Феррованадий. Методы определения общего алюминия

УДК 689.15’292—198:546.621.76:006.354 Группа В19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ФЕРРОВАНАДИЙ

Методы определения общего алюминия
Ferrovanadium.
Methods for determination of total aluminium

ОКСТУ 0809

Срок действия с 01.07.91 до 01.07.2001
Настоящий стандарт устанавливает комплексонометрический и атомно-абсорбционный методы определения общего алюминия в феррованадии при массовой доле его от 0,1 до 4,0%.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 27349.
1.2. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде порошка с размером частиц 0,16 мм по ГОСТ 26201.

2. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

2.1. Сущность метода
Метод основан на образовании комплексного соединения алю­миния с натриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) с последующим разрушением этого соединения фтори­дом натрия. Эквивалентное количество выделившегося трилона Б титруют раствором соли цинка в присутствии индикатора ксилено­лового оранжевого. От сопутствующих элементов алюминий от­деляют в виде криолита (фторалюмината натрия) или хлоридом бария в щелочном растворе.
2.2. Реактивы и растворы
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и растворы 1:1 и 1 : 20.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 и раствор 1:1.
Кислота серная по ГОСТ 4204—82 и растворы 1 : 1 и 1 :100.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Кислота уксусная по ГОСТ 61.

Калий углекислый — натрий углекислый по ГОСТ 4332.
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.
Водорода перекись по ГОСТ 177, раствор 1 : 2.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор с массовой концен­трацией 250 г/дм3. Хранят в посуде из полиэтилена.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Аммоний лимоннокислый трехзамещенный по ГОСТ 9264, ра­створ с массовой концентрацией 400 г/дм3.
Аммоний щавелевокислый 1-водный по ГОСТ 5712, насыщен­ный раствор: 50 г щавелевокислого аммония растворяют в 1 дм3 воды при температуре 40—50 °С и охлаждают.
Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117.
Комплексообразователь: смешивают один объем раствора ли­моннокислого аммония с одним объемом раствора щавелевокис­лого аммония.
Натрий фтористый по ГОСТ 4463, растворы с массовой кон­центрацией 5 и 35 г/дм3. Хранят в посуде из полиэтилена.
Барий хлористый по ГОСТ 4108, раствор с массовой концен­трацией 250 г/дм3.
Железо треххлористое 6-водное по ГОСТ 4147, раствор, содер­жащий примерно 5 г/дм3 железа: 24,1 г треххлористого железа ра­створяют в 500см3 раствора соляной кислоты 1:20, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
Буферный раствор с pH от 5,5 до 5,8: 500 г уксуснокислого ам­мония растворяют в 1 дм3 воды, приливают 30 см3 уксусной кис­лоты и перемешивают.
Раствор для промывания: к 1 дм3 раствора фторида натрия 5 г/дм3 добавляют 1 см3 раствора серной кислоты 1:1. Хранят в посуде из полиэтилена.
Фенолфталеин, спиртовой раствор 1 г/дм3.
Ксиленоловый оранжевый, индикатор.
Индикаторная смесь: 1 г ксиленолового оранжевого растира­ют с 100 г хлорида натрия.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 5962 или по ГОСТ 18300.
Алюминий металлический по ГОСТ 11069.
Стандартный раствор алюминия: 1,0000 г алюминия растворя­ют при нагревании в 50 см3 раствора соляной кислоты 1 : 1, до­бавляют 4—5 капель азотной кислоты, кипятят до удаления окси­дов азота, охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают водой до метки и перемешивают.
Массовая концентрация алюминия в растворе равна 0,001 г/см3. 28
Соль динатриевая этилендиамин-N, N, N', N'-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, растворы с моляр­ной концентрацией эквивалента 0,01 и 0,02 моль/дм3: 3,72 или 7,44 г трилона Б соответственно растворяют в 300 см3 воды в при­сутствии нескольких капель аммиака. Раствор фильтруют в мер­ную колбу вместимостью 1 дм3, фильтр промывают 2—3 раза во­дой и отбрасывают. Раствор доливают до метки водой и перемеши­вают. Хранят раствор в полиэтиленовой посуде.
Цинк металлический по ГОСТ 3640 или цинк уксуснокислый 2-водный по ГОСТ 5823.
Растворы цинка с молярной концентрацией эквивалента 0,01 и 0,02 моль/дм3:
0,65 или 1,31 г цинка соответственно растворяют в 20 см3 рас­твора соляной кислоты 1:1, выпаривают раствор до влажных со­лей, приливают 100 см3 воды и растворяют соли при нагревании. После охлаждения приливают 25 см3 буферного раствора, затем переносят раствор в мерную колбу вместимостью 1 дм3, долива­ют до метки водой и перемешивают или:
2,19 или 4,39 г ацетата цинка соответственно растворяют в 500 см3 воды и затем приливают 25 см3 буферного раствора. Рас­твор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки водой и перемешивают.
Массовую концентрацию раствора цинка устанавливают по стандартному раствору алюминия, проведенному через все ста­дии анализа, с добавлением раствора треххлористого железа. Ко­личество добавляемого железа приблизительно должно соответ­ствовать содержанию железа в анализируемой пробе.
Массовую концентрацию раствора цинка (с), выраженную в граммах на кубический сантиметр алюминия, вычисляют по фор­муле
где Ci — массовая концентрация стандартного раствора алюми­ния, г/см3;
V—объем аликвотной части стандартного раствора алюми­ния, взятый для титрования, см3;
V1—объем раствора цинка, израсходованный при втором титровании, см3;
Г2 — объем раствора цинка, израсходованный при втором ти­тровании раствора контрольного опыта, см3.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Отделение алюминия в виде криолита
2.3.1.1. Навеску пробы, отобранную согласно табл. 1, помеща­ют в стакан или коническую колбу вместимостью 250 см3 и раст­воряют в 15 см3 раствора азотной кислоты.
Таблица 1
Массовая доля алюминия, %
Масса на­вески про­бы, г
Масса навески, соот­ветствующая аликвот­ной части раствора, г
Концентрация титранта, моль/дм’
От 0,1 до 0,7 включ.
1,0
0,8
0,01
Св. 0,7 »1,5 »
0,5
0,4
0,01
»1,5 » 3.0 »
0,5
0,4
0,02
» 3,0 » 4,0 »
0,25
0,2
0,02

После растворения навески прибавляют 10—20см3 раствора серной кислоты 1 : 1 и выпаривают раствор до выделения паров серной кислоты.
Содержимое колбы или стакана охлаждают, приливают 80 см3 воды и растворяют соли при нагревании. Раствор фильтруют че­рез фильтр средней плотности с небольшим количеством беззоль­ной фильтробумажной массы. Осадок на фильтре промывают 6— 8 раз горячим раствором серной кислоты 1:100. Фильтрат сохра­няют (основной раствор).
Фильтр с осадком кремниевой кислоты помещают в платино­вый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при температуре 700—800 °С. К охлажденному осадку прибавляют 2—3 капли во­ды, 3—4 капли раствора серной кислоты 1:1, 2—3 см3 фтористо­водородной кислоты и выпаривают досуха. Остаток прокаливают в течение 5—10 мин при температуре 700—800° С и доплавляют с 2 г пиросульфата калия при температуре 700—750 °С. Тигель охлаждают, плав выщелачивают в 50 см3 горячей воды и присое­диняют к основному раствору.
Охлажденный раствор объемом около 150 см3 нейтрализуют аммиаком до начала выпадения гидроксидов и дают постоять 2— 3 мин.
Если гидроксиды растворяются, то еще по каплям добавляют аммиак до выпадения гидроксидов. Затем добавляют 10—И ка­пель раствора серной кислоты 1 : 1 (pH раствора должен быть примерно 4, контроль по индикаторной бумаге).
Раствор охлаждают под струей проточной воды, приливают 30 см3 комплексообразователя и перемешивают в течение 1—2 мин (pH раствора должен быть примерно 3). Приливают 80 см3 раство­ра фторида натрия 35 г/дм3, энергично перемешивают в течение 5 мин, после чего выпавшему осадку криолита дают отстояться не менее 1 ч.
Осадок количественно переносят на плотный фильтр с неболь­шим количеством беззольной фильтробумажной массы и промы­вают 8—10 раз холодным промывным раствором и два раза хо­лодной водой.
Фильтр с осадком криолита помещают в платиновую чашку, высушивают, озоляют и прокаливают при температуре 700 °С до полного выгорания углерода. Чашку охлаждают, добавляют в нее 3 см3 серной кислоты и осторожно выпаривают досуха. Остаток растворяют в 20—30 см3 раствора соляной кислоты 1:1. Затем раствор переносят в коническую колбу или стакан вместимостью 200 см3 и приливают 10 см3 раствора треххлористого железа.
Охлажденный раствор нейтрализуют раствором гидроксида натрия до начала выделения гидроксида железа, после чего рас­твор тонкой струей и при перемешивании переливают в стакан из фторопласта вместимостью 400 см3, где находится 40 см3 горячего раствора гидроксида натрия, кипятят в течение 3'—4 мин и охлаж­дают. Охлажденный раствор с осадком переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
Раствор фильтруют через сухой фильтр в сухую кварцевую кол­бу или колбу из фторопласта, отбрасывая первые порции фильт­рата.
2.3.1.2. Аликвотную часть анализируемого раствора, равную 200 см3, помещают в коническую колбу вместимостью 500 см3. При массовой доле алюминия до 0,5% добавляют из бюретки 30,0 см3 раствора трилона Б 0,01 моль/дм3, а при массовой доле алюми­ния свыше 0,5% —30,0 см3 раствора трилона Б 0,02 моль/дм3.
Избыток гидроксида натрия в присутствии 2—3 капель раство­ра фенолфталеина нейтрализуют раствором соляной кислоты 1 : 1 до исчезновения розовой окраски раствора, затем приливают 20 см3 буферного раствора и кипятят в течение 2—3 мин.
Раствор охлаждают, добавляют 1 см3 раствора пероксида во­дорода и через 20—25 с избыток трилона Б оттитровывают раство­ром цинка соответствующей концентрации в присутствии 50— 100 мг индикаторной смеси до перехода желтой окраски раствора в красно-фиолетовую.
Затем для связывания алюминия во фторид алюминия прили­вают 40 см3 раствора фторида натрия 35 г/см3, кипятят в течение 2—3 мин, охлаждают и выделившийся трилон Б титруют раство­ром цинка соответствующей концентрации в присутствии допол­нительно прибавленной индикаторной смеси в количестве прибли­зительно 50 мг до красно-фиолетовой окраски раствора.
2.3.2. Отделение железа и ванадия от алюминия хлоридом ба­рия в щелочном растворе
Навеску пробы, отобранную согласно табл. 1, помещают в ста­кан или коническую колбу вместимостью 250 см3, прибавляют 40 см3 раствора соляной кислоты 1:1 и растворяют при умерен­ном нагр