ГОСТ 17001.4-86. Ферросиликоцирконий. Методы определения циркония

(утв. Постановлением Госстандарта СССР от 24.11.1986 № 3512)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ФЕРРОСИЛИКОЦИРКОНИЙ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЯ

Ferrosilicozirconium. Methods for determination of zirconium

ГОСТ 17001.4-86

до 1 января 1998 года

Разработан Министерством черной металлургии СССР.

Исполнители: Н.П. Поздеев, Н.А. Чирков, В.Л. Зуева, Г.И. Гусева, В.П. Глухова.

Внесен Министерством черной металлургии СССР.

Член Коллегии В.Г. Антипин.

Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический и комплексонометрический методы определения циркония в ферросиликоцирконии при массовой доле его от 15 до 70%.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 13020.0-75.

1.2. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде тонкого порошка с размером частиц, проходящих через сито с сеткой № 016 по ГОСТ 6613-73.

2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД С ПРИМЕНЕНИЕМ МИНДАЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

2.1 Сущность метода

Метод основан на осаждении циркония миндальной кислотой в растворе соляной кислоты с молярной концентрацией 2,5 моль/дм3. Образующийся осадок миндальнокислого циркония — Zr (C_{6}H_{5}CHOHCOO)_{4} прокаливают по двуокиси циркония и взвешивают.

2.2 Реактивы и растворы

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:50.

Кислота фтористо-водородная по ГОСТ 10484-78.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

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

Кислота миндальная, раствор с массовой концентрацией 150 г/дм3.

Промывная жидкость: 50 г миндальной кислоты растворяют в 1 дм3 соляной кислоты (1:50).

2.3 Проведение анализа

Навеску ферросиликоциркония массой 0,5 г при массовой доле циркония до 30% или 0,2 г при массовой доле циркония свыше 30% помещают в платиновую чашку или чашку из стеклоуглерода, приливают 5 см3 воды, 5 см3 азотной кислоты, добавляют по каплям фтористо-водородную кислоту до растворения основной массы навески, прикрыв чашку крышкой из пластмассы, и еще 5 см3 фтористо-водородной кислоты.

Чашку помещают на плиту и нагревают до полного растворения навески. Затем приливают 10 см3 раствора серной кислоты и выпаривают содержимое чашки досуха. Стенки чашки обмывают водой и снова выпаривают досуха.

Содержимое чашки охлаждают, приливают 30 см3 соляной кислоты и растворяют соли при нагревании. Полученный раствор переносят в стакан вместимостью 400 см3, стенки чашки обмывают небольшим количеством воды, собирая промывные воды в тот же стакан и нагревают до 80°С. Если раствор мутный, то проводят нагревание до получения прозрачного раствора.

При наличии нерастворимого остатка его отфильтровывают на плотный фильтр, содержащий небольшое количество фильтробумажной массы, и промывают 10 — 12 раз горячей соляной кислотой (1:50), фильтр с остатком отбрасывают.

Затем при перемешивании тонкой струей прибавляют 75 см3 раствора миндальной кислоты. Общий объем раствора должен быть около 150 см3. Осадок миндальнокислого циркония выдерживают при 80 — 85 °С в течение 40 мин, периодически перемешивая. Для лучшего отстаивания раствор с осадком выдерживают до полного охлаждения при комнатной температуре (можно оставить до следующего дня).

Осадок отфильтровывают на плотный фильтр, содержащий небольшое количество беззольной фильтробумажной массы. Фильтр с осадком промывают 12 — 15 раз промывной жидкостью. Для проверки фильтрата на полноту осаждения циркония его оставляют на 12 ч.

При выпадении осадка его дополнительно отфильтровывают на плотный фильтр и промывают промывной жидкостью.

Фильтры с основным и дополнительным осадком объединяют, помещают во взвешенный платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 1000 — 1100 °С до постоянной массы. Тигель охлаждают и взвешивают.

2.4 Обработка результатов

2.4.1 Массовую долю циркония (X) в процентах вычисляют по формуле

X = \frac{(m_{1} - m_{2})0,7403 \cdot 100}{m} ,

где m_{1} — масса осадка двуокиси циркония, г;

m_{2} — масса осадка в контрольном опыте, г;

0,7403 — коэффициент пересчета двуокиси циркония на цирконий;

m — масса навески, г.

2.4.2. Абсолютные расхождения результатов параллельных определений не должны превышать допускаемых значений, указанных в таблице

Массовая доля циркония, %	Абсолютные допускаемые расхождения, %
От 15,0 до 30,0 включ. Св. 30,0 « 50,0 » « 50,0 » 70,0 «»	0,4 0,5 0,6

3. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

3.1.Сущность метода

Метод основан на прямом титровании цирконил-иона ( ZrO^{2 +} ) раствором трилона Б в горячем растворе соляной кислоты с массовой концентрацией 2 моль/дм3 в присутствии индикатора ксиленолового оранжевого.

Влияние трехвалентного железа устраняют восстановлением его двухлористым оловом.

Алюминий и титан в количествах, содержащихся в ферросиликоцирконии, определению циркония не мешают.

3.2 Реактивы и растворы

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:5, 1:50 и раствор с молярной концентрацией 6 моль/дм3.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.

Кислота фтористо-водородная по ГОСТ 10484-78.

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

Кислота миндальная, раствор с массовой концентрацией 150 г/дм3.

Промывная жидкость: 50 г миндальной кислоты растворяют в 1 дм3 соляной кислоты (1:50).

Олово двухлористое 2-водное по ГОСТ 36-78, раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3: 50 г двухлористого олова растворяют в 100 см3 соляной кислоты, разбавляют водой до 1 дм3 и перемешивают.

Натрий хлористый по ГОСТ 4233-77.

Индикатор ксиленоловый оранжевый.

Смесь индикаторная: 1 г ксиленолового оранжевого растирают с 50 г хлористого натрия.

Аммиак водный по ГОСТ 3760-79.

Циркония хлорокись (цирконил хлористый).

Стандартный раствор циркония: 3,533 г хлористого цирконила растворяют в 100 см3 соляной кислоты с молярной концентрацией 6 моль/дм3. Раствор переливают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, доливают до метки этой же кислотой и перемешивают.

Массовая концентрация циркония равна 0,001 г/см3.

Допускается стандартный раствор готовить из металлического циркония.

Массовую концентрацию циркония в стандартном растворе проверяют гравиметрическим методом. Для этого аликвотную часть стандартного раствора 50 см3 помещают в стакан вместимостью 400 см3, прибавляют 30 см3 соляной кислоты и нагревают до 80 °С. Затем при перемешивании тонкой струей прибавляют 75 см3 раствора миндальной кислоты. Общий объем раствора должен быть около 150 см3. Раствор с осадком миндальнокислого циркония выдерживают при 80 — 85 °С в течение 40 мин, периодически перемешивая. Для лучшего отстаивания раствор с осадком выдерживают до полного охлаждения при комнатной температуре (лучше оставить на 12 ч).

Осадок отфильтровывают на плотный фильтр, содержащий небольшое количество беззольной фильтробумажной массы, и промывают фильтр с осадком 12 — 15 раз промывной жидкостью.

Фильтр с осадком помещают во взвешенный тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 1000 — 1100 °С до постоянной массы, после чего тигель охлаждают и взвешивают.

Массовую концентрацию раствора циркония, (c), выраженную в г/см3, вычисляют по формуле

c = \frac{m \cdot 0,7403}{V} ,

где m — масса двуокиси циркония, г;

V — объем стандартного раствора, взятый для определения, см3;

0,7403 — коэффициент пересчета двуокиси циркония на цирконий.

Соль динатриевая этилендиамин — N, N, N', N'-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652-73, раствор с молярной концентрацией 0,025 моль/дм3: 9,306 г трилона Б растворяют в 300 см3 воды в присутствии нескольких капель аммиака. Раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 дм3. Фильтр промывают 2 — 3 раза водой и отбрасывают. Раствор доливают до метки водой и перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовой посуде.

Устанавливают массовую концентрацию раствора трилона Б, выраженную в г/см3 циркония. Для этого аликвотную часть стандартного раствора циркония 50 см3 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, прибавляют 10 см3 серной кислоты (1:4), выпаривают до выделения обильных паров серной кислоты и охлаждают. Прибавляют 70 см3 соляной кислоты (1:5), нагревают до кипения и кипятят в течение 1 — 2 мин. Затем прибавляют 0,02 г индикаторной смеси и горячий раствор титруют раствором трилона Б до перехода окраски из розовой в лимонно-желтую.

Массовую концентрацию раствора трилона Б ( c_{1} ), выраженную в г/см3 циркония, вычисляют по формуле

c_{1} = \frac{m}{V} ,

где m — масса циркония в аликвотной части стандартного раствора, г;

V — объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование стандартного раствора циркония, см3.

3.3 Проведение анализа

3.3.1. Навеску ферросиликоциркония массой 0,2 г помещают в платиновую чашку или чашку из стеклоуглерода, приливают 5 см3 воды, 5 см3 азотной кислоты, а затем по каплям добавляют фтористо-водородную кислоту до растворения основной массы навески, прикрыв чашку крышкой из пластмассы, и еще 5 см3 фтористо-водородной кислоты в избыток. Чашку помещают на плиту и нагревают до полного растворения навески. Затем приливают 10 см3 серной кислоты (1:1) и выпаривают до обильных паров серной кислоты в течение 10 мин.

Чашку охлаждают, стенки чашки обмывают водой и вновь выпаривают раствор до выделения паров серной кислоты в течение 10 мин. Чашку охлаждают, приливают 30 — 40 см3 воды и нагревают до растворения солей. Затем раствор переносят в коническую колбу вместимостью 250 см3. Обмывают стенки чашки водой несколько раз, собирая промывные воды в ту же колбу. Раствор кипятят в течение 1 — 2 мин.

После этого раствор охлаждают, осаждают цирконий аммиаком, прибавляя его до прекращения выделения осадка, и еще 5 — 10 см3 в избыток. Раствор нагревают до кипения и кипятят в течение 3 — 5 мин. Осадку дают отстояться, а затем отфильтровывают на фильтр средней плотности и промывают 6 — 8 раз горячей водой с несколькими каплями аммиака. Осадок растворяют в горячей соляной кислоте (1:5), собирая раствор в колбу вместимостью 250 см3, в которой проводилось осаждение гидроксидов аммиаком. Общий объем раствора должен быть не более 70 см3.

Раствор нагревают до полного растворения осадка гидроксидов и кипятят в течение 1 — 2 мин. Для восстановления трехвалентного железа прибавляют по каплям раствор двухлористого олова до исчезновения желтой окраски. Затем прибавляют 0,015 — 0,020 г смеси индикатора и снова нагревают раствор до кипения.

Горячий раствор медленно по каплям титруют раствором трилона Б до перехода окраски раствора из розовой в лимонно-желтую. (Перед концом титрования раствор можно подогреть).

3.4 Обработка результатов

3.4.1 Массовую долю циркония (X) в процентах вычисляют по формуле

X = \frac{c \cdot V \cdot 100}{m} ,

где c — массовая концентрация трилона Б, выраженная в г/см3 циркония;

---