ГОСТ 14250.8-80

 

ФЕРРОТИТАН

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ

 

 

 

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17 марта 1980 г. № 1172 дата введения установлена

с 01.07.80

Ограничение срока действия снято по протоколу № 5-94 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

Настоящий стандарт устанавливает титриметрический и атомно-абсорбционный методы определения ванадия (при массовой доле ванадия от 0,05 до 3,5 %) в ферротитане. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4524-84.

(Измененная редакция, Изм. 2).

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 № 016 по ГОСТ 6613-86.

1а. ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

1а.1. Сущность метода

Метод основан на окислении четырехвалентного ванадия до пятивалентного марганцовокислым калием в сернокислой среде.

Избыток марганцовокислого калия восстанавливают нитритом натрия. Ванадий титруют раствором двойной сернокислой соли закиси аммония - железа. Конец титрования фиксируют амперометрически, потенциометрически или наблюдением за изменением окраски с применением индикатора фенилантраниловой кислоты.

2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ

Установка любого типа для амперометрического или потенциометрического титрования ванадия.

Мешалка магнитная.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:1, 1:9.

Кислота фенилантраниловая, раствор с массовой концентрацией 2 г/дм³; 0,2 г фенилантраниловой кислоты растворяют в 100 см³ воды, содержащей 0,2 г углекислого натрия.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75.

Мочевина по ГОСТ 6691-77, раствор с массовой концентрацией 300 г/дм³; свежеприготовленный.

Натрий азотистокислый по ГОСТ 4197-74, раствор с массовой концентрацией 40 г/дм³.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.

Натрий углекислый по ГОСТ 83-79.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172-76.

Железо металлическое восстановленное.

Титан электролитический.

Ванадия пятиокись, стандартные растворы А и Б.

Раствор А: 1,7852 г пятиокиси ванадия растворяют в 60 см³ раствора серной кислоты (1:9), приливают 5 см³ азотной кислоты, раствор кипятят до удаления окислов азота и нагревают до появления паров серной кислоты. Соли растворяют в 40 см³ воды, нагревают до появления паров серной кислоты, охлаждают и растворяют в 100 см³ воды при нагревании. Раствор переливают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, охлаждают, доливают до метки раствор серной кислоты (1:9) и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,001 г ванадия.

Раствор Б: 10 см³ раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают до метки раствор серной кислоты (1:9).

1 см³ раствора содержит 0,0001 г ванадия.

Соль закиси аммоний - железа двойная сернокислая (соль Мора) по ГОСТ 4208-72, растворы с концентрацией эквивалента 0,01; 0,025; 0,05 моль/дм³: 4; 10; 20 г соли Мора соответственно растворяют в 400 см³ воды, приливают 50 см³ серной кислоты, охлаждают, разбавляют водой до объема 1000 см³ и перемешивают.

Массовую концентрацию раствора соли Мора устанавливают по стандартному раствору ванадия: в три стакана вместимостью 250 см³ помещают 10 - 20 см³ стандартного раствора ванадия (раствор Б). Имитируют химический состав сплава добавлением соответствующего количества железа и электролитического титана и далее поступают, как указано в п. 3.1.

Массовую концентрацию раствора соли Мора (Т), выраженную в г/см³ ванадия, вычисляют по формуле

где m - масса ванадия во взятом стандартном растворе, г;

V - объем раствора соли Мора, израсходованный на титрование, см³.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

3.1. Титрование ванадия амперометрическим или потенциометрическим способами

Навеску ферротитана массой, указанной в табл. 1, растворяют в зависимости от массовой доли кремния в пробе одним из двух способов.

Таблица 1

Способ 1. При массовой доле кремния до 5 % навеску ферротитана помещают в стакан вместимостью 250 см³, приливают 20 см³ раствора серной кислоты 1:1 и растворяют при нагревании. Затем приливают небольшими порциями 5 см³ азотной кислоты, выпаривают до паров серной кислоты и охлаждают. Стенки стакана обмывают водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты.

Способ 2. При массовой доле кремния свыше 5 % навеску ферротитана помещают в платиновую чашку, смачивают водой, приливают 5 - 10 см³ раствора фтористоводородной кислоты.

Затем по каплям приливают 5 см³ азотной кислоты и нагревают до полного растворения. К раствору в чашке приливают 20 см³ раствора серной кислоты 1:1, выпаривают до паров серной кислоты и охлаждают. Стенки чашки обмывают водой и вновь выпаривают до паров серной кислоты. Охлаждают, приливают 50 см³ воды, нагревают до растворения солей и переносят в стакан вместимостью 250 см³.

Раствор, полученный способом 1 или 2, доводят в стакане водой до 100 - 120 см³. В стакан с исследуемым раствором погружают электроды, включают мешалку и устанавливают напряжение 0,9 В. Приливают раствор соли Мора с концентрацией эквивалента 0,05 моль/дм³ до полного восстановления хрома и ванадия. Затем добавляют по каплям раствор марганцовокислого калия до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1 - 2 мин.

Для восстановления избытка марганцовокислого калия добавляют по каплям раствор азотистокислого натрия до обесцвечивания раствора и немедленно приливают 7 см³ раствора мочевины.

Записывают начальное показание стрелки микроамперметра и титруют ванадий из микробюретки раствором соли Мора, концентрацию которого в зависимости от содержания ванадия определяют по табл. 1, прибавляя его небольшими порциями и отмечая показания прибора после каждого прибавления раствора.

По полученным данным строят кривую титрования в координатах: объем раствора соли Мора (ось абсцисс) - сила тока (ось ординат). При амперометрическом титровании точка эквивалентности находится в месте пересечения ветвей кривой титрования. При потенциометрическом титровании точку эквивалентности определяют в момент максимального скачка потенциала.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

3.2. Титрование ванадия с применением фенилантраниловой кислоты

Навеску ферротитана массой 2 г помещают в стакан вместимостью 250 см³, приливают 30 см³ раствора серной кислоты 1:1, умеренно нагревают до полного растворения, затем приливают 5 см³ азотной кислоты. Раствор выпаривают до паров серной кислоты и охлаждают. Стенки стакана ополаскивают водой и раствор вновь выпаривают до паров серной кислоты, охлаждают, приливают 70 см³ воды и нагревают до растворения солей. Осадок кремниевой кислоты отфильтровывают на фильтр средней плотности и промывают 8 - 10 раз горячей водой. Фильтрат сохраняют в конической колбе вместимостью 500 см³ (основной раствор).

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, озоляют и прокаливают при температуре 600 - 700 °С. После охлаждения осадок в тигле смачивают водой, приливают 3 - 5 капель раствора серной кислоты 1:1, 3 - 5 см³ 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 в колбе доводят водой до объема 150 см³, охлаждают, прибавляют 10 см³ раствора соли Мора с концентрацией эквивалента 0,05 моль/дм³. Затем для окисления ванадия прибавляют по каплям раствор марганцовокислого калия до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1 - 2 мин.

Для восстановления избытка марганцовокислого калия добавляют по каплям раствор азотистокислого натрия до обесцвечивания раствора и немедленно приливают 7 см³ раствора мочевины. Энергично перемешивают и приливают 20 см³ раствора серной кислоты 1:1. Раствор охлаждают, добавляют шесть капель раствора фенилантраниловой кислоты и медленно титруют раствором соли Мора, концентрацию которого в зависимости от массовой доли ванадия определяют по табл. 1, до перехода фиолетовой окраски раствора в желто-зеленую.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

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

где V - объем соли Мора, израсходованный на титрование ванадия, см³;

Т - массовая концентрация раствора соли Мора, выраженная в г/см³ ванадия;

m - масса навески ферротитана, г.

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

Таблица 2

(Измененная редакция, Изм. № 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 ванадия при длине волны 318,4 нм.

5.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный со всеми принадлежностями.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 и разбавленная 1:99.

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

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

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78.

Калий хлористый по ГОСТ 4234-77, раствор с массовой концентрацией 19 г/дм³.

Алюминий хлористый по ГОСТ 3759-75, раствор с массовой концентрацией 89 г/дм³.

Железо треххлористое по ГОСТ 4147-74.

Железо металлическое.

Раствор железа: 12,5 металлического железа или 60,5 г треххлористого железа растворяют в 100 см³ раствора соляной кислоты, окисляют 4 - 6 каплями азотной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³, доливают до метки водой и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,025 г железа.

Титан металлический.

Раствор титана: 12,5 г титана растворяют при нагревании в 250 см³ раствора соляной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³, доливают до метки раствором соляной кислоты и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,025 г титана.

Аммоний ванадиевокислый мета по ГОСТ 9336-75.

Ванадий металлический.

Стандартные растворы ванадия.

Раствор А: 1,0000 г ванадия растворяют в 20 см³ азотной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доливают до метки раствором азотной кислоты и перемешивают;

или 2,2980 г ванадиевокислого аммония в мерной колбе вместимостью 1 дм³ растворяют в растворе азотной кислоты, доливают до метки раствором азотной кислоты и перемешивают.

1 см³ раствора А содержит 0,001 г ванадия.

Раствор Б: 20,0 см³ раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают до метки раствором азотной кислоты и перемешивают.

1 см³ раствора Б содержит 0,0002 г ванадия.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

5.3. Проведение анализа

5.3.1. Навеску ферротитана массой 0,5 г растворяют в зависимости от содержания кремния в пробе одним из двух способов.

Способ 1. При массовой доле кремния до 5 % навеску ферротитана помещают в стакан вместимостью 250 см³, добавляют 10 см³ раствора соляной кислоты и 5 см³ азотной кислоты. После прекращения бурной реакции раствор нагревают до растворения пробы, затем добавляют 10 см³ раствора серной кислоты.

Способ 2. При массовой доле кремния свыше 5 % навеску ферротитана помещают в платиновую чашку, смачивают водой, добавляют 10 см³ раствора фтористоводородной кислоты и небольшими порциями 5 см³ азотной кислоты. После прекращения бурной реакции раствор нагревают до растворения пробы, затем добавляют 10 см³ раствора серной кислоты.

Раствор, полученный способом 1 или 2, выпаривают до паров серной кислоты, выпаривание продолжают еще в течение 5 мин, затем раствор охлаждают, добавляют 50 см³ воды и нагревают до растворения солей. После охлаждения раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, добавляют 10 см³ раствора хлористого калия или хлористого алюминия, доливают до метки водой и перемешивают (основной раствор). При необходимости раствор фильтруют через сухой фильтр средней плотности в сухой стакан, отбрасывая первые порции фильтрата.

При массовой доле ванадия свыше 1 % из основного раствора отбирают аликвотную часть 20 см³, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, добавляют 8 см³ раствора серной кислоты и 8 см³ раствора хлористого калия или хлористого алюминия, доливают до метки водой и перемешивают.

5.3.2. Для построения градуировочного графика при массовой доле ванадия до 1 % в восемь стаканов вместимостью по 250 см³ наливают по 2 см³ раствора железа и по 2 см³ раствора титана на каждые 10 % их содержания в навеске, добавляют по 5 см³ азотной и по 10 см³ раствора серной кислоты, затем в семь стаканов добавляют 1,0; 3,0; 6,0 см³ раствора Б:, далее 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 см³ раствора А, что соответствует 0,0002; 0,0006; 0,0012; 0,0020, 0,0030; 0,0040 и 0,0050 г ванадия.

При массовой доле ванадия свыше 1 % в шесть стаканов вместимостью по 250 см³ наливают по 0,4 см³ раствора железа и по 0,4 см³ раствора титана на каждые 10 % их содержания в навеске пробы, добавляют по 1 см³ азотной и по 10 см³ раствора серной кислоты, затем в пять стаканов добавляют 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и 3,0 см³ раствора А, что соответствует 0,0010; 0,0015; 0,0020; 0,0025 и 0,0030 г ванадия.

Все растворы выпаривают до паров серной кислоты, выпаривание продолжают еще в течение 5 мин, затем растворы охлаждают, добавляют по 50 см³ воды и нагревают до растворения солей. После охлаждения растворы переносят в мерные колбы вместимостью по 100 см³, добавляют по 10 см³ раствора хлористого калия или хлористого алюминия, доливают до метки водой и перемешивают.

5.3.3. Атомную абсорбцию ванадия измеряют в растворе пробы контрольного опыта и в растворах для построения градуировочного графика при длине волны 318,4 нм в пламени закись азота-ацетилен.

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

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

5.4. Обработка результатов

5.4.1. Массовую долю ванадия (V) в процентах вычисляют по формуле

где С - концентрация ванадия в анализируемом растворе или ее аликвотной части, найденная по градуировочному графику, г/см³;

V - объем анализируемого раствора, см³;

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

5.1 - 5.3, 5.3.1 - 5.3.3, 5.4, 5.4.1. (Введены дополнительно, Изм. № 1).

5.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности измерения массовой доли ванадия приведены в табл. 2.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

 

СОДЕРЖАНИЕ