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ГОСТ
13230.7-81
(СТ СЭВ 2197—80)
ФЕРРОСИЛИЦИЙ
Методы определения общего алюминия
Ferrosilicon. Methods for the determination of aluminium
Взамен
ГОСТ 13230.7—67
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 июня 1981 г. № 3028 срок действия установлен
с (И .01 1983 г. до 01.01 1988 г.
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает методы определения общего
алюминия в ферросилиции: атомно-абсорбционный (при массовой
д
фотометрический (при массовой
оле алюминия от 0,1 до 3,5%),доле алюминия от 0,05 до 1,0%) и комплексонометрический (при .массовой доле алюминия от 0,5 до 3,5%).
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 2197—80.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 13020.0—75.
Отбор проб проводят по ГОСТ 20016—74 со следующим дополнением: лабораторная проба должна быть приготовлена в виде тонкого порошка с размером частиц, проходящих через сито с сеткой № 016 по ГОСТ 6613—73.
АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТО
Сущность метода
Метод основан на растворении ферросилиция во фтористоводо-
родной и азотной кислотах, сплавлением нерастворимого остатка
с натрием углекислым и борной кислотой с последующим измерением атомной абсорбции алюминия при длине волны 309,3 нм, в
пламени закись азота — ацетилен.
Для сохранения идентичных условий атомизации анализируемых растворов и растворов градуировочного графика в последние вводится железо, а также кислоты в соответствующих количествах.
П
.Издание официальное
ерепечатка воспрещена4
Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный.
Кислота азотная по ГОСТ 4461—77.
Кислота хлорная, плотностью 1,51 или 1,67 г/см3.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77 и разбавленная 1 :9.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484—78.
Кислота борная по ГОСТ 9656—75.
Натрий углекислый, безводный по ГОСТ 83—79.
Железо карбонильное, не содержащее алюминий и 1%-ный рас
твор.
Раствор А: 5 г железа растворяют в 25 см3 соляной кислоты в стакане вместимостью 400 см3 при слабом нагревании. Затем приливают 25 см3 раствора хлорной кислоты и выпаривают до паров хлорной кислоты. После охлаждения приливают 25 см3 соляной кислоты, 100 см3 воды и растворяют соли при нагревании. Раствор охлаждают, переливают в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
Раствор Б: 5 г железа растворяют в 25 см3 соляной кислоты в стакане вместимостью 400 см3 при слабом нагревании. После растворения добавляют 25 см3 хлорной кислоты и выпаривают раствор до выделения паров хлорной кислоты. Раствор охлаждают. К охлажденному раствору приливают 50 см3 соляной кислоты и после того, как раствор станет абсолютно прозрачным, добавляют 50 см3 воды. В платиновом тигле смешивают 5 г натрия углекислого с 2,5 г борной кислоты и сплавляют при температуре 1000°С. После охлаждения тигель с плавом помещают в стакан с раствором, приготовленным вышеописанным способом, и выщелачивают плав при слабом нагревании. Тигель извлекают из стакана и тщательно обмывают, собирая промывные воды в тот же стакан. Раствор охлаждают, переливают в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
Раствор фона: в платиновом тигле смешивают 5 г натрия углекислого с 2,5 г борной кислоты и сплавляют при температуре 1000°С. После охлаждения тигель с плавом помещают в стакан вместимостью 250 см3, содержащий 30 см3 соляной кислоты, 15 см3 раствора хлорной кислоты, 50 см3 воды, и выщелачивают плав при слабом нагревании. Тигель извлекают из стакана и тщательно обмывают, собирая промывные воды в тот же стакан. Раствор охлаждают, переливают в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
Ртуть металлическая по ГОСТ 4658—73.
Никель двухлористый, 6-водный по ГОСТ 4038—79, 0,2%-ный раствор.
Алюминий металлический по ГОСТ 11069—74
.Стандартный раствор алюминия: 1 г металлического алюминия растворяют в 30 см3 соляной кислоты в присутствии 1 капли ртути металлической или 2 см3 раствора никеля двухлористого. Раствор охлаждают, переливают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
Массовая концентрация алюминия в растворе равна 0,001 г/см3.
Проведение анализа
ток фильтруют на плотный
Н
ильтрат в стакан
ильтр, собирая
авеску ферросилиция массой 1 г помещают в платиновую чашку, осторожно приливают 10 см3 фтористоводородной кислоты, затем, по каплям, до полного растворения пробы, азотную кислоту и еще 5 см3 в избыток. Если массовая доля кремния в пробе 65% или более, то к раствору приливают 30 см3 раствора железа А. Затем приливают 5 см3 раствора хлорной кислоты и нагревают до появления паров хлорной кислоты. После охлаждения к раствору приливают 30 см3 разбавленной соляной кислоты и снова нагревают до растворения солей. Нерастворившийся оставместимостью 250 см3. Фильтр с остатком промывают 100 см3 горячей воды, затем помещают в платиновый тигель, сушат, озоляют и прокаливают в течение 15 мин при температуре 750—800°С. После охлаждения в тигель добавляют 1 г углекислого натрия, 0,5 г борной кислоты, перемешивают и нагревают сначала при температуре 250°С в течение 15 мин, затем в печи при температуре Ю00°С до полного сплавления остатка. После охлаждения тигель
с
помещают в стакан,
содержащий
ильтрат,
добавляют 15 см3
Тигель вынимают из стакана, тщательно обмывают водой, соби
рая промывные воды в тот же стакан, и выпаривают раствор до объема примерно 60 см3. Раствор охлаждают, переливают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
В мерную колбу, вместимостью 100 см3, в зависимости от содержания алюминия в пробе, отбирают аликвотную часть раствора, к которому приливают раствор железа Б, как указано в табл. 1.
Таблица 1
Массовая доля алюминия, %
Аликвотная часть раствора
пробы, CMS
Раствор железа Б,
см3
От 0,05 до
Св. 0,50 ,
0,50
Весь раствор
40
48
Раствор доливают до метки водой и перемешивают. Полученный раствор вводят распылением в пламя горелки и измеряют атомную абсорбцию при длине волны 309,3 нм и строго постоянном давлении закиси азота и ацетилена. Одновременно с проведением анализа, в тех же условиях, проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов алюминием, добавляя по 0,01 г железа на каждый массовый процент железа в пробе.
Измерение абсорбции растворов анализируемых проб и раствора контрольного опыта на загрязнение реактивов приводят одновременно, в тех же условиях, что и измерение абсорбции растворов градуировочного графика.
В шесть из семи мерных колб вместимостью по 100 см3 помещают 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 см3 стандартного раствора алюминия, что соответствует 0,0005; 0,001; 0,002; 0,003; 0,004 и и 0,005 г алюминия. В седьмую колбу стандартный раствор не помещают. Во все семь колб приливают по 50 см3 раствора железа Б и по 20 см3 раствора фона; доливают до метки водой, перемешивают и измеряют атомную абсорбцию как указано в п. 2.3.1.
Г
найденным значениям аб
радуировочный график строят посорбции растворов для соответствующих количеств алюминия, за вычетом значения абсорбции раствора контрольного опыта.
Обработка результатов
Массовую долю алюминия (X) в процентах вычисляют
по формуле
v /я-100
А — ГПі
где т —масса алюминия, найденная по градуировочному графику, г;
т—-масса навески, соответствующая аликвотной части раствора, г.
Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
Таблица 2
А
Массовая доля алюминия, %
0,02
0,03
0,05
0,07
0,10
0,15
бсолютные допускаемые расхождения, %От 0,05 до 0,1
Св. 0,1 . 0,2
• 0,2 . 0,5
■ 0,5 , 1,0 » 1,0 ц 2,0
« 2,0 и 3,5ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
Сущность метода
Навеску ферросилиция растворяют в смеси азотной и фтористоводородной кислот. Азотную и фтористоводородную кислоты удаляют выпариванием раствора с серной кислотой. Определение заканчивают фотометрическим методом, измеряя оптическую плотность полученного алюминон-алюминиевого комплекса. Мешающее действие трехвалентного железа устраняют восстановлением его аскорбиновой кислотой.
Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр. рН-метр.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484—78.
Кислота азотная по ГОСТ 4461—77 и разбавленная 1 : 1.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77, разбавленная 1:1.
Аскорбиновая кислота пищевая по ГОСТ 4815—76, свежеприготовленный 2%-ный раствор.
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172—76.
Кислота уксусная по ГОСТ 61—75.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77 и разбавленная 1:1, 1:4
и 1 : 100.
Натрий уксуснокислый по ГОСТ 199—78.
Аммиак водный по ГОСТ 3760—79, разбавленный 1 : 1.
Железо карбонильное, не содержащее алюминия.
Железо азотнокислое: 5 г металлического железа, не содержащего алюминия, растворяют в 100 см3 разбавленной азотной кислоты, раствор переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Массовая концентрация железа в растворе равна 0,01 г/см3.
Алюминон (аммонийная соль ауринтрикарбоновой кислоты) по ГОСТ 9859—74, 0,10%-ный раствор, готовят за сутки до применения и хранят не более 10 сут.
Буферный раствор с pH 4,7: к 3 см3 ледяной уксусной кислоты прибавляют 6,8 г уксуснокислого натрия и разбавляют водой до 1 ДМ3-
Алюминий металлический по ГОСТ. 11069—74.
Стандартные растворы алюминия.
Раствор А: 0,5 г металлического алюминия растворяют в 100 см3 соляной кислоты (1:1). После растворения прибавляют пять капель азотной кислоты, кипятят 2 мин, охлаждают, перено-, сят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
Массовая концентрация алюминия в растворе равна 0,001 г/см3.
В качестве рабочего раствора применяют раствор Б
.Раствор Б: пипеткой отбирают 10 см3 раствора А в мерную колбу вместимостью 100 см3, разбавляют водой до метки и перемешивают.
Массовая концентрация алюминия в растворе равна 0,0001 г/см3.
Навеску ферросилиция массой 0,2 г (при массовой доле
алюминия до 0,1%) и 0,1 г (при массовой доле алюминия свыше >0,1%) помещают в платиновую чашку, смачивают водой, осторожно приливают 5 см3 фтористоводородной кислоты, а затем по каплям азотную кислоту до прекращения растворениями еще 5 см3 в избыток.
Чашку с раствором помещают на плиту, полностью растворяют навеску при нагревании, приливают 5 см3 разбавленной серной кислоты и выпаривают раствор досуха (до полного удаления паров серного ангидрида).
После охлаждения в чашку приливают 20 см3 соляной кислоты (1 : 1), 30 см3 теплой воды и растворяют соли при нагревании.
Раствор фильтруют через плотный фильтр с небольшим количеством беззольной бумажной массы. Осадок количественно переносят на фильтр и промывают его 5—6 раз горячей соляной кислотой (1:100), собирая фильтрат и промывные воды в коническую колбу вместимостью 250 см3.
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, озоляют и прокаливают при 700—800°С до полного выгорания углерода. Осадок в тигле сплавляют с 3 г пиросернокислого калия при 700—800°С в течение 10 мин, плав охлаждают и выщелачивают в 50 см3 горячей воды. Раствор фильтруют через фильтр средней плотности и промывают 5—6 раз горячей водой, собирая фильтрат
и промывные воды в коническую колбу, в которой находится ОСНОВНОЙ раствор.
Раствор выпаривают до 30—50 см3, охлаждают и, в зависимости от содержания алюминия (см. табл. 3), переносят в мерную колбу вместимостью 50, 100 или 200 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Массовая доля алюминия, %
Разбавление раствора, см8
Объем аликвотной части
раствора, см8
50
100
От 0,05 до 0,3
Св. 0,3 . 0,
6В две мерные колбы вместимостью по 100 см3 отбирают аликвотную часть раствора, как указано в табл. 3, приливают по 2 см3 раствора аскорбиновой кислоты и перемешивают.
В колбы добавляют по 10 см3 воды и растворы нейтрализуют разбавленным аммиаком на рН-метре*до pH 4,7 или визуально до сиреневого или светло-коричневого цвета раствора. Затем, при взбалтывании, прибавляют по каплям соляную кислоту (1:4) до обесцвечивания раствора, по 30 см3 буферного раствора, по 20 см3 воды и перемешивают.
В одну из мерных колб прибавляют 2 см3 раствора алюминона, разбавляют буферным раствором до метки, перемешивают и через 40 мин измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на спектрофотометре при длине волны 530 нм или фотоэлектроколо риметре с зеленым светофильтром.