ФЕРРОВАНАДИЙ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ кремния

 

ГОСТ 13217.4-90
(CT СЭВ 1210-89)

 

 

 

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

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 порошка 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 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.

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

                                     (1)

где m₁ - масса тигля с осадком двуокиси кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;

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

m₃ - масса тигля с осадком контрольного опыта до обработки фтористоводородной кислотой, г;

m₄ - 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

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 фильтро-бумажной 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 температуре 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

                                     (2)

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

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

                                                               (3)

где m₅ - масса кремния в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;

m - 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

СОДЕРЖАНИЕ