ГОСТ 13230.7-93
Группа В19
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ФЕРРОСИЛИЦИЙ
Методы определения алюминия
Ferrosilicon. Methods for determination of aluminium
МКС 77.100
ОКСТУ 0809
Дата введения 2002-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 008 "Ферросплавы"
ВНЕСЕН Госстандартом России
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 15 апреля 1994 г. (отчет Технического секретариата N 2)
За принятие проголосовали:
Наименование государства | Наименование национального органа по стандартизации |
Республика Армения | Армгосстандарт |
Республика Беларусь | Госстандарт Республики Беларусь |
Республика Казахстан | Госстандарт Республики Казахстан |
Республика Молдова | Молдовастандарт |
Российская Федерация | Госстандарт России |
Туркменистан | Главгосслужба "Туркменстандартлары" |
Украина | Госстандарт Украины |
3 В настоящем стандарте учтены требования международного стандарта ИСО 4137-79 "Ферросилиций. Определение содержания алюминия. Спектрофотометрический метод пламенной атомной абсорбции"
4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 26 июня 2001 г. N 247-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 13230.7-93 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 2002 г.
5 ВЗАМЕН ГОСТ 13230.7-81
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы определения алюминия в ферросилиции: атомно-абсорбционный (при массовой доле алюминия от 0,05% до 5%), фотометрический (при массовой доле алюминия от 0,02% до 0,05%) и комплексонометрический (при массовой доле алюминия от 0,5% до 5%).
Допускается определение алюминия по методике, приведенной в приложении А.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 61-75 Кислота уксусная. Технические условия
ГОСТ 199-78 Натрий уксуснокислый 3-водный. Технические условия
ГОСТ 3117-78 Аммоний уксуснокислый. Технические условия
ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия
ГОСТ 3760-79 Аммиак водный. Технические условия
ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия
ГОСТ 4221-76 Калий углекислый. Технические условия
ГОСТ 4233-77 Натрий хлористый. Технические условия
ГОСТ 4328-77 Натрия гидроокись. Технические условия
ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия
ГОСТ 4463-76 Натрий фтористый. Технические условия
ГОСТ 5823-78 Цинк уксуснокислый 2-водный. Технические условия
ГОСТ 5962-67* Спирт этиловый ректификованный. Технические условия
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51652-2000.
ГОСТ 7172-76 Калий пиросернокислый
ГОСТ 9656-75 Кислота борная. Технические условия
ГОСТ 10484-78 Кислота фтористоводородная. Технические условия
ГОСТ 10652-73 Соль динатриевая этилендиамин-N, N, N', N'-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б)
ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия
ГОСТ 24991-81 Феррохром, ферросиликохром, ферросилиций, ферросиликомарганец, ферромарганец. Методы отбора и подготовки проб для химического и физико-химического анализов
ГОСТ 28473-90 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа
3 Общие требования
3.1 Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 28473.
3.2 Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде порошка максимальным размером частиц 0,16 мм по ГОСТ 24991.
4 Атомно-абсорбционный метод
4.1 Сущность метода
Метод основан на измерении атомной абсорбции алюминия в пламени закись азота-ацетилен при длине волны 309,3 нм. Атомизацию проводят из солянокислых растворов.
4.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Атомно-абсорбционный спектрометр со всеми принадлежностями.
Кислота азотная по ГОСТ 4461.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484
Кислота хлорная плотностью 1,5 г/см
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и растворы 1:1, 1:50.
Железо металлическое.
Раствор железа 20 г/дм
Калий углекислый по ГОСТ 4221.
Кислота борная по ГОСТ 9656.
Смесь для сплавления: 3 части углекислого калия, предварительно растертого в фарфоровой ступке, смешивают с 1 частью борной кислоты и тщательно перемешивают.
Алюминий металлический.
Стандартные растворы алюминия.
Раствор А: 1,0000 г алюминия растворяют при нагревании в 50 см
Массовая концентрация алюминия в растворе А равна 0,001 г/см
Раствор Б: 10,0 см
Массовая концентрация алюминия в растворе Б равна 0,0001 г
/см
4.3 Проведение анализа
4.3.1 Навеску пробы, отобранную согласно таблице 1, помещают в фторопластовый стакан или чашку из платины или стеклоуглерода, приливают 10 см
Таблица 1
Массовая доля алюминия, % | Масса навески пробы, г | Разбавление раствора пробы, см | Масса алюминия в атомизируемом растворе, мг | Стандартный раствор алюминия | Объем стандартного раствора, см |
От 0,02 до 0,1 включ. | 0,5 | 50 | 0,1-0,5 | Б | 1,0-5,0 |
Св. 0,1 " 0,5 " | 0,5 | 100 | 0,5-2,5 | Б | 5,0-25,0 |
" 0,5 " 1 " | 0,2 | 100 | 1-2 | Б | 10,0-20,0 |
" 1 " 5 " | 0,1 | 100 | 1-5 | А | 1,0-5,0 |
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при температуре 600-700 °С до полного выгорания углерода. К остатку прибавляют 1 г смеси для сплавления и сплавляют при температуре 950-1000 °С в течение 5-10 мин. Тигель охлаждают, плав выщелачивают в 10 см
Объединенный раствор переносят в мерную колбу (согласно таблице 1) доливают водой до метки и перемешивают.
Атомную абсорбцию алюминия измеряют параллельно в растворах пробы, контрольного опыта, растворах для построения градуировочного графика, растворе стандартного образца при длине волны 309,3 нм в пламени закись азота-ацетилен.
4.3.2 После вычитания значения атомной абсорбции раствора контрольного опыта из значения раствора пробы находят массовую долю алюминия в пробе методом сравнения со стандартным образцом с химическим составом, соответствующим требованиям настоящего стандарта, или методом градуировочного графика, или методом добавок.
При применении метода сравнения навеску стандартного образца проводят через все стадии анализа, как указано в 4.3.1.
При применении метода градуировочного графика в ряд стаканов помещают раствор железа в количестве, соответствующем его содержанию в пробе, стандартный раствор алюминия, согласно таблице 1. В один стакан стандартный раствор алюминия не помещают. Во все стаканы помещают по 10 см
Градуировочный график строят по результатам, полученным после вычитания значения абсорбции раствора, не содержащего стандартный раствор алюминия, из значений абсорбции растворов, содержащих стандартный раствор, и соответствующим им массам алюминия.
При применении метода добавок к навеске пробы добавляют такое количество стандартного раствора алюминия, чтобы значение абсорбции раствора пробы с добавлением стандартного раствора алюминия составляло не более двухкратного значения абсорбции раствора пробы и находилось в линейном диапазоне градуировочного графика. Далее анализ проводят, как указано в 4.3.1.
4.4 Обработка результатов
4.4.1 Массовую долю алюминия
где
4.4.2 Массовую долю алюминия
где
4.4.3 Массовую долю алюминия
где
4.4.4 Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли алюминия приведены в таблице 2.
Таблица 2
В процентах
Массовая | Погрешность результатов анализа | Допускаемое расхождение | |||
двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях, | двух параллельных определений | трех параллельных определений | результатов анализа стандартного образца и аттестованного значения | ||
От 0,02 до 0,05 включ. | 0,009 | 0,011 | 0,009 | 0,011 | 0,006 |
Св. 0,05 " 0,1 " | 0,017 | 0,021 | 0,017 | 0,021 | 0,011 |
" 0,1 " 0,2 " | 0,03 | 0,04 | 0,03 | 0,04 | 0,02 |
" 0,2 " 0,5 " | 0,05 | 0,06 | 0,05 | 0,06 | 0,03 |
" 0,5 " 1,0 " | 0,06 | 0,08 | 0,07 | 0,08 | 0,04 |
" 1,0 " 2,0 " | 0,09 | 0,11 | 0,09 | 0,11 | 0,06 |
" 2,0 " 5,0 " | 0,14 | 0,18 | 0,15 | 0,18 | 0,09 |
5 Фотометрический метод
5.1 Сущность метода
Метод основан на образовании комплексного соединения алюминия с алюминоном и измерении его оптической плотности.
Мешающее влияние трехвалентного железа устраняют восстановлением его аскорбиновой кислотой.
5.2 Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота азотная по ГОСТ 4461 и раствор 1:1.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Кислота серная по ГОСТ 4204, раствор 1:1.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и растворы 1:1, 1:4 и 1:100.
Кислота уксусная по ГОСТ 61.
Кислота аскорбиновая, свежеприготовленный раствор 20 г/дм
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.
Аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор 1:1.
Натрий уксуснокислый по ГОСТ 199.
Буферный раствор с рН 4,7: 6,8 г уксуснокислого натрия растворяют в 100 см
Железо металлическое.
Раствор железа 10 г/дм
Алюминон, раствор 1 г/дм
Алюминий металлический.
Стандартный раствор алюминия: 0,1000 г металлического алюминия растворяют при нагревании в 20 см
Массовая концентрация алюминия в растворе равна 0,0001
г/см
5.3 Проведение анализа
5.3.1 Навеску пробы, отобранную согласно таблице 3, помещают в стеклоуглеродную или платиновую чашку, приливают 10 см
Таблица 3
Массовая доля алюминия, % | Масса навески пробы, г | Разбавление раствора пробы, см | Объем раствора аскорбиновой кислоты, см |
От 0,02 до 0,05 включ. | 0,5 | 50 | 5 |
Св. 0,05 " 0,1 " | 0,2 | 50 | 2 |
" 0,1 " 0,3 " | 0,1 | 50 | 2 |
" 0,3 " 0,5 " | 0,1 | 100 | 2 |
После охлаждения в чашку приливают 20 см
Раствор фильтруют через плотный фильтр в присутствии небольшого количества беззольной фильтробумажной массы. Осадок количественно переносят на фильтр и промывают его 5-6 раз горячим раствором соляной кислоты (1:100), собирая фильтрат и промывные воды в коническую колбу вместимостью 250 см
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при температуре 700-800 °С до полного выгорания углерода. Остаток в тигле доплавляют с 2 г пиросульфата калия при температуре 700-750 °С. Плав охлаждают и выщелачивают в 50 см
Раствор выпаривают до объема 20-30 см
5.3.2 В две мерные колбы вместимостью по 100 см
Оптическую плотность раствора измеряют через 40 мин на спектрофотометре при длине волны 530 нм или фотоэлектроколориметре в области светопропускания от 510 до 560 нм.
В качестве раствора сравнения применяют вторую аликвотную часть раствора с добавлением всех реактивов, за исключением раствора алюминона.
После вычитания значения оптической плотности раствора контрольного опыта из значения оптической плотности раствора пробы находят массовую долю алюминия методом сравнения со стандартным образцом с химическим составом, соответствующим требованиям настоящего стандарта, или методом градуировочного графика.
5.3.3 Построение градуировочного графика
В пять из шести стеклоуглеродных или платиновых чашек помещают 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 см
Из каждой колбы отбирают аликвотную часть раствора, равную 5,0 см
В качестве раствора сравнения применяют раствор, не содержащий стандартного раствора алюминия.
По полученным значениям оптических плотностей растворов и соответствующим им массам алюминия строят градуировочный гра
фик.
5.4 Обработка результатов
5.4.1 Массовую долю алюминия
где
5.4.2 Массовую долю алюминия
где
5.4.3 Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли алюминия приведены в таблице 2.
6 Комплексонометрический метод
6.1 Сущность метода
Метод основан на образовании комплексного соединения алюминия с натриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилоном Б) с последующим разрушением этого соединения фторидом натрия. Эквивалентное количество выделившегося трилона Б титруют раствором ацетата цинка в присутствии индикатора ксиленолового оранжевого. От мешающих элементов алюминий отделяют гидроксидом натрия.
6.2 Реактивы и растворы
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и растворы 1:1, 1:10 и 1:100.
Кислота азотная по ГОСТ 4461.
Кислота серная по ГОСТ 4204, раствор 1:1.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Кислота борная по ГОСТ 9656.
Кислота уксусная по ГОСТ 61.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.
Железо металлическое.
Натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 250 г/дм
Аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117.
Соль динатриевая этилендиамин-N, N, N', N'-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор 0,025 моль/дм
Натрий хлористый по ГОСТ 4233.
Натрий фтористый по ГОСТ 4463, раствор 35 г/дм
Буферный раствор (рН 5,5-5,8): 500 г уксуснокислого аммония растворяют в 1 дм
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962 или по ГОСТ 18300.
Фенолфталеин, индикатор, спиртовой раствор 10 г/дм
Ксиленоловый оранжевый, индикатор.
Смесь индикаторная: 0,1 г ксиленолового оранжевого растирают в ступке с 10 г хлористого натрия.
Алюминий металлический.
Стандартный раствор алюминия: 1,0000 г алюминия растворяют при нагревании в 50 см
Массовая концентрация алюминия в растворе равна 0,001 г/см
Цинк металлический или цинк уксуснокислый 2-водный по ГОСТ 5823.
Раствор цинка: 1,63 г цинка растворяют в 20 см
Или: 5,47 г уксуснокислого цинка растворяют в 500 см
Массовую концентрацию раствора цинка устанавливают по стандартному образцу с химическим составом, соответствующим требованиям настоящего стандарта, проведенному через все стадии анализа по 4.3, или по стандартному раствору алюминия.
Для этого в коническую колбу вместимостью 250 см
Раствор с осадком переносят в мерную колбу вместимостью 250 см
Массовую концентрацию раствора цинка
где
Массовую концентрацию раствора цинка
где
6.3 Проведение анализа
Навеску пробы массой 0,5 г помещают в платиновую или стеклоуглеродную чашку, приливают 10 см
После охлаждения в чашку приливают 20 см
Осадок количественно переносят на фильтр и промывают его 5-6 раз горячим раствором соляной кислоты (1:100), собирая фильтрат и промывные воды в коническую колбу вместимостью 250 см
Плав охлаждают, выщелачивают в 50 см
К объединенному раствору добавляют 2 г борной кислоты и выпаривают его до объема 100 см
Раствор нейтрализуют раствором гидроксида натрия до начала выпадения гидроксида железа, после чего тонкой струйкой, при перемешивании, переносят в стакан вместимостью 400 см
Раствор с осадком переносят в мерную колбу вместимостью 250 см
Аликвотную часть 200 см
Раствор охлаждают и избыток трилона Б оттитровывают раствором цинка в присутствии 0,05-0,1 г индикаторной смеси до перехода желтой окраски раствора в малиново-красную. Затем прибавляют 30 см
7 Обработка результатов
7.1 Массовую долю алюминия
где
.
7.2 Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли алюминия приведены в таблице 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)
Ферросилиций. Определение содержания алюминия.
Спектрофотометрический метод пламенной атомной абсорбции (ИСО 4137-79)
А.1 Назначение и область применения
Настоящий стандарт устанавливает метод определения содержания алюминия в ферросилиции с помощью спектрофотометрии пламенной атомной абсорбции.
Метод применим к маркам ферросилиция с содержанием алюминия 0,05%-5%.
А.2 Сущность метода
Растворение навески в азотной, фтористоводородной и хлорной кислотах. Выпаривание раствора до выделения паров хлорной кислоты. Отделение и доплавление остатка со смесью карбоната натрия и борной кислоты; выщелачивание плава в основном растворе. Распыление раствора в пламени закись азота-ацетилен и прямое определение содержания алюминия спектрофотометрическим методом абсорбции по линии поглощения 309,3 нм, излучаемой лампой с алюминиевым полым катодом.
А.3 Реактивы
В ходе анализа используют реактивы и дистиллированную воду или воду эквивалентной чистоты.
А.3.1 Карбонат натрия безводный.
А.3.2 Кислота азотная,
А.3.3 Кислота фтористоводородная,
А.3.4 Кислота хлорная,
А.3.5 Кислота соляная,
А.3.6 Кислота соляная, раствор, разбавленный 1:9. Смешивают 1 объем раствора соляной кислоты (А.3.5) с 9 объемами воды и перемешивают.
А.3.7 Кислота борная, кристаллическая.
А.3.8 Железо, раствор N 1, содержащий 10 г железа в 1 дм
А.3.9 Железо, раствор N 2, содержащий 10 г железа в 1 дм
А.3.10 Раствор, используемый для построения градуировочных графиков (раствор фона): в химический стакан вводят 30 см
А.3.11 Алюминий, эталонный раствор, содержащий 1 г алюминия в 1 дм
А.4 Оборудование
А.4.1 Платиновые тигли вместимостью приблизительно 40 см
А.4.2 Химический тефлоновый стакан (PTFE) соответствующей вместимости.
А.4.3 Спектрофотометр атомной абсорбции, снабженный горелкой, которая питается закисью азота и ацетилена.
А.4.4 Лампа с полым алюминиевым катодом.
А.5 Проба
Отбор и подготовка проб - по ГОСТ 24991.
А.6 Ход анализа
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Пары хлорной кислоты могут в присутствии аммиака или любых органических веществ послужить причиной взрыва.
А.6.1 Навеска
Берут навеску массой (1±0,001) г.
А.6.2 Холостой опыт
Проводят холостой опыт параллельно, следуя тому же ходу анализа и используя те же количества всех реактивов, что и для определения, но во всех случаях добавляют 50 см
А.6.3 Определение
А.6.3.1 Приготовление опытного раствора
Навеску (А.6.1) помещают в химический стакан из PTFE (политетрафторэтилен) (А.4.2) вместимостью 100 см
Если содержание кремния в пробе равно или больше 65%, к полученному раствору добавляют 30 см
В стакан, в котором проходила реакция, добавляют 30 см
В охлажденный тигель добавляют 1 г карбоната натрия (А.3.1) и 0,500 г борной кислоты (А.3.7), нагревают в течение 15 мин на электрической плитке при температуре 250 °С, а затем на 15 мин помещают в муфельную печь при температуре 1000 °С.
Тигель охлаждают, затем помещают в химический стакан, в котором находится фильтрат от остатка после растворения в кислоте, добавляют 15 см
Раствор охлаждают, переливают содержимое химического стакана в мерную колбу вместимостью 100 см
А.6.3.1.1 Содержание алюминия менее 0,5% (м/м): проводят измерение, описанное в А.6.3.2, с использованием раствора А.
А.6.3.1.2 Содержание алюминия от 0,50% до 1,25% (м/м): 20 см
Проводят измерение, описанное в А.6.3.2, с использованием раствора Б.
А.6.3.1.3 Содержание алюминия от 1,25% до 5% (м/м): 5 см
Проводят измерения, описанные в А.6.3.2, с использованием раствора В.
Примечание - В зависимости от используемого прибора разбавление раствора может быть более значительным.
А.6.3.2 Спектрофотометрические измерения: ставят спектрофотометр атомной абсорбции (А.4.3) и лампу с полым алюминиевым катодом (А.4.4) под напряжение так, чтобы к началу опыта гарантировать их стабильные показания. Устанавливают длину волны на 309,3 нм. Регулируют давление закиси азота и ацетилена по характеристикам горелки. Получают оптимальный сигнал, используя раствор алюминия известной концентрации, которая меняется в зависимости от прибора, добиваясь максимальной чувствительности и стабильности.
Предварительно скорректировав нуль прибора по отношению к раствору холостого опыта реактивов градуировочной кривой (А.6.4), измеряют способность поглощения атомного излучения опытного раствора - А.6.3.1.1, А.6.3.1.2 и А.6.3.1.3.
Строят градуировочную кривую (А.6.4) для каждой серии измерений.
Примечание - Алюминий частично ионизирован в пламени закись азота-ацетилен. Железо действует как буферный ионизирующий раствор и, следовательно, усиливает сигнал алюминия.
Опыты показали, что при этих условиях усиление является стабильным для содержания железа от 3 до 10 г на литр.
А.6.4 Построение градуировочной кривой
В восемь мерных колб вместимостью 100 см
Таблица А.1
Эталонный раствор алюминия (А.3.11), см | Соответствующая масса алюминия, мг | Содержание алюминия в соответствующей навеске, % | ||
Раствор А, | Раствор Б, | Раствор В | ||
0* | 0 | 0 | 0 | 0 |
0,50 | 0,5 | 0,05 | 0,125 | 0,50 |
1,00 | 1,0 | 0,010 | 0,25 | 1,00 |
2,00 | 2,0 | 0,020 | 0,50 | 2,00 |
2,50 | 2,5 | 0,025 | 0,625 | 2,50 |
3,00 | 3,0 | 0,030 | 0,75 | 3,00 |
4,00 | 4,0 | 0,040 | 1,00 | 4,00 |
5,00 | 5,0 | 0,050 | 1,25 | 5,00 |
* Холостой опыт реактивов для построения градуировочной кривой. |
Растворы доливают до метки водой, перемешивают, а затем проводят измерения поглощения атомного излучения из контрольных растворов, описанных в А.6.3.2.
Строят градуировочную кривую, нанося на ось абсцисс процентное содержание алюминия в ферросилиции, а на ось ординат - соответствующие значения поглощения атомного излучения.
А.7 Обработка результатов
Рассчитывают по градуировочной кривой процентное содержание алюминия в ферросилиции, соответствующее измеренной поглощающей способности.
А.8 Протокол испытания
Протокол должен содержать:
- ссылку на использованный метод;
- результаты и форму их выражения;
- особенности, выявленные в ходе опыта;
- операции, не предусмотренные настоящим стандартом или рассматриваемые как необязательные.
Электронный текст документа
и сверен по:
М.: ИПК Издательство стандартов, 2001