Проведение анализа
Навеску стали массой 1 г при массовой доле алюминия от 0,20 до 0,50% или 0,5 г при массовой доле алюминия от 0,50 до 3,0%, или 0,25 г при массовой доле алюминия от 3,0 до 7,0% помещают в стакан вместимостью 250—300 см3 и растворяют при нагревании в 20—50 см3 соляной кислоты. Затем осторожно, по- каплям, прибавляют 5—10 см3 азотной кислоты. Раствор выпаривают до влажных солей. Соли растворяют в 5 см3 соляной кислоты при слабом нагревании, добавляют 40—50 см3 горячей воды и фильтруют раствор через два фильтра «белая лента» с добавлением фильтробумажной массы. Фильтр с осадком промывают несколько раз горячей соляной кислотой (1 :100) и два-три раза- горячей водой. Фильтрат сохраняют.
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, подсушивают, озоляют и прокаливают в течение 7—10 мин при 800—900 °С. Тигель охлаждают, прибавляют несколько капель воды, 3—4 капли серной кислоты или 5—6 капель при наличии в осадке окислов- вольфрама, ниобия, тантала, 4—5 см3 фтористоводородной кислоты и выпаривают до удаления паров серной кислоты.
Затем тигель прокаливают в течение 5—7 мин при 800—900°С, охлаждают, добавляют 1—1,5 г углекислого калия-натрия и содержимое тигля сплавляют при 1000—-1100°С. После охлаждения плав выщелачивают горячей водой, добавляют 10 см3 соляной кислоты и растворяют при нагревании.Раствор присоединяют к первоначальному фильтрату, упаривают до 70—80 см3, охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3.
Допускается другое разбавление растворов таким образом,, чтобы окончательная концентрация алюминия находилась в диапазоне, соответствующем прямолинейному участку градуировочного графика.
Раствор фильтруют через сухой фильтр «белая лента», отбрасывая первые две порции фильтрата.
Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Распыляют в пламя раствор контрольного опыта, а затем анализируемые растворы в порядке увеличения концентрации алюминия до получения стабильных показаний для каждого раствора.
Перед введением в пламя каждого анализируемого раствора распыляют воду для промывания системы и проверки нулевой точки.
Из среднего значения абсорбции каждого из анализируемых: растворов вычитают среднее значение абсорбции контрольного опыта.
Содержание алюминия находят по градуировочному графику.
Построение градуировочного графика при массовой доле алюминия в стали от 0,20 до 0,50%.
В шесть стаканов вместимостью 250—300 см3 помещают по 1 г стали, ’близкой по составу к анализируемой и содержащей менее 0,01% алюминия.
В пять стаканов последовательно приливают 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 см3 стандартного раствора алюминия. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта.
Далее поступают, как указано в п. 6.4.1.
По найденным значениям абсорбции растворов и соответствующим концентрациям алюминия строят градуировочный график.
Построение градуировочного графика при массовой доле алюминия в стали от 0,50 до 7,0%
В шесть стаканов вместимостью 250—300 см3 помещают по 0,5 или 0,25 г стали, близкой по составу к анализируемой и с массовой долей алюминия менее 0,01%. В пять стаканов последовательно приливают 2,5; 5,0; 10; 15 и 20 см3 стандартного раствора алюминия. Шестой стакан служит для проведения контрольного, опыта.
Далее поступают как указано в п. 6.4.1.
По найденным значениям абсорбции растворов и соответствующим концентрациям алюминия строят градуировочный график, 6.5. Обработка результатовМассовую долю (X) в процентах вычисляют по формуле
v т-100
л — ,
где т — масса алюминия, найденная по градуировочному графику, г;
mi — масса навески стали, г.
Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 4.
7. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
Сущность метода
Метод основан на отделении алюминия от сопутствующих элементов осаждением фтористым натрием, растворении осадка криолита в смеси соляной и борной кислот и осаждении алюминия 8-ортооксихинолином или бензоатом аммония. Осадок прокаливают до получения оксида алюминия и взвешивают.
А п и а р а ту р а, реактивы, растворы
рН-метр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118—77 и разбавленная 1:1.
Кислота азотная по ГОСТ 4461—77.
Кислота серная по ГОСТ 4204—77 и разбавленная 1:1, 1 : 100.
Кислота уксусная по ГОСТ 61—75.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484—78.
Калий-натрий углекислый по ГОСТ 4332—76.
Аммиак водный по ГОСТ 3760—79 и разбавленный 1:1.
Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117—78, раствор с массовой концентрацией 200 и 20 г/дм3.
Аммоний лимоннокислый, двузамещенный по ГОСТ 3653—78, раствор с массовой концентрацией 400 г/дм3.
Аммоний щавелевокислый по ГОСТ 5712—78, насыщенный раствор.
Маскирующая смесь: к 1 дм3 раствора двузамещенного лимоннокислого аммония прибавляют 1 дм3 насыщенного при комнатной температуре раствора щавелевокислого аммония и перемешивают.
Натрий фтористый по ГОСТ 4463—76, раствор с массовой концентрацией 35 и 5 г/дм3.
Кислота борная по ГОСТ 9656—75, насыщенный раствор.
Смесь борной и соляной кислот: к 300 см3 насыщенного при комнатной температуре раствора борной кислоты прибавляют 500 см3 соляной кислоты и 1,2 дм3 воды. Раствор перемешивают.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300—72.
Индикатор метиловый красный по ГОСТ 5853—75, раствор с массовой концентрацией 2 г/дм3: 0,2 г индикатора растворяют в 60 см3 этанола и добавляют 40 см3 воды.
8-оксихинолин по ГОСТ 5847—76, раствор с массовой концентрацией 2,5 г/дм3: 50 г 8-оксихинолина растворяют в 50 см3 уксусной кислоты, прибавляют 950 см3 воды, нагревают при 60°С до растворения, охлаждают и фильтруют.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773—78.
Кислота тиогликолевая.
Аммония бензоат, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм3.
Промывная жидкость: к 200 см3 раствора бензоата аммония приливают 500 см3 воды и прибавляют уксусную кислоту до pH 4,0—4,5 (по универсальной бумаге).
П р о в е д е н и е анализа
Массу навески стали в зависимости от массовой доли алюминия определяют по табл. 5.
Таблица 5
Массовая доля алюминия, % |
Масса навески стали, г |
От 0,2 до 1,5 включ. |
1,0 |
» 1,5 » 3,0 » |
0,5 |
» 3,0 » 7,0 » |
0,25 |
Навеску стали помещают в стакан или колбу и растворяют при нагревании в 25 см3 соляной кислоты, добавляют 5—10 см3 азотной кислоты до прекращения вспенивания растворов. Раствор кипятят до удаления окислов азота, охлаждают, приливают 10—15 см3 серной кислоты и выпаривают до появления паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, приливают 80—100 см3 воды и нагревают до растворения солей.
Если в анализируемой стали содержится ниобий, вольфрам или тантал, соли растворяют в 30 см3 маскирующей смеси и добавляют 50—70 см3 воды.
Раствор фильтруют через два фильтра «белая лента». Фильтр с осадком промывают 4—5 раз горячей серной кислотой (1 : 100), собирая фильтрат и промывные воды в стакан вместимостью 350—400 см3. Фильтрат сохраняют (основной раствор), а фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 800—900°С. Тигель с осадком охлаждают, осадок смачивают несколькими каплями воды, добавляют 3—4 капли серной кислоты или 5—6 капель при наличии в осадке окислов вольфрама, добавляют 3—5 см3 фтористоводородной кислоты. Содержимое тигля осторожно выпаривают до удаления паров серной кислоты, прокаливают при 800—900°С, охлаждают и остаток сплавляют с 1,0—1,5 г углекислого калия-натрия при 1000—1100°С.
Плав выщелачивают в 40—50 см3 горячей воды. Раствор фильтруют через фильтр «белая лента», осадок промывают 4—5 раз серной кислотой (1 : 100), собирая фильтрат и промывные воды в стакан с основным раствором. Если ранее при растворении солей маскирующую смесь не прибавляли, к раствору добавляют 30 см3 маскирующей смеси, приливают раствор аммиака до установления pH раствора 5,9—6,0, контролируя значение pH раствора рН-мет- ром.
Раствор охлаждают, при перемешивании приливают 80—100 см3 раствора фтористого натрия с массовой концентрацией 35 г/дм3.
Через 20—25 мин осадок криолита отфильтровывают на два фильтра «синяя лента». Осадок промывают 12—15 раз раствором фтористого натрия с массовой концентрацией 5 г/дм3 до отрицательной реакции на ионы железа в промывных водах. Осадок растворяют в 50—70 см3 кипящей смеси борной и соляной кислот, собирая раствор в стакан, в котором проводилось осаждение. Фильтр промывают 5—6 раз горячей водой, собирая промывные воды в тот же стакан.
Раствор нейтрализуют аммиаком в присутствии индикатора метилового красного до изменения окраски, а затем прибавляют соляную кислоту до появления розовой окраски и избыток ее 5 капель. К раствору прибавляют 10 см3 раствора 8-ортооксихинолина при массовой доле алюминия до 1,0% или 15—25 см3 при массовой доле алюминия свыше 1,0% и 10 см3 раствора уксуснокислого аммония с массовой концентрацией 200 г/дм3.
После перемешивания и появления помутнения раствора прибавляют еще 25 см3 раствора уксуснокислого аммония и 5 см3 аммиака. Раствор перемешивают, нагревают до 60—70°С и оставляют стоять на теплой плите в течение 30 мин. Осадок оксихино- лината алюминия отфильтровывают на фильтр средней плотности, содержащий немного фильтробумажной массы, и промывают 10—12 раз горячим раствором уксуснокислого аммония с массовой концентрацией 20 г/дм3. Осадок на фильтре растворяют в горячей соляной кислоте (1:1) и хорошо промывают фильтр горячей водой, собирая раствор в стакан, в котором проводилось осаждение. Для более полного отделения алюминия 'от сопутствующих элементов повторяют осаждение алюминия 8-оксихинолином, как указано выше, или проводят осаждение бензоатом аммония.
Для этого к раствору, объемом 150—200 см3, прибавляют раствор аммиака (1:1) до начала выпадения осадка гидроксидов, который растворяют, прибавляя по каплям соляную кислоту (1 : 1). Затем прибавляют 2 г хлористого аммония, 3 см3 ледяной уксусной кислоты, 2 см3 раствора тиогликолевой кислоты и 15 см3 раствора бензоата аммония (частично выделяющаяся бензойная кислота при дальнейшем нагревании переходит в раствор). Затем прибавлением раствора аммиака (1:1) или раствора соляной кислоты (1:1) доводят pH раствора до значения 4,0—4,5 по универсальной индикаторной бумаге.
Раствор нагревают до кипения, умеренно кипятят в течение 5 мин и оставляют стоять в течение 10—45 мин при 80°С.
Раствор фильтруют через фильтр средней плотности. Стакан и осадок на фильтре промывают 6—8 раз горячим раствором промывной жидкости. Фильтр с осадком помещают в прокаленный до постоянной массы взвешенный платиновый тигель, высушивают, осторожно озоляют и прокаливают при 1000—1100°С до постоянной массы.
Одновременно проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.
Обработка результатов
Массовую долю алюминия (X) в процентах вычисляют по формуле
— — -0,5292 jqq
т
где т, — масса тигля с осадком окиси алюминия, г;
mi — масса тигля без осадка окиси алюминия, г;
Шз —' масса тигля с осадком, полученным из контрольного опыта, г;
«4 — масса тигля без осадка контрольного опыта, г;
0,5292 —1 коэффициент пересчета окиси алюминия на алюминий; т —масса навески, г.
Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 4.