Г О С У Д А Р
С Т штя
ВЕННЫЙ СТА
Н Д А Р Т шшшшяшавш
СОЮЗА ССР
ФЕРРОВАНАДИЙ Методы определения кремния
Ferrovanadium.
Methods for determination of silicon
ГОСТ
13217.4—90
(CT СЭВ 1210—89)
ОКСТУ 0809
жа^штавлжзшяьлшшийяж
Срок действия с 01.07.91 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 26201
2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
2.1. Сущность метода
Метод основан на выделении из сернокислого раствора кремния в виде кремниевой кислоты, прокаливании ее до диоксида кремния и удалении в виде тетрафторида кремния. Массовую долю кремния вычисляют по разности между массой осадка до обработки фтористоводородной кислоты и массой остатка после обработки фтористоводородной кислотой.
2.2. Реактивы и растворы
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и раствор 1 : 50.
Кислота азотная по ГОСТ 4461.
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
★
Перепечатка воспрещена
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 S0—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.
Кремниевую кислоту отфильтровывают на фильтр средней плотности 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
“О!-0.4674 . |qq ^
т
где Ш\ —масса тигля с осадком двуокиси кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г; т2 — масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;
тъ—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 парал лельных опреде лений |
1 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 горячей 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
пер а: у пс 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
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.
[(т]—т ,)—(т:>—тл)} -0,4674
50 ‘
(2)
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 »
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, и соответствующим им массам кремния.
3.4. Обработка результатов
3.4.1. Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле
^=-^-■100, (3)
т
где гпь — масса кремния в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г; т — масса навески пробы, г.
3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли кремния приведены в табл. 1.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством металлургии СССР РАЗРАБОТЧИКИ
В. Г. Мизин, Т. А. Перфильева, С. И. Ахманаев, Л. М. Клейнер, Г. И. Гусева
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 04.05.90 № 1094
3. ВЗАМЕН ГОСТ 13217.4—79
4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1210—89
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
Номер пункта
ГОСТ 3118—77 |
2.2, |
3.2 |
ГОСТ 4111—74 |
! 3 2 |
|
ГОСТ 4204—77 |
| 2 2, |
3.2 |
ГОСТ 4328—77 |
! 3.2 |
|
ГОСТ 4332—76 |
; 32 |
|
ГОСТ 4461—77 |
! 2.2, |
3.2 |
ГОСТ 9428—73 |
1 32 |
|
ГОСТ 10484—78 |
1 2.2, |
3.2 |
ГОСТ 26201—84 |
1 1 2 |
|
ГОСТ 27349—87 |
! 1 1 |