Феррованадий. Методы определения кремния

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ФЕРРОВАНАДИЙ

Методы определения кремния
Ferrovanadium.
Methods for determination of silicon

ОКСТУ 0809

Срок действия с 61.07.91 до 01.07.2001
Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический и атом­но-абсорбционный методы определения кремния при массовой до­ле его от 0,2 до 4,0%.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методу анализа — по ГОСТ 27349.
1.2. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде по, решка с максимальным размером частиц 0,16 мм по ГОСТ 2620 Ґ

2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД '

2.1. Сущность метода Метод основан на выделении из сернокислого раствора крем­
ния в виде кремниевой кислоты, прокаливании ее до диоксида кремния и удалении в виде тетрафторида кремния. Массовую до- ( лю кремния вычисляют по разности между массой осадка до об- работки фтористоводородной кислоты и массой остатка после об- работки фтористоводородной кислотой. ('
2.2. Реактив ы и растворы 1
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и раствор 1 : 50. Хл
Кислота азотная по ГОСТ 4461. ' Sd
Кислота серная по ГОСТ 4204, растворы 1 : 1 и 1 :4.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Натрия пероксид.
2.3. Проведение анализа
Навеску массой 2,0 г при массовой доле кремния до 0,5% или
1,0 г при массовой доле кремния свыше 0,5% помещают в стакан
Издание официальное ★ вместимостью 250—300 см3 и приливают 50 см3 раствора серной кислоты 1 : 4.
Нагревают до полного растворения навески, осторожно прили­вают 5 см3 азотной кислоты и выпаривают раствор до паров сер­ной кислоты, которым дают выделяться в течение 5 мин.
В случае труднорастворимого в кислотах феррованадия навес­ку помещают в железный или никелевый тигель и смешивают с 5—6 г пероксида натрия. Содержимое тигля нагревают при тем­пературе 300—400 °С до спекания пробы, а затем сплавляют при температуре 650—700 °С в течение 5—6 мин. Затем тигель с пла­вом охлаждают, помещают в стакан из фторопласта вместимостью 400—500 см3, приливают 80—100 см3 воды и выщелачивают плав без нагревания.
После выщелачивания плава тигель извлекают, протирают его стенки стеклянной палочкой с резиновым наконечником и опо­ласкивают водой. Раствор осторожно переносят в стеклянный ста­кан, в котором находится 10 см3 раствора серной кислоты 1:1, и приливают 30 см3 раствора серной кислоты 1:1. Раствор выпари­вают до паров серной кислоты, которым дают выделяться 5 мин.
При любом способе разложения содержимое стакана охлажда­ют, осторожно приливают 10 см3 соляной кислоты, приливают ^..100—150 см3 теплой воды и нагревают до растворения солей. V Кремниевую кислоту отфильтровывают на фильтр средней плот- я -ности с небольшим количеством беззольной фильтробумажной мас­сы. Осадок промывают 9—10 раз горячим раствором соляной кис­лоты и затем 2—3 раза горячей водой. Фильтр с осадком сохра­няют.
Фильтрат переносят в стакан, снова выпаривают до паров сер­ной кислоты и дополнительно выделяют кремниевую кислоту, как указано выше.
Фильтры с осадком кремниевой кислоты объединяют, помеща­ют в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают в течение 40 мин при температуре 1000—1050 °С.
После охлаждения в тигель с осадком добавляют три капли раствора серной кислоты 1 : 1, выпаривают до удаления паров сер­ной кислоты и прокаливают при температуре 1000—1050 °С в те­чение 10 мин.
Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе, взвешивают, осадок смачивают несколькими каплями воды, прибавляют 3—4 капли раствора серной кислоты 1:1, 5—6 см3 фтористоводородной кис­лоты и выпаривают до удаления паров серной кислоты. Затем ти­гель прокаливают при температуре 1000—1050 °С в течение 15— 20 мин, охлаждают в эксикаторе и снова взвешивают.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
[(/и,— m2)—(т3—дг4)]-0,4674 _
где ту —масса тигля с осадком двуокиси 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;
т4 — масса тигля с остатком контрольного опыта после об­работки фтористоводородной кислотой, г;
0,4674 — коэффициент пересчета двуокиси кремния на кремний; т — масса навески пробы, г.
2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности опреде­ления массовой доли кремния приведены в табл. 1.
Таблица 1
Массовая

ДОЛЯ

кремния,
%
Погреш­ность ре­зульта­тов ана­лиза, %
Допускаемые расхождения, %

двух сред­них резуль­татов ана­лиза, выпол­ненных в различных условиях
Двух парал­лельных опреде­лений
трех па­раллель­ных оп­ределе­ний
результатов анализа стандарт­ного образ­ца от атте­стованного значения
От 0,2
до 0,5
включ.

0,03
0,04 "
0,03
0,04
0,02
Св. 0,5
» 1,0
»

0,04
0,05
0,04
0,05
0,03
» 1,0
» 2,0
»

0,06
0,07
0,06
0,07
0,04
» 2,0
» 4,0
»

0,09
0,11
0,09
0,11
0,06

3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД

3.1. Сущность метода
Метод основан на измерении атомной абсорбции кремния в пламени закись азота — ацетилен при длине волны 251,6 нм с пред­варительным растворением навески пробы в растворе азотной кис­лоты.
3.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Атомно-абсорбционный спектрометр со всеми принадлежнос­тями.
Кислота азотная по ГОСТ 4461, растворы 1 : 1, 1 :20.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, растворы 1 : 1 и 1 : 50.
Кислота серная по ГОСТ 4204, раствор 1:1.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Желатин, раствор 5 г/дм3.
Железо (III) азотнокислое 9-водное по ГОСТ 4111, раствор, содержащий 20 г/дм3 железа: 144,3 г азотнокислого железа раст­воряют в 500 см3 раствора азотной кислоты 1 :20, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
Фоновый раствор: 50 г калия-натрия углекислого растворяют в 150 см3 воды, добавляют 50 см3 раствора азотной кислоты 1:1, кипятят до удаления углекислого газа. Раствор охлаждают, пере­носят в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 100 г/дм3; хранят в посуде из полиэтилена.
Калий углекислый — натрий углекислый по ГОСТ 4332.
Кремния двуокись по ГОСТ 9428.
Стандартный раствор кремния: 2,1394 г двуокиси кремния, предварительно прокаленной при температуре 950—1000 °С и ох­лажденной в эксикаторе, помещают в платиновый тигель, прибав­ляют 6 г калия-натрия углекислого, перемешивают и сплавляют при температуре 800—850 °С в течение 30—40 мин.
Тигель охлаждают, плав выщелачивают в 200 см3 горячен во­ды в стакане из фторопласта и приливают 20 см3 раствора гид­роксида натрия.
Раствор кремнекислого натрия фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 дм3, фильтр промывают 5—6 раз горячей водой и отбрасывают. Раствор в колбе охлаждают, доливают до метки водой, перемешивают и переливают в посуду из полиэтилена. Рас­твор хранят не более 30 суток.
Для определения массовой концентрации кремния в стакан вместимостью 250 см3 помещают 50,0 см3 стандартного раствора, приливают 30 см3 раствора серной кислоты, нагревают до выде­ления ее паров, а затем еще 10—15 мин, и охлаждают. Осторож­но приливают 15 см3 воды, 10 см3 раствора желатина, перемеши­вают, приливают 100 см3 горячей воды, снова перемешивают и че­рез 5 мин осадок кремниевой кислоты отфильтровывают на фильтр средней плотности с небольшим количеством беззольной фильтро­бумажной массы. Осадок промывают 9—10 раз горячим раство­ром соляной кислоты 1 : 50 и еще 2—3 раза горячей водой.
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушива­ют и озоляют. Осадок прокаливают при температуре 1000—1050 °С в течение 1 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Затем оса­док смачивают 2—3 каплями воды, добавляют 3—4 капли раство­ра серной кислоты, 5—7 см3 фтористоводородной кислоты и осто­рожно выпаривают досуха. Остаток в тигле прокаливают при тем-
ператуое 1000—1050 °С в течение 15 мин, охлаждают в эксикато­ре и взвешивают.
Массовую концентрацию стандартного раствора (с), выражен­ную в граммах на кубический сантиметр кремния, вычисляют по формуле
[(/п,— w.l—да,)] -0,4674
где 50 — объем стандартного раствора, взятый для анализа, см3'.
3.3. Проведение анализа
3.3.1. Навеску пробы массой 0,5 г помещают в стакан или кол­бу вместимостью 100 см3, приливают 15 см3 раствора азотной кис­лоты 1 : 1 и растворяют без нагревания. После растворения добав­ляют 15 см3 воды и кипятят до удаления оксидов азота. Раствор фильтруют через фильтр средней плотности в колбу вместимостью 100 см3, фильтр промывают несколько раз горячей водой. Филь­трат сохраняют.
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при температуре 650—700 °С до полного выгорания углерода. Остаток сплавляют с 1 г калия-натрия угле­кислого при температуре 800—850 °С в течение 10 мин.
Плав выщелачивают в горячей воде, добавляют по каплям при перемешивании раствор азотной кислоты 1 : 1 до удаления угле­кислого газа. Раствор охлаждают, объединяют с основным филь­тратом, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доли­вают до метки водой и перемешивают.
3.3.2. Атомную абсорбцию кремния измеряют параллельно в растворе контрольного опыта, растворе пробы и растворах для по­строения градуировочного графика при длине волны 251,6 нм в пламени закись азота-ацетилен.
3.3.3. После вычитания значения атомной абсорбции раствора контрольного опыта из значения атомной абсорбции раствора про­бы находят массу кремния по градуировочному графику.
Таблица 2
Массовая доля кремния, %
Масса кремния в атоми- зируемом растворе, мг
Объем стандартного раствора, см3
От 0,2 до 1 включ.
Св. 1 » 2 »
»2 »4 »
1—5
5—10
10—20
1-5
5-10
10—20
3.3.4. Для построения градуировочного графика в колбы вме­стимостью по 100 см3, помещают стандартный раствор кремния в соответствии с табл. 2. В одну из колб стандартный раствор не добавляют; во все колбы добавляют по 10 см3 раствора нитрата железа, 5 см3 фонового раствора, 15 см3 раствора азотной кисло­ты 1:1, доливают водой до метки и перемешивают.
Градуировочный график строят по результатам, полученным после вычитания значения абсорбции раствора, не содержащего стандартный раствор кремния, из значений абсорбции растворов, содержащих стандартный раствор,