Порошок железный. Методы определения кремния

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОРОШОК ЖЕЛЕЗНЫЙ

Методы определения кремния
Iron powder.
Methods for the determination of silicon

ОКСТУ 0809

Дата введения 01.07.92
Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический (при массовой доле кремния от 0,2% и выше) и фотометрический (при массовой доле кремния от 0,01 до 0,5%) методы определения крем­ния в железном порошке.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Общие требования к методам анализа 1— по ГОСТ 28473.

2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

2.1. Сущность метода
Метод основан на выделении кремния в виде полимеризованной кремниевой кислоты из кислого раствора, ее дегидратации и взве­шивании полученного диоксида кремния.
2.2. Аппаратура, реактивы и растворы
Тигли платиновые по ГОСТ 6563.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:1, 1 : 2 и 1 : 50.
Кислота азотная по ГОСТ 4461.
Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Натрий углекислый по ГОСТ 83.
Калий роданистый по ГОСТ 4139.
2.3. Проведение анализа
2.3.1. Навеску железного порошка массой 2 г (при массовой доле кремния от 0,20 до 0,50%) и 1 г (при массовой доле кремния
Издание официальное
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССР
свыше 0,50%) помещают в стакан вместимостью 250 см3 и прово­дят растворение навески и выделение кремниевой кислоты по од­ному из описанных ниже методов.
2.3.2. Солянокислотный метод
В стакан с навеской приливают 50 см3 соляной кислоты (1:1) и растворяют при слабом нагревании в течение 7—10 мин. Добав­ляют 5 см3 азотной кислоты и продолжают нагревание до раство­рения пробы. Затем к раствору приливают 20—30 см3 горячей во­ды и фильтруют нерастворившийся в кислотах остаток на фильтр средней плотности «белая лента». Осадок промывают 3—4 раза горячей соляной кислотой (1 : 50), помещают его в платиновый ти­гель, высушивают и озоляют.
Тигель охлаждают, добавляют 1 г углекислого натрия, накры­вают крышкой и сплавляют при температуре не ниже 1000°С.
Тигель с крышкой помещают в стакан вместимостью 200 см3, прибавляют 20 см3 соляной кислоты (1:2) и нагревают до полно­го растворения плава. Тигель с крышкой извлекают из стакана, ополаскивают водой и присоединяют раствор к основному филь­трату.
Раствор осторожно выпаривают досуха, прокаливая остаток при температуре 130—140°С.
Сухой остаток смачивают 10 см3 соляной кислоты и снова вы­паривают досуха.
После охлаждения к сухому остатку приливают 10—20 см3 со­ляной кислоты, нагревают в течение 2—3 мин, добавляют 100— 150 см3 горячей воды и нагревают содержимое стакана до раство­рения солей.
Горячий раствор с осадком кремниевой кислоты быстро фильт­руют на два фильтра «белая лента».
Осадок промывают горячей соляной кислотой (1 :50) до отри­цательной реакции промывных вод на железо (по реакции, с раст^ вором роданистого калия) и затем 2—3 раза водой. Фильтр с осадком кремниевой кислоты помещают в платиновый тигель, вы­сушивают, озоляют и прокаливают при температуре 1000—1100°С до постоянной массы.
Затем тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешива­ют. Осадок смачивают 3—5 каплями воды, добавляют 2—3 капли серной кислоты, 3—5 см3 фтористоводородной кислоты и осторож­но выпаривают содержимое тигля до удаления паров серной кис­лоты. Тигель прокаливают при температуре 1000—1100°С до по­стоянной массы, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
2.3.3. Серносолянокислотный метод
В сцакан с навеской приливают 30—50 см3 соляной кислоты (1:1) и нагревают до растворения пробы, затем добавляют по каплям небольшое количество азотной кислоты до прекращения вспенивания раствора и выпаривают раствор досуха.
Охлажденный сухой остаток смачивают 20 см3 серной кислоты (1:1) и нагревают до появления белых паров серной кислоты, ко­торым дают выделяться в течение 3—5 мин. Стакан снимают с плиты, охлаждают, осторожно приливают по стенкам стакана 115 см3 соляной кислоты, слегка перемешивая содержимое стака­на. Спустя 1—2 мин приливают 120—130 см3 горячей воды и на­гревают до растворения солей. Далее проводят анализ,, как приве­дено в п. 2.3.2.
2.4. Обработка результатов
Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по фор­муле
v (mj_—Т2)—('яз—m.1)-0,4674-100
Л = ,
т
где mi — масса тигля с осадком диоксида кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;
m2 — масса тигля с остатком после обработки фтористоводо­родной кислотой, г;
т3 — масса тигля с осадком контрольного опыта, г;
т.4 — масса тигля с остатком контрольного опыта после обра­ботки фтористоводородной кислотой, г;
0,4674 — коэффициент пересчета с диоксида кремния на кремний; т — масса навески железного порошка, г.
2.5. Абсолютные допускаемые расхождения результатов парал­лельных определений не должны превышать значений, приведен­ных в таблице.
Массовая доля кремния, %
Абсолютные допускаемые расхождения, %
От
0,01
до 0,02

ВКЛЮЧ.

0,003
Св.
0,02
» 0,05
»
0,005
»
0,05
» 0,10
»
0,010
»
0,10
» 0,20
»
0,020
»
0,20
» 0,50
»
0,030
»
0,50
» 1,00
»
0,040
»
1,00
» 2,00
»
0,070

3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕМНИЯ

3.1. Сущность метода
Метод основан на реакции образования желтой иремнемолибде- новой гетерополикислоты, восстановления этого соединения аскор­биновой кислотой до кремнемолибденовой сини и измерении опти­ческой плотности окрашенного раствора.
Влияние фосфора ю ионов Fe (III) устраняют добавлением ли-, монной кислоты.
3.2. Аппара ту р а, реактивы и растворы Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.
Тигли платиновые по ГОСТ 6563.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1 : 1, 1 : 5, 1 : 20 и 1 : 200.
Кислота азотная по ГОСТ 4461.
Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1 и 4 : 5.
Кислота лимонная по ГОСТ 3652, раствор с массовой долей 8%.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, раствор с массо­вой долей 5%, приготовленный из перекристаллизованного реак­тива. Хранят в полиэтиленовой посуде.
Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, раствор с массовой долей 10%.
Кислота аскорбиновая, раствор с массовой долей 2%; готовят непосредственно перед употреблением.
Натрий углекислый по ГОСТ 83.
Кремния диоксид по ГОСТ 9428.
Стандартные растворы кремния.
Раствор А: навеску диоксида кремния массой 0,2139 г, предва­рительно прокаленную до постоянной массы при температуре 1000—1100сС, помещают в платиновый тигель, прибавляют 2 г уг­лекислого натрия, закрывают платиновой крышкой и сплавляют при температуре 1000—1100°С. Тигель охлаждают, помещают в стакан вместимостью 250 см3, приливают 50 см3 воды и нагревают до полного растворения плава. Раствор кремнекислого натрия фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 дм3. Фильтр промыва­ют 4—5 раз горячей водой. Раствор в колбе охлаждают, добавля­ют 20 см3 раствора гидроксида натрия, доливают до метки водой и перемешивают.
1 см3 раствора А содержит 0,0001 г кремния.
Устанавливают массовую концентрацию стандартного раствора кремнекислого натрия А: 100 см3 раствора помещают в стакан вместимостью 250 см3, приливают 20 см3 соляной кислоты (1 : 1) и выпаривают досуха. Сухой остаток смачивают 5'—7 см3 соляной кислоты, снова выпаривают досуха и нагревают в течение 1 ч при. температуре 130—140°С. Приливают 10'—15 см3 соляной кислоты (1 : 1), 100 см3 горячей воды и нагревают до кипения. Кремниевую кислоту отфильтровывают на два фильтра «белая лента». Осадок промывают пять раз горячей соляной кислотой (1 : 20) и еще два раза горячей водой. Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают и озоляют. Осадок прокаливают при темпера­туре 1000—1100°С. Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Осадок смачивают 2—3 каплями воды, добавляют
2—3 капли серной кислоты, 3—5 см3 фтористоводородной кислоты и осторожно выпаривают содержимое тигля досуха. Остаток в тигле прокаливают при температуре 1000—1100эС, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
Массовую концентрацию раствора (Г), выраженную в граммах кремния на 1 см3, вычисляют по формуле
7'= I (‘«а)—(-0,4674
V
где mi — масса тигля с осадком диоксида кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;
т2—масса тигля с остатком после обработки фтористоводо­родной кислотой, г;
т3— масса тигля с осадком контрольного опыта до обработ­ки фтористоводородной кислотой, г;
т{ — масса тигля с остатком контрольного опыта После об­работки фтористоводородной кислотой, г;
0,4674—коэффициент пересчета диоксида кремния на кремний; V — объем стандартного раствора, взятый для анализа, см3.
Раствор Б: 50 см3 раствора А помещают в мерную колбу вмес­тимостью 250 см3, доливают до метки водой и перемешивают. 1 см3 раствора Б содержит 0,00002 г кремния. ,
Растворы хранят в полиэтиленовой посуде.
Железо карбонильное, ос. ч.
3.3. Проведение анализа
Массу навески железного порошка 0,5 г (при массовой доле кремния от 0,01 до 0,05%) или 0,2 г (при массовой доле кремния от 0,05 до 0,5%) помещают в стакан вместимостью 250 см3, при­ливают 20—30 см3 соляной кислоты (1 :5), нагревают 5—7 мин, не доводя до кипения. Затем приливают 1 см3 азотной кислоты и продолжают нагревать до полного растворения навески. Прилива­ют 20 см3 воды и кипятят 7—10 мин до полного удаления оксидов азота. Не растворившийся в кислотах остаток отфильтровывают на фильтр «белая лента».
Стакан протирают кусочком фильтра и споласкивают водой. Осадок на фильтре промывают 3—4 раза горячей соляной кисло­той (1 : 200), а затем 3—4 раза небольшими порциями горячей воды. Фильтрат сохраняют (раствор 1). Фильтр с осадком поме­щают в платиновый тигель, высушивают и озоляют. Затем при­бавляют 0,5 г углекислого на’трия и сплавляют в течение 15 мин при температуре не ниже 1000°С. Тигель охлаждают, помещают в стакан, в котором проводилось растворение навески, приливают 15 см3 соляной кислоты (1 : 5) и нагревают до полного растворе­ния плава. Тигель вынимают, ополаскивают водой; раствор охлаж- ' 16
дают, присоединяют к раствору 1, переносят в мерную колбу вмес­тимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор фильтруют через сухой фильтр «белая лента» в ко­ническую колбу вместимостью 100 см3, отбрасывая первые порции фильтрата, предварительно