1. Проведение анализа

    1. 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.

  1. 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.

  1. 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.

  1. Абсолютные допускаемые расхождения результатов парал­лельных определений при доверительной вероятности 0,95 не дол­жны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 4.

7. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

  1. 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.

  1. 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).

  1. 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.

  1. 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.

  1. Абсолютные допускаемые расхождения результатов парал­лельных определений при доверительной вероятности 0,95 не дол­жны превышать допускаемых значений, приведенных в табл. 4.