Ферротитан. Методы определения циркония

ГОСТ 14250.11-80*

Группа В19

     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ФЕРРОТИТАН

Методы определения циркония

Ferrotitanium. Methods for determination of zirconium

ОКСТУ 0809

Дата введения 1980-07-01

РАЗРАБОТАНЫ Министерством черной металлургии СССР**

ИСПОЛНИТЕЛИ**

А.К.Петров, Г.Г.Лысцова, Н.И.Литвиненко, А.В.Цевина, О.А.Распопина**

ВНЕСЕНЫ Министерством черной металлургии СССР**

Член коллеги В.В.Лемпицкий**

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановление Государственного комитета СССР по стандартам от 17 марта 1980 г. N 1172**
________________
** Информационные данные приведены из официального издания - М.: Издательство стандартов, 1980 г.

Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

ВЗАМЕН ГОСТ 14250.11-71

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (декабрь 1998 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в апреле 1985 г., ноябре 1990 г. (ИУС 7-85, 1-91)


Настоящий стандарт устанавливает методы определения циркония в ферротитане:

фотометрический - при массовой доле циркония от 0,01 до 2,5%;

атомно-абсорбционный - при массовой доле циркония от 0,2 до 2,5%.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4526-84.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473-90.

1.2. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде тонкого порошка с размером частиц, проходящих через сито с сеткой N 016 по ГОСТ 6613-86.

1а. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

1а.1. Сущность метода

Метод основан на способности циркония образовывать в 0,15-0,2 М растворе серной кислоты с ксиленоловым оранжевым комплексное соединение пурпурно-красного цвета. Оптическую плотность окрашенного раствора измеряют на спектрофотометре при длине волны 540 нм или фотоэлектроколориметре с светофильтром в области светопропускания от 500 до 560 нм.

Влияние железа устраняется восстановлением его аскорбиновой кислотой.

Разд.1а. (Введен дополнительно, Изм. N 1).

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Муфельная печь с температурой нагревания (1000±25) °С.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:1.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:4, 1:3, 1:1.

Кислота аскорбиновая, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм.

Водорода перекись по ГОСТ 10929-76.

Динатриевая соль этилендиамин-N, N, N', N'-тетрауксусной кислоты (трилон Б) по ГОСТ 10652-73, 0,05 М раствор.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773-72, сухая соль и раствор с массовой концентрацией 10 г/дм.

Ксиленоловый оранжевый, раствор с массовой концентрацией 1 г/дм.

Железо металлическое восстановленное.

Титан электролитический.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172-76.

Хлорокись циркония, стандартные растворы А и Б.

Раствор А: 3,534 г хлорокиси циркония помещают в стакан вместимостью 300 см, приливают 100 см соляной кислоты и растворяют при нагревании. Раствор переливают в мерную колбу вместимостью 1000 см, приливают 400 см соляной кислоты, охлаждают, доливают водой до метки и перемешивают.

1 см раствора содержит 0,001 г циркония.

Устанавливают массовую концентрацию стандартного раствора А: 50 см раствора помещают в стакан вместимостью 300 см, добавляют 3 г хлористого аммония, аммиак до выпадения осадка гидроокиси и приливают аммиак с избытком 5 см.

Полученный раствор нагревают до кипения, осадку дают скоагулироваться, отфильтровывают на фильтр средней плотности и промывают 6-8 раз горячим раствором аммония с массовой концентрацией 10 г/дм. Фильтр с осадком помещают во взвешенный платиновый тигель, осторожно озоляют, прокаливают в муфельной печи при температуре (1000±25) °С до постоянной массы, охлаждают и взвешивают.

Массовую концентрацию стандартного раствора () вычисляют по формуле

,

где - масса платинового тигля с осадком двуокиси циркония, г;

- масса платинового тигля без двуокиси циркония, г;

- масса платинового тигля с осадком контрольного опыта, г;

- масса платинового тигля без осадка контрольного опыта, г;

- коэффициент пересчета двуокиси циркония на цирконий;

- объем стандартного раствора А, взятый для установления титра, см.

Раствор Б: 10 см стандартного раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают раствор соляной кислотой (1:1) до метки.

1 см раствора Б содержит 0,0001 г циркония.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

3.1. Массу навески ферротитана и аликвотную часть раствора в зависимости от массовой доли циркония определяют по табл.1.

Таблица 1

Навеску ферротитана помещают в коническую колбу вместимостью 250 см, приливают 25 см раствора серной кислоты 1:4 при массовой доле циркония от 0,01 до 0,1% или 50 см раствора серной кислоты 1:3 при массовой доле циркония св. 0,1 до 1,0% или 50 см раствора серной кислоты 1:1 при массовой доле циркония свыше 1,0% и растворяют при слабом нагревании. Затем прибавляют 5 см азотной кислоты, раствор выпаривают до паров серной кислоты и охлаждают. Стенки колбы обмывают водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. Охлаждают, приливают 40-60 см воды, нагревают до растворения солей, отфильтровывают осадок кремниевой кислоты на фильтр средней плотности и промывают горячей водой 6-8 раз, фильтрат сохраняют (основной раствор).

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, озоляют и прокаливают при температуре 600-700 °С. Осадок в тигле смачивают водой, прибавляют 3-5 капель раствора серной кислоты 1:1, 2-3 см раствора фтористоводородной кислоты и выпаривают досуха.

Остаток в тигле прокаливают при температуре 600-700 °С и сплавляют с 1 г пиросернокислого калия. Плав растворяют в горячей воде и присоединяют к основному раствору. Раствор выпаривают, охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью, указанной в табл.1, доводят до метки водой, перемешивают и фильтруют через сухой фильтр средней плотности в сухую колбу. Первые порции фильтрата отбрасывают.

В две мерные колбы вместимостью по 50 см отбирают аликвотные части раствора, выбранные по табл.1, приливают по 5 см раствора аскорбиновой кислоты, доводят водой до объема 40 см, перемешивают. Через 20 мин во вторую колбу прибавляют 2 см раствора ди-Na-ЭДТА. Затем в обе колбы прибавляют по 1 см раствора ксиленолового оранжевого, доливают до метки водой и перемешивают. Раствор второй колбы служит раствором сравнения.

Через 5 мин измеряют оптическую плотность раствора пробы, раствора контрольного опыта и растворов для построения градуировочного графика на спектрофотометре при длине волны 540 нм или фотоэлектроколориметре в области светопропускания 510-560 нм.

После вычитания значения оптической плотности раствора контрольного опыта из значения оптической плотности раствора пробы находят массу циркония по градуировочному гр

афику.

3.2. Для построения градуировочного графика в конические колбы вместимостью по 250 см в зависимости от массовой доли циркония в пробе поочередно отбирают стандартный раствор Б в количествах:

0,0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5 см, что соответствует 0,0000; 0,00005; 0,00010; 0,00015; 0,00020 и 0,00025 г циркония - при массовой доле циркония от 0,01 до 0,05%.

0,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 и 5,0 см, что соответствует 0,0000; 0,00025; 0,00030; 0,00035; 0,00040; 0,00045 и 0,00050 г циркония - при массовой доле циркония свыше 0,05 до 0,1%;

0,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см, что соответствует 0,0000; 0,00020; 0,00030; 0,00040; 0,00050; 0,00060; 0,00080 и 0,00100 г циркония - при массовой доле циркония свыше 0,1 до 1,0%;

0,0; 10,0; 12,5; 15,0; 17,5; 20,0 и 25,0 см, что соответствует 0,0000; 0,00100; 0,00125; 0,00150; 0,00175; 0,00200 и 0,00250 г циркония - при массовой доле циркония свыше 1,0%.

Во все колбы добавляют навески железа и титана массой, соответствующей их содержанию в навеске, приливают по 25 см раствора серной кислоты 1:4 при массовой доле циркония от 0,01 до 0,1% или 50 см раствора серной кислоты 1:3 - при массовой доле циркония свыше 0,1 до 1,0% или 50 см раствора серной кислоты 1:1 при массовой доле циркония свыше 1% и растворяют при нагревании. Далее поступают, как указано в п.3.1.

Раствор, не содержащий стандартного раствора Б, служит раствором сравнения.

По полученным значениям оптических плотностей растворов и соответствующим им массовым долям циркония строят градуировочный графи

3.1, 3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

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

,

где - масса циркония, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, г.

4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности измерения массовой доли циркония приведены в табл.2.

Таблица 2

(Измененная редакция, Изм. N 2).

5. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД

5.1. Сущность метода

Метод основан на растворении пробы в смеси соляной и азотной кислот, распылении раствора в пламя закись азота-ацетилен и измерении атомной абсорбции циркония при длине волны 360,1 нм.

5.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный со всеми принадлежностями.

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:1.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77, разбавленная 1:1, 1:20.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172-76.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773-72 и раствор с массовой концентрацией 10 г/дм.

Калий углекислый по ГОСТ 4221-76 и раствор аммония с массовой концентрацией 10 г/дм.

Железо треххлористое по ГОСТ 4147-74.

Железо металлическое.

Раствор железа: 12,5 г металлического железа или 60,5 г треххлористого железа растворяют в 100 см раствора соляной кислоты и окисляют 4-6 каплями азотной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см раствора содержит 0,025 г железа.

Титан металлический.

Раствор титана: 12,5 г титана растворяют при нагревании в 250 см раствора соляной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки раствором соляной кислоты и перемешивают.

1 см раствора титана содержит 0,025 г титана.

Алюминий металлический.

Раствор алюминия: 10 г алюминия растворяют при нагревании в 250 см раствора соляной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки водой и перемешивают. Перед применением при необходимости фильтруют.

1 см раствора содержит 0,02 г алюминия.

Циркония (IV) хлорокись.

Цирконий металлический.

Стандартный раствор циркония: 0,5000 г циркония помещают в платиновую чашку, приливают 5 см раствора фтористоводородной кислоты и небольшими порциями 5 см азотной кислоты. После полного растворения раствор выпаривают досуха и выпаривание повторяют еще два раза, добавляя по 5 см азотной кислоты. Охлажденный остаток растворяют в воде, переносят в мерную колбу вместимостью 250 см, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см раствора содержит 0,002 г циркония;

или 8,8330 г хлорокиси циркония помещают в стакан вместимостью 400 см, растворяют при нагревании в 250 см раствора соляной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают до метки раствором соляной кислоты и перемешивают.

Аликвотную часть раствора 100 см помещают в мерную колбу вместимостью 250 см, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см раствора содержит примерно 0,002 г циркония.

Для установления массовой концентрации циркония от раствора в мерной колбе вместимостью 500 см отбирают 20 см, помещают в стакан вместимостью 250 см, добавляют 30 см воды, 3 г хлористого аммония, аммиак до выпадения осадка гидроокиси циркония и в избыток 5 см. Раствор с осадком нагревают до кипения и через 1 ч фильтруют осадок на фильтр средней плотности, промывают 7-9 раз горячим раствором хлористого аммония. Фильтр с осадком помещают в прокаленный при температуре 850-950 °С в течение 5-10 мин и взвешенный платиновый тигель, высушивают, озоляют, прокаливают при температуре 950-1000 °С в течение 1 ч, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Массовую концентрацию циркония в стандартном растворе () , выраженную в г/см, вычисляют как указано в разделе 2.

(Измененн

ая редакция, Изм. N 2).

5.3. Проведение анализа

5.3.1. Навеску ферротитана массой 1 г растворяют в зависимости от массовой доли кремния в пробе одним из двух способов.

Способ 1. При массовой доле кремния до 5% навеску ферротитана помещают в стакан вместимостью 250 см, приливают 10 см соляной кислоты и 5 см азотной кислоты. После прекращения бурной реакции раствор нагревают до растворения, затем добавляют 20 см раствора серной кислоты 1:1.

Способ 2. При массовой доле кремния свыше 5% навеску ферротитана помещают в платиновую чашку, смачивают водой, приливают 10 см фтористоводородной кислоты и небольшими порциями 5 см азотной кислоты. После прекращения бурной реакции раствор нагревают до растворения пробы, затем добавляют 20 см раствора серной кислоты 1:1.

Раствор, полученный способом 1 или 2, выпаривают до паров серной кислоты, охлаждают, стенки стакана или чашки обмывают водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. После охлаждения к раствору добавляют 40 см воды и нагревают до растворения солей. Раствор фильтруют через фильтр средней плотности, промывают фильтр 7-9 раз горячей водой. Фильтрат и промывные воды помещают в стакан вместимостью 250 см, выпаривают до объема 20-30 см, охлаждают и сохраняют (основной раствор).

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, затем прокаливают при температуре 700-800 °С в течение 5-10 мин. После охлаждения остаток смачивают 3-5 каплями раствора серной кислоты 1:1, приливают 3-5 см раствора фтористоводородной кислоты, затем содержимое тигля выпаривают досуха и прокаливают при температуре 700-800 °С в течение 3-5 мин. После охлаждения к остатку добавляют 2 г углекислого калия и сплавляют в течение 15-20 мин при температуре 900-950 °С. Охлажденный тигель помещают в стакан вместимостью 250 см, приливают примерно 40 см воды и выщелачивают плав при нагревании. Тигель вынимают из стакана, обмывают горячей водой и оставляют стакан с раствором в теплом месте на 5 мин, затем фильтруют раствор через фильтр средней плотности и промывают фильтр 5-7 раз теплым раствором углекислого калия. Фильтрат и промывные воды отбрасывают.

Фильтр с осадком помещают в тот же платиновый тигель, высушивают, озоляют, затем прокаливают при температуре 800-900 °С, в течение 5 мин. После охлаждения в тигель добавляют 1 г пиросернокислого калия и сплавляют при температуре 900 °С. Тигель охлаждают, приливают 10 см раствора серной кислоты 1:20 и выщелачивают плав при нагревании. Полученный раствор присоединяют к основному раствору.

После охлаждения объединенный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки водой и пере

мешивают.

5.3.2. Для построения градуировочного графика в семь стаканов вместимостью по 250 см наливают по 4 см раствора железа и по 4 см раствора титана, на каждые 10% их содержания в навеске по 0,5 см раствора алюминия на каждый процент его содержания в навеске пробы, приливают 5 см азотной кислоты, по 20 см раствора серной кислоты 1:1, затем в шесть стаканов добавляют 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 и 12,5 см стандартного раствора циркония, что соответствует 0,002; 0,005; 0,010; 0,015; 0,020 и 0,025 г циркония.

Все растворы выпаривают до паров серной кислоты, охлаждают, обмывают стенки стаканов небольшим количеством воды и выпаривание повторяют. После охлаждения к раствору добавляют по 40 см воды, по 1 г пиросернокислого калия, нагревают до растворения солей, охлаждают, переносят в мерные колбы вместимостью по 100 см, доливают до метки водой и перемешива

5.3.3. Атомную абсорбцию циркония измеряют в анализируемом растворе, растворе контрольного опыта и в растворах для построения градуировочного графика при длине волны 360,1 нм в пламени закись азота-ацетилен.

Градуировочный график строят по результатам, полученным после вычитания значения атомной абсорбции раствора, не содержащего стандартный раствор циркония, из значений атомных абсорбций растворов, содержащих стандартный раствор, и соответствующим им массовым долям циркония.

После вычитания значения атомной абсорбции раствора контрольного опыта из значения атомной абсорбции анализируемого раствора находят концентрацию циркония в растворе пробы по градуировочному графику.

5.4. Обработка результатов

5.4.1. Массовую долю циркония () в процентах вычисляют по формуле

,

где - концентрация циркония в растворе или в аликвотной части, найденная по градуировочному графику, г/см;

- объем анализируемого раствора, см;

- масса навески пробы или ее части, соответствующей аликвотной части анализируемого раствора, г.

5.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности измерения массовой доли циркония приведены в табл.1.

(Измененная редакция, Изм. N 2).