---

УДК 669.11—492.001.4:006.354 Группа В59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОРОШОК ЖЕЛЕЗНЫЙ

М

ГОСТ
16412.3—91

етоды определения кремния

Iron powder.

Methods for the determination of silicon

ОКСТУ 0809

Дата введения 01.07.92

Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический (при массовой доле кремния от 0,2% и выше) и фотометрический (при массовой доле кремния от 0,01 до 0,5%) методы определения крем­ния в железном порошке.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Общие требования к методам анализа ¹— по ГОСТ 28473.

2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

   1. Сущность метода

Метод основан на выделении кремния в виде полимеризованной кремниевой кислоты из кислого раствора, ее дегидратации и взве­шивании полученного диоксида кремния.

Тигли платиновые по ГОСТ 6563.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:1, 1 : 2 и 1 : 50.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Натрий углекислый по ГОСТ 83.

Калий роданистый по ГОСТ 4139.

Издание официальное

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР свыше 0,50%) помещают в стакан вместимостью 250 см³ и прово­дят растворение навески и выделение кремниевой кислоты по од­ному из описанных ниже методов.

В стакан с навеской приливают 50 см³ соляной кислоты (1:1) и растворяют при слабом нагревании в течение 7—10 мин. Добав­ляют 5 см³ азотной кислоты и продолжают нагревание до раство­рения пробы. Затем к раствору приливают 20—30 см³ горячей во­ды и фильтруют нерастворившийся в кислотах остаток на фильтр средней плотности «белая лента». Осадок промывают 3—4 раза горячей соляной кислотой (1 : 50), помещают его в платиновый ти­гель, высушивают и озоляют.

Тигель охлаждают, добавляют 1 г углекислого натрия, накры­вают крышкой и сплавляют при температуре не ниже 1000°С.

Тигель с крышкой помещают в стакан вместимостью 200 см³, прибавляют 20 см³ соляной кислоты (1:2) и нагревают до полно­го растворения плава. Тигель с крышкой извлекают из стакана, ополаскивают водой и присоединяют раствор к основному филь­трату.

Раствор осторожно выпаривают досуха, прокаливая остаток при температуре 130—140°С.

Сухой остаток смачивают 10 см³ соляной кислоты и снова вы­паривают досуха.

После охлаждения к сухому остатку приливают 10—20 см³ со­ляной кислоты, нагревают в течение 2—3 мин, добавляют 100— 150 см³ горячей воды и нагревают содержимое стакана до раство­рения солей.

Горячий раствор с осадком кремниевой кислоты быстро фильт­руют на два фильтра «белая лента».

Осадок промывают горячей соляной кислотой (1 :50) до отри­цательной реакции промывных вод на железо (по реакции, с раст^ вором роданистого калия) и затем 2—3 раза водой. Фильтр с осадком кремниевой кислоты помещают в платиновый тигель, вы­сушивают, озоляют и прокаливают при температуре 1000—1100°С до постоянной массы.

Затем тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешива­ют. Осадок смачивают 3—5 каплями воды, добавляют 2—3 капли серной кислоты, 3—5 см³ фтористоводородной кислоты и осторож­но выпаривают содержимое тигля до удаления паров серной кис­лоты. Тигель прокаливают при температуре 1000—1100°С до по­стоянной массы, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

В сцакан с навеской приливают 30—50 см³ соляной кислоты (1:1) и нагревают до растворения пробы, затем добавляют по каплям небольшое количество азотной кислоты до прекращения вспенивания раствора и выпаривают раствор досуха.

Охлажденный сухой остаток смачивают 20 см³ серной кислоты (1:1) и нагревают до появления белых паров серной кислоты, ко­торым дают выделяться в течение 3—5 мин. Стакан снимают с плиты, охлаждают, осторожно приливают по стенкам стакана 115 см³ соляной кислоты, слегка перемешивая содержимое стака­на. Спустя 1—2 мин приливают 120—130 см³ горячей воды и на­гревают до растворения солей. Далее проводят анализ,, как приве­дено в п. 2.3.2.

Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по фор­муле

_v(mj_—Т2)—('^яз—m.₁)-0,4674-100

Л = ,

т

где mi — масса тигля с осадком диоксида кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;

m2 — масса тигля с остатком после обработки фтористоводо­родной кислотой, г;

т₃— масса тигля с осадком контрольного опыта, г;

т.4 — масса тигля с остатком контрольного опыта после обра­ботки фтористоводородной кислотой, г;

0,4674 — коэффициент пересчета с диоксида кремния на кремний; т — масса навески железного порошка, г.

3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

Метод основан на реакции образования желтой иремнемолибде- новой гетерополикислоты, восстановления этого соединения аскор­биновой кислотой до кремнемолибденовой сини и измерении опти­ческой плотности окрашенного раствора.Влияние фосфора ю ионов Fe (III) устраняют добавлением ли-, монной кислоты.

Тигли платиновые по ГОСТ 6563.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1 : 1, 1 : 5, 1 : 20 и 1 : 200.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1 и 4 : 5.

Кислота лимонная по ГОСТ 3652, раствор с массовой долей 8%.

Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, раствор с массо­вой долей 5%, приготовленный из перекристаллизованного реак­тива. Хранят в полиэтиленовой посуде.

Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, раствор с массовой долей 10%.

Кислота аскорбиновая, раствор с массовой долей 2%; готовят непосредственно перед употреблением.

Натрий углекислый по ГОСТ 83.

Кремния диоксид по ГОСТ 9428.

Стандартные растворы кремния.

Раствор А: навеску диоксида кремния массой 0,2139 г, предва­рительно прокаленную до постоянной массы при температуре 1000—1100^сС, помещают в платиновый тигель, прибавляют 2 г уг­лекислого натрия, закрывают платиновой крышкой и сплавляют при температуре 1000—1100°С. Тигель охлаждают, помещают в стакан вместимостью 250 см³, приливают 50 см³ воды и нагревают до полного растворения плава. Раствор кремнекислого натрия фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 дм³. Фильтр промыва­ют 4—5 раз горячей водой. Раствор в колбе охлаждают, добавля­ют 20 см³ раствора гидроксида натрия, доливают до метки водой и перемешивают.

1. см³ раствора А содержит 0,0001 г кремния.

Устанавливают массовую концентрацию стандартного раствора кремнекислого натрия А: 100 см³ раствора помещают в стакан вместимостью 250 см³, приливают 20 см³ соляной кислоты (1 : 1) и выпаривают досуха. Сухой остаток смачивают 5'—7 см³ соляной кислоты, снова выпаривают досуха и нагревают в течение 1 ч при. температуре 130—140°С. Приливают 10'—15 см³ соляной кислоты (1 : 1), 100 см³ горячей воды и нагревают до кипения. Кремниевую кислоту отфильтровывают на два фильтра «белая лента». Осадок промывают пять раз горячей соляной кислотой (1 : 20) и еще два раза горячей водой. Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают и озоляют. Осадок прокаливают при темпера­туре 1000—1100°С. Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Осадок смачивают 2—3 каплями воды, добавляют2—3 капли серной кислоты, 3—5 см³ фтористоводородной кислоты и осторожно выпаривают содержимое тигля досуха. Остаток в тигле прокаливают при температуре 1000—1100^эС, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Массовую концентрацию раствора (Г), выраженную в граммах кремния на 1 см³, вычисляют по формуле

7'₌ I (‘«а)—(-0,4674
V

где mi — масса тигля с осадком диоксида кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;

т₂—масса тигля с остатком после обработки фтористоводо­родной кислотой, г;

т₃— масса тигля с осадком контрольного опыта до обработ­ки фтористоводородной кислотой, г;

т_{— масса тигля с остатком контрольного опыта После об­работки фтористоводородной кислотой, г;

0,4674—коэффициент пересчета диоксида кремния на кремний; V — объем стандартного раствора, взятый для анализа, см³.

Раствор Б: 50 см³ раствора А помещают в мерную колбу вмес­тимостью 250 см³, доливают до метки водой и перемешивают. 1 см³ раствора Б содержит 0,00002 г кремния. ,

Растворы хранят в полиэтиленовой посуде.

Железо карбонильное, ос. ч.

Массу навески железного порошка 0,5 г (при массовой доле кремния от 0,01 до 0,05%) или 0,2 г (при массовой доле кремния от 0,05 до 0,5%) помещают в стакан вместимостью 250 см³, при­ливают 20—30 см³ соляной кислоты (1 :5), нагревают 5—7 мин, не доводя до кипения. Затем приливают 1 см³ азотной кислоты и продолжают нагревать до полного растворения навески. Прилива­ют 20 см³ воды и кипятят 7—10 мин до полного удаления оксидов азота. Не растворившийся в кислотах остаток отфильтровывают на фильтр «белая лента».

Стакан протирают кусочком фильтра и споласкивают водой. Осадок на фильтре промывают 3—4 раза горячей соляной кисло­той (1 : 200), а затем 3—4 раза небольшими порциями горячей воды. Фильтрат сохраняют (раствор 1). Фильтр с осадком поме­щают в платиновый тигель, высушивают и озоляют. Затем при­бавляют 0,5 г углекислого на’трия и сплавляют в течение 15 мин при температуре не ниже 1000°С. Тигель охлаждают, помещают в стакан, в котором проводилось растворение навески, приливают 15 см³ соляной кислоты (1 : 5) и нагревают до полного растворе­ния плава. Тигель вынимают, ополаскивают водой; раствор охлаж- ' 16дают, присоединяют к раствору 1, переносят в мерную колбу вмес­тимостью 100 см³, доливают водой до метки и перемешивают.

Раствор фильтруют через сухой фильтр «белая лента» в ко­ническую колбу вместимостью 100 см³, отбрасывая первые порции фильтрата, предварительно ополоснув ими колбу.

Отбирают аликвотную часть раствора 10 см³, переносят в мер­ную колбу вместимостью 100 см³, прибавляют 50 см³ воды и 10 см³ раствора молибденовокислого аммония. Появление осадка или легкой опалесценции при добавлении молибденовокислого аммо­ния свидетельствует о кислотности раствора, необходимой для об­разования кремнемолибденового комплекса. Через 10 мин после добавления раствора молибденовокислого аммония приливают 5 см³ серной кислоты (4:5), 5 см³ раствора лимонной кислоты и 5 см³ раствора аскорбиновой кислоты. После добавления каждого реактива растворы перемешивают. Полученный раствор доливают водой до метки, перемешивают и выдерживают в течение 30 мин. Значение оптической плотности раствора измеряют на спектрофо­тометре при Х = 810 нм или на фотоэлектроколориметре со свето­фильтром, имеющим максимум пропускания при Z = 610 нм.

В качестве раствора сравнения применяют аликвотную часть раствора анализируемой пробы, в которую добавляют все реакти­вы, кроме молибденовокислого аммония.

.Массовую долю кремния с учетом поправки контрольного опы­та определяют по градуировочному графику.

.При массовой доле кремния от 0,01 до 0,05%.

В шесть стаканов вместимостью 200 см³ помещают по 0.5 г карбонильного железа. В пять из них добавляют последовательно '2, 4, 6, 8, 10 см³ стандартного раствора Б, что соответствует 4- 1С^-5; 8-Ю-⁸; 1,2’101,6 ■ 10"⁴; 2 • 10 '⁴ г кремния. Шестой стакан слу­жит для проведения контрольного опыта. В стаканы приливают по 30 см³ соляной кислоты (1 : 5), нагревают 2—3 мин и далее про­водят анализ по п. 3.3.

При массовой доле кремния от 0,05 до 0,5%.

В шесть стаканов вместимостью 200 см³ помещают по 0,2 г карбонильного железа. В пять из них добавляют последовательно 2, 4, 6, 8,10 см³ стандартного раствора А, что соответствует 2 • 10 '⁴; 4- 10 ⁴; 6- 10~⁴; 8- 10 ⁴; 1 • 10~³ г кремния. Шестой стакан служит для проведения контрольного опыта. В стаканы приливают по 20 см³ соляной кислоты (1:5) и далее проводят по ж 3.3.