Феррованадий. Метод определения ванадия

ГОСТ 13217.1-90(ИСО 6467-80)

Группа В19

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ФЕРРОВАНАДИЙ

Метод определения ванадия

Ferrovanadium.
Method for determination of vanadium

ОКСТУ 0809

Дата введения 1991-07-01

     
     
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 N 1093

3. ВЗАМЕН ГОСТ 13217.1-79

4. Стандарт полностью соответствует ИСО 6467-80

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)

7. ПЕРЕИЗДАНИЕ (декабрь 1996 г.) с Изменением N 1, утвержденным в апреле 1992 г. (ИУС 8-92)


Настоящий стандарт устанавливает потенциометрический метод определения ванадия в феррованадии при массовой доле его от 30 до 85%.

Метод основан на окислении четырехвалентного ванадия до пятивалентного перманганатом калия с последующим титрованием пятивалентного ванадия раствором соли Мора.

Допускается проводить определение ванадия по методике международного стандарта ИСО 6467-80, приведенного в приложении.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методу анализа - по ГОСТ 28473.

1.2. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде порошка с размером частиц 0,16 мм по ГОСТ 26201.

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Установка для потенциометрического титрования с индикаторным платиновым и сравнительным вольфрамовым, хлорсеребряным или каломельным электродами.

Мешалка магнитная или механическая.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота серная по ГОСТ 4204, растворы 1:1, 1:2, 1:4 и 1:20.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, раствор с массовой концентрацией 20 г/дм.

Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197, раствор с массовой концентрацией 10 г/дм.

Карбамид по ГОСТ 6691 или раствор с массовой концентрацией 100 г/дм, свежеприготовленный.

Вода бидистиллированная.

Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220, раствор (KСrО)=0,1 моль/дм:4,9032 г при необходимости перекристаллизованного и просушенного до постоянной массы при температуре 180 °С двухромовокислого калия растворяют в 150 см бидистиллированной воды, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки той же водой и перемешивают.

1 см раствора соответствует 0,0050942 г ванадия.

Соль закиси железа и аммония двойная сернокислая (соль Мора) по ГОСТ 4208, раствор (FeSO·(NH)SО·6HO)=0,1 моль/дм:39,3 г соли Мора растворяют в 500 см раствора серной кислоты 1:20. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки водой и перемешивают.

Массовую концентрацию раствора соли Мора устанавливают по раствору двухромовокислого калия. Для этого в стакан вместимостью 400 см вводят 25,0 см раствора двухромовокислого калия, затем прибавляют 200 см воды, 30 см раствора серной кислоты 1:1, 8 см ортофосфорной кислоты и титруют раствором соли Мора до максимального изменения потенциала электрода.

Массовую концентрацию раствора соли Мора (), выраженную в граммах на кубический сантиметр ванадия, вычисляют по формуле

, (1)

где - массовая концентрация раствора двухромовокислого калия, выраженная в г/см ванадия;

- объем раствора двухромовокислого калия, взятый для титрования, см;

- объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование раствора двухромовокислого калия, см.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

Навеску массой 0,25 г помещают в стакан вместимостью 250-300 см, приливают 25 см раствора серной кислоты 1:4 и нагревают до растворения, затем приливают 2-3 см азотной кислоты и выпаривают содержимое стакана до выделения паров серной кислоты. После охлаждения соли растворяют при нагревании в 50 см воды.

Растворение навески с массовой долей кремния св. 2% проводят в платиновой или стеклоуглеродистой чашке с добавлением 3-5 см фтористоводородной кислоты. После выпаривания до паров серной кислоты содержимое чашки охлаждают, перерастворяют соли в 30-40 см воды при нагревании и переносят раствор в стакан вместимостью 250-300 см.

После охлаждения в стакан с раствором погружают электроды и включают мешалку. Затем вводят в раствор по каплям раствор перманганата калия до появления розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин. Избыток перманганата калия восстанавливают раствором нитрита натрия, добавляя его по каплям до исчезновения розовой окраски перманганата калия.

После этого вносят 2 г мочевины или 20 см раствора мочевины, через 1 мин приливают 10 см ортофосфорной кислоты, 50 см раствора серной кислоты 1:2 и по достижении постоянного потенциала (проверяют по амперметру) титруют ванадий потенциометрически раствором соли Мора до максимального изменения потенциала электрода.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Массовую долю ванадия () в процентах вычисляют по формуле

, (2)

где - массовая концентрация раствора соли Мора, выраженная в г/см ванадия;

- объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование раствора пробы, см;

- объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование раствора контрольного опыта, см;

- масса навески пробы, г

4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли ванадия приведены в таблице.

ПРИЛОЖЕНИЕ (рекомендуемое). ИСО 6467-80 ФЕРРОВАНАДИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВАНАДИЯ. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

ПРИЛОЖЕНИЕ
Рекомендуемое

1. Назначение и область применения

Настоящий международный стандарт устанавливает потенциометрический метод определения содержания ванадия в феррованадии.

Метод применим к сплавам с содержанием ванадия меньше или равным 84%.

2. Ссылка

ГОСТ 17260-87 "Ферросплавы, хром и марганец металлические. Общие требования к отбору и подготовке проб для химического анализа.

3. Сущность

Растворение навески в азотной и серной кислотах. Холодное окисление ванадия (IV) до ванадия (V) перманганатом калия с небольшим избытком. Разложение избытка перманганата калия нитритом калия; избыток нитрита калия разложить мочевиной. Восстановление ванадия (V) до ванадия (IV) железом (II) методом потенциометрического титрования.

4. Реактивы

В ходе анализа используют реактивы признанного аналитического качества и воду дистиллированную или эквивалентной чистоты.

4.1. Мочевина.

4.2. Кислота азотная, 1,3-1,42 г/см.

4.3. Кислота фосфорная.

4.4. Кислота серная, 50%-ный раствор, нейтрализованная по отношению к марганцовокислому калию добавлением этого реактива с небольшим избытком: к 400 см воды осторожно приливают 500 см серной кислоты (1,84 г/см), перемешивают, охлаждают, доливают водой до объема 1 дм и вновь перемешивают.

4.5. Калий азотистокислый, водный раствор 10 г/см: растворяют 10 г азотистокислого калия в воде, доливают водой до объема 1 дм и перемешивают.

4.6. Калий марганцовокислый, водный раствор 6,3 г/см: растворяют в воде 6,3 г марганцовокислого калия, доливают водой до объема 1 дм и перемешивают.

4.7. Калия бихромат, эталонный раствор, (KСrО)=0,2 моль/дм: взвешивают с погрешностью до 0,0005 г 9,8064 г бихромата калия, предварительно высушенного в сушильном шкафу при 105 °С. Растворяют водой в мерной колбе вместимостью 1 дм, доливают до метки и перемешивают.

4.8. Сульфат железа (II) и аммония, титрованный раствор (FeSO(NH)SO)=0,2 моль/дм.

4.8.1. Приготовление

В мерной колбе вместимостью 1 дм растворяют 78,4 г сульфата железа (II) и аммония (FeSО(NH)SО·6HО) в 500 см теплой воды.

Когда растворение закончится, приливают 100 см серной кислоты, охлаждают и доливают до метки, затем перемешиваю

4.8.2. Эталонирование

В химический стакан вместимостью 600 см, содержащий 280 см воды, 10 см серной кислоты и 10 см фосфорной кислоты, вводят бюреткой 40 см бихромата калия. Титруют раствором сульфата железа (II) и аммония под потенциометрическим контролем. Конец реакции наступает, когда наблюдается максимальное падение потенциала около 100 мВ.

Поправочный коэффициент получают из выражения , где - объем раствора сульфата железа (II) и аммония, использованный для опыта, см.

Концентрация этого раствора сульфата железа (II) и аммония меняется, ее проверяют перед каждой серией определен

ий.

5. Оборудование

5.1. Химический стакан вместимостью 400 см.

5.2. Потенциометр для точных измерений.

5.2.1. Электроды

Индикаторный электрод: платиновый электрод.

Электрод с известным потенциалом: электрод Hg/HgSО/KSО (насыщенный).

5.2.2. Контроль системы измерения

В период бездействия электрод с известным потенциалом погружают в насыщенный раствор сульфата калия.

Платиновый электрод периодически проверяют в стабильном окислительно-восстановительном буферном растворе. Например, можно использовать эквиионный раствор солей церия (III) и церия (IV):

или .

Буферный раствор готовят, растворяя в дистиллированной воде 0,330 г Ce(SО) и 0,280 г Ce(SО). Приливают серной кислоты так, чтобы после помещения ее в мерную колбу вместимостью 1 дм получить кислотность, соответствующую кислотности молярного раствора серной кислоты. Реакция платинового электрода действительна, если при соединении его с электродом с известным потенциалом на милливольтметре получают значение 710-740 мВ.

5.3. Магнитная мешалка.

6. Проба

Используют порошок, проходящий через сито с размером отверстий 2,50 мм, приготовленный в соответствии с ГОСТ 17260.

7. Ход анализа

7.1. Навеска

Берут навеску массой (0,5±0,0002) г.

7.2. Холостой опыт

Проводят холостой опыт параллельно определению, следуя тому же ходу анализа и используя те же реактивы.

7.3. Контрольный опыт

Надежность выполнения методики проверяют, анализируя параллельно опыту одну или несколько проб с известным содержанием ванадия.

7.4. Определение

7.4.1. В химическом стакане вместимостью 400 см растворяют навеску, приливают 10 см воды, 10 см азотной кислоты и 50 см серной кислоты; выпаривают до выделения обильных белых серных паров, затем дают остыть.

7.4.2. Вновь приливают 100 см воды, осторожно наливая воду на край стакана, доводят до кипения, чтобы растворить соли, дают остыть и разводят водой до объема примерно 200 см.

7.4.3. Помещают химический стакан на магнитную мешалку, погружают электроды и помешивают, добавляют раствор перманганата калия из бюретки вместимостью 50 см до получения максимального потенциала, выдерживают 15 мин (стабилизация потенциала наступает при (700±50) мВ).

7.4.4. Разлагают избыток перманганата калия раствором азотистокислого калия, добавляя по капле каждые 30 с под потенциометрическим контролем. Прекращают добавку, когда падение потенциала достигнет порядка 200 мВ. Быстро добавляют приблизительно 0,2 г мочевины, затем 10 см фосфорной кислоты, выдерживают 5 мин для стабилизации потенциала.

7.4.5. Титруют раствором сульфата железа (II) и аммония из бюретки вместимостью 50 см, пока не произойдет максимальное падение потенциала - около 100 мВ.

8. Обработка результатов

Содержание ванадия, выраженное в процентах массы пробы, вычисляют по формуле

,

где - постоянная 0,01019, т.е. масса ванадия, эквивалентная 1 см раствора сульфата железа (II) и аммония при концентрации раствора точно 0,2 моль/дм, г;

- объем раствора сульфата железа (II) и аммония, использованный для опыта, см;

- объем, использованный для холостого опыта, см;

- поправочный коэффициент раствора сульфата железа (II) и аммония;

- масса навески,

9. Воспроизводимость

Пределы доверительного интервала при уровне вероятности 95% составляют ±0,20%.

10. Протокол опыта

Протокол должен содержать:

а) ссылку на использованную методику;

б) результаты и форму их выражения;

в) особенности, выявленные в ходе опыта;

г) операции, не предусмотренные настоящим международным стандартом или рассматриваемые как необязательные.

Приложение. (Введено дополнительно, Изм. N 1).