Гравиметрический хлорнокислотный метод

Сущность метода

 

Метод основан на выделении кремниевой кислоты двукратным выпариванием раствора с хлорной кислотой.

 

Разложение проводят спеканием навески с пероксидом натрия или со смесью углекислого натрия, щавелевой кислоты и азотнокислого калия или растворением навески в смеси соляной и хлорной кислот с доплавлением нерастворимого остатка с углекислым натрием.

 

При возникновении разногласий в оценке качества руды, концентрата, агломерата или окатыша по показателю "Массовая доля оксида кремния" проводят определение гравиметрическим хлорнокислотным методом.

 

Требования к средствам измерений, испытательному и вспомогательному оборудованию, материалам, реактивам и растворам

 

Для анализа применяют:

 

- дистилляторы, обеспечивающие получение качества дистиллированной воды по ГОСТ 6709;

 

- печь электрическую муфельную с терморегулятором и температурой нагрева не менее 1100 °С;

 

- эксикатор по ГОСТ 25336;

 

- весы лабораторные по ГОСТ 24104 (высокого (II) класса точности) или другого типа, допускающие погрешность взвешивания не более ± 0,0002 г;

 

- стаканы лабораторные стеклянные по ГОСТ 25336 вместимостью 250, 400 и 600 см ;

 

- тигли платиновые по ГОСТ 6563;

 

- щипцы тигельные с наконечниками из платины по ГОСТ 6563;

 

- тигли фарфоровые низкие N 2 или N 3 по ГОСТ 9147;

 

- тигли стеклоуглеродные по ТУ [3]*;

________________

* См. раздел Библиография. - Примечание изготовителя базы данных.

 

- тигли никелевые;

 

- тигли железные;

 

- кальций хлористый плавленый по ГОСТ 4460, прокаленный при температуре от 700 °С до 800 °С для заполнения эксикатора;

 

- воду дистиллированную по ГОСТ 6709;

 

- кислоту борную по ГОСТ 9656;

 

- кислоту серную по ГОСТ 4204, разбавленную 1:1;

 

- кислоту соляную по ГОСТ 3118 и разбавленную 1:1, 1:4, 1:9;

 

- кислоту фтористоводородную по ГОСТ 10484;

 

- кислоту азотную по ГОСТ 4461;

 

- кислоту хлорную по ТУ [4]* плотностью 1,68 или 1,51 г/см ;

________________

* См. раздел Библиография. - Примечание изготовителя базы данных.

 

- натрий углекислый безводный по ГОСТ 83;

 

- калий азотнокислый по ГОСТ 4217;

 

- кислоту щавелевую по ГОСТ 22180;

 

- смесь для спекания: 10 г тонкоизмельченного углекислого натрия смешивают с 4 г щавелевой кислоты и 1 г азотнокислого калия;

 

- натрия пероксид по ТУ [5]*;

________________

* См. раздел Библиография. - Примечание изготовителя базы данных.

 

- фильтры обеззоленные по ТУ [2] средней плотности.

 

Примечание - Допускается применение других средств измерения, оборудования и реактивов, обеспечивающих проведение анализа с установленной погрешностью.

 

Подготовка к проведению анализа

 

Отбор и подготовка проб - по ГОСТ 15054.

 

Проведение анализа

 

6.4.1 Массу навески руды железной, концентрата, агломерата или окатыша определяют в зависимости от предполагаемой массовой доли оксида кремния, как указано в таблице 2

 

Таблица 2 - Масса навесок проб

 

Массовая доля оксида кремния, %	Масса навески, г
От		до		включ.		1,0
Св.		"		"		0,5
"		"		"		0,25

 

При наличии в руде железной, концентрате, агломерате или окатыше нерастворимых сульфидов или органических веществ навеску перед растворением прокаливают в фарфоровом тигле при температуре от 500 °С до 700 °С

 

6.4.2 Разложение спеканием (метод пригоден для бедных руд с высоким содержанием амфотерных элементов)

 

6.4.2.1 Навеску руды, концентрата, агломерата или окатыша в соответствии с таблицей 2, взвешенную с точностью до 0,0002 г, помещают в никелевый, циркониевый, стеклоуглеродный или железный тигель, добавляют 3 г пероксида натрия и тщательно перемешивают. Тигель со смесью ставят на 1-2 мин на край муфельной печи, нагретой до (400±20) °С, после чего помещают в нее на 1 ч. При разложении смесь не должна плавиться, в случае плавления операцию повторяют при более низкой температуре.

 

6.4.2.2 При разложении руды железной, концентрата, агломерата или окатыша спеканием со смесью для спекания навеску в соответствии с таблицей 2, взвешенную с точностью до 0,0002 г, помещают в фарфоровый тигель с неповрежденной глазурью, прибавляют 1,5 г смеси для спекания и перемешивают до получения однородной по цвету массы. Смесь заворачивают в конденсаторную или папиросную бумагу, очищая фарфоровый тигель от остатков при помощи (0,2-0,3) г смеси для спекания. Ампулообразный кулечек помещают на двойную прокладку из беззольной фильтробумажной массы в платиновый тигель, затем вместе с содержимым в муфельную печь на дно опрокинутого фарфорового тигля или на слой асбеста (для предупреждения перегрева и приплавления нижней части спека) и выдерживают при температуре от 750 °С до 850 °С в течение 15-20 мин. При спекании легкоплавких материалов не следует поднимать температуру более 780 °С.

 

6.4.2.3 Тигель со спеком, полученный по 6.4.2.1 или 6.4.2.2, помещают в низкий стакан вместимостью 600 см , приливают 200 см воды и растворяют. Затем тигель извлекают, обмывают его водой и соляной кислотой, разбавленной 1:9, и остатки спекшейся массы снимают стеклянной палочкой с резиновым наконечником. После этого приливают к раствору 50 см соляной кислоты и 45 см хлорной кислоты. Стакан накрывают часовым стеклом и медленно нагревают до полного растворения спекшейся массы, приливают 1 см серной кислоты для предотвращения осаждения титана, затем приоткрывают стекло и выпаривают раствор до появления густых белых паров хлорной кислоты. После охлаждения обмывают стенки стакана водой, смесь снова выпаривают до образования густых паров, затем, накрыв стакан часовым стеклом, продолжают нагревание в течение 20 мин. После этого приоткрывают стекло и выпаривают раствор до удаления основной массы хлорной кислоты.

 

6.4.2.4 Раствор охлаждают, прибавляют 50 см соляной кислоты, разбавленной 1:4, и затем содержимое стакана нагревают до растворения солей.

 

При наличии в руде железной, концентрате, агломерате или окатыше более 1% бария и свинца к охлажденному раствору, полученному согласно 6.4.2.3, приливают 50 см воды и нагревают до растворения солей.

 

6.4.3 Разложение кислотами железной руды, концентрата, агломерата и окатыша (метод пригоден для богатых руд с низким содержанием пустой породы).

 

6.4.3.1 Навеску руды, концентрата, агломерата или окатыша в соответствии с таблицей 2, взвешенную с точностью до 0,0002 г, помещают в стакан вместимостью 400 см и смачивают небольшим количеством воды.

 

Примечание - К пробам, содержащим более 0,1% фтора, или если его количество неизвестно, перед прибавлением воды в стакан вносят 0,8 г борной кислоты.

 

Прибавляют 50 см соляной кислоты, накрывают часовым стеклом и нагревают, не допуская кипения, до растворения основной массы навески, а затем 1 см азотной кислоты, 25 см хлорной кислоты и 1 см серной кислоты для предотвращения осаждения титана.

 

Выпаривают раствор до появления густых белых паров хлорной кислоты.

 

После охлаждения прибавляют 25 см соляной кислоты, разбавленной 1:1, и нагревают до растворения солей. Затем охлаждают, прибавляют 40 см воды и тщательно перемешивают содержимое стакана. Выделившийся остаток отфильтровывают на фильтр средней плотности, уплотненный фильтробумажной массой, и промывают 3-4 раза соляной кислотой, разбавленной 1:9, а затем горячей водой до полного исчезновения кислой реакции. Фильтрат возвращают в исходный стакан, выпаривают до объема приблизительно 100 см и сохраняют (основной раствор).

 

6.4.3.2 Фильтр с остатком переносят в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при температуре от 700 °С до 750 °С. Тигель с остатком охлаждают, добавляют 3 г углекислого натрия, перемешивают и сплавляют при температуре от 950 °С до 1000 °С. Плав выщелачивают в основном растворе.

 

Тигель извлекают и обмывают водой, прибавляют 25 см хлорной кислоты и нагревают раствор до появления густых белых паров хлорной кислоты. После охлаждения стенки стакана обмывают водой, раствор снова выпаривают до появления паров, накрывают стакан часовым стеклом и продолжают нагревание еще в течение 20 мин. Затем приоткрывают стекло и выпаривают раствор до удаления основной массы хлорной кислоты.

 

6.4.3.3 Раствор охлаждают, прибавляют 50 см соляной кислоты, разбавленной 1:4, и затем нагревают содержимое стакана до растворения солей.

 

При наличии в руде железной, концентрате, агломерате или окатыше более 1% бария и свинца к охлажденному раствору, полученному согласно 6.4.3.2, приливают 50 см воды и нагревают до растворения солей.

 

6.4.4 Осадок, содержащий кремниевую кислоту, выделенную по 6.4.2 или 6.4.3, отфильтровывают на бумажный фильтр средней плотности, уплотненный небольшим количеством фильтробумажной массы, и промывают два-три раза горячей водой, шесть-восемь раз горячей соляной кислотой, разбавленной 1:9, затем снова два-три раза горячей водой, фильтр с осадком сохраняют. При возникновении разногласий в оценке качества по показателю содержания оксида кремния проводят его повторное выделение.

 

Затем оба фильтра с осадком кремниевой кислоты помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при температуре от 1000 °С до 1100 °С в течение 30 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание повторяют до получения постоянной массы().

 

Осадок в тигле смачивают несколькими каплями воды, прибавляют 5 капель серной кислоты, (5-10) см фтористоводородной кислоты и выпаривают досуха. Выпаривание с этими кислотами повторяют еще раз, после чего тигель прокаливают при температуре от 1000 °С до 1100°С до получения постоянной массы, охлаждают в эксикаторе и взвешивают ().

 

6.4.5 Для внесения поправки на массу оксида кремния в реактивах одновременно через все стадии анализа проводят холостой опыт.

 

Обработка результатов

7.1 Массовую долю оксида кремния () в процентах вычисляют по формуле

 

, (1)

 

 

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

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

 

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

 

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

 

- масса навески руды, концентрата, агломерата или окатыша, г;

 

- коэффициент пересчета массовой доли оксида кремния на его массовую долю в сухом материале, вычисленный по формуле

 

, (2)

 

 

где - массовая доля гигроскопической влаги в анализируемой пробе, определяемая по ГОСТ 23581.1

 

7.2 За результат анализа принимают среднеарифметическое значение параллельных определений, полученных в условиях повторяемости (получают одним методом на идентичных объектах испытаний, в одной лаборатории, одним оператором с использованием аналогичного оборудования, в пределах короткого промежутка времени), если они удовлетворяют нормативам контроля качества результатов и метрологическим характеристикам, приведенным в таблице 3.

 

Таблица 3 - Значения показателя точности методики и нормативов контроля точности результатов измерений

 

В процентах

Массовая доля оксида кремния	Предел повторя- емости, при 0,95	Предел воспроиз- водимости, при 0,95	Норматив контроля внутрилабо- раторной прецизионности, при 0,95	Показатель точности, доверительные границы погрешности при 0,95	Норматив контроля процедуры выполнения измерении, при 0,90
От	1,0	до	2,0	вкл.	0,09	0,13	0,11	0,09	0,06
Св.	2,0	"	5,0	"	0,16	0,23	0,19	0,16	0,11
"	5,0	"	10,0	"	0,24	0,33	0,28	0,24	0,16
"	10,0	"		"	0,4	0,5	0,4	0,4	0,3
"		"		"	0,7	1,0	0,8	0,7	0,5

 

Результат признают удовлетворительным, если выполняется условие

 

. (3)

 

 

где и - результаты параллельных определений

 

- значение предела повторяемости (см. таблицу 3)

 

Процедуру проверки приемлемости результатов анализа проводят в соответствии со стандартом [6]* и ГОСТ 23581.0.

________________

* См. раздел Библиография, здесь и далее. - Примечание изготовителя базы данных.

 

7.3 Результат анализа оформляют протоколом или записью в журнале и представляют в виде ( 0,95),

 

где - доверительные границы погрешности для 0,95, %

Примечания:

 

1 Величина соответствует расширенной неопределенности U с коэффициентом охвата 2.

 

2 Допускается сопровождать результат или группу результатов, полученных по данным стандарта, вместо указания их погрешности и доверительной вероятности ссылкой на него.

 

Числовое значение результата должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и показатель предела допускаемой погрешности, установленного настоящим стандартом.