ГОСТ 21600.4-83 (СТ СЭВ 3611-82). Феррохром. Метод определения фосфора
(введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 28.04.1983 № 2122)
(ред. от 20.09.1988)
от 28 апреля 1983 г. № 2122
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Ferrochrome. Method for the determination of phosphorus
(СТ СЭВ 3611-82)
ОКСТУ 0809
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 апреля 1983 г. № 2122 срок действия установлен с 01.07.1984 до 01.07.1989.
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический метод определения в феррохроме фосфора (при массовой доле фосфора от 0,005 до 0,06%).
Метод основан на растворении феррохрома в кислотах, отгонке хрома в виде хлористого хромила, образовании фосфорно-молибденовой гетерополикислоты, восстановлении ее в солянокислой среде ионами двухвалентного железа в присутствии солянокислого гидроксиламина или хлорно-сернокислой среде аскорбиновой кислотой в присутствии сурьмяновиннокислого калия до комплексного соединения, окрашенного в синий цвет.
Фосфор отделяют аммиаком с суммой гидроокисей металлов.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3611-82.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1 Общие требования к методу анализа — по ГОСТ 27349-87.
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
1.2. Лабораторная проба — по ГОСТ 24991-81 с дополнениями, указанными в табл. 1.
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
| Таблица 1 | |
| Группа феррохрома по ГОСТ 4757-79 | Приготовление пробы |
| Низкоуглеродистый, среднеуглеродистый и азотированный с массовой долей азота менее 4% Стружка толщиной 0,1 — 0,2 мм, размельченная в агатовой ступке до крупности частиц, проходящих через сито с сеткой № 1,6 по ГОСТ 6613-86 | |
| (в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198) | Углеродистый и азотированный с массовой долей азота 4% и более |
| Тонкий порошок с размером частиц, проходящих через сито с сеткой № 008 по ГОСТ 6613-86 (в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198) | |
2. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ
Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77 и разбавленная 1:3, 1:20 и 1:50.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77 и разбавленная 1:1.
Кислота соляная плотностью 1,105 г/см3: 560 см3 соляной кислоты разбавляют водой до метки в мерной колбе вместимостью 1 дм3.
Кислота азотная по ГОСТ 4461-77.
Кислота фтористо-водородная по ГОСТ 10484-78.
Кислота хлорная плотностью 1,53 или 1,67 г/см3.
Аммиак водный по ГОСТ 3760-79 и разбавленный 1:100.
Натрий углекислый по ГОСТ 83-79 и раствор с массовой концентрацией 10 г/дм3.
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
Квасцы железоаммонийные по ГОСТ 4205-77, раствор: 100 г железоаммонийных квасцов помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, растворяют в 200 см3 раствора серной кислоты (1:20), доливают до метки этим же раствором серной кислоты и перемешивают.
Гидроксиламин солянокислый по ГОСТ 5456-79, раствор с массовой концентрацией 200 г/дм3.
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
Калий сурьмяновиннокислый, раствор с массовой концентрацией 1,5 г/дм3.
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
При отсутствии реактива его можно приготовить следующим образом: 28,2 г кислого виннокислого калия растворяют при кипячении в 600 см3 воды. Добавляют небольшими порциями 14,6 г окиси сурьмы ( Sb_{2}O_{3} ). В случае получения непрозрачного раствора, его отфильтровывают. Раствор охлаждают до температуры 0 — 5 °С и выдерживают при этой температуре в течение 2 — 3 мин. Затем полученные кристаллы отфильтровывают через плотный стеклянный фильтр и высушивают при температуре 100 °С.
Натрий сернистокислый пиро, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм3.
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
Кислота аскорбиновая, свежеприготовленный раствор с массовой концентрацией 20 г/дм3.
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962-67.
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765-78 и раствор с массовой концентрацией 50 г/дм3.
(в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)
В случае необходимости молибденовокислый аммоний перекристаллизовывают: 250 г молибденовокислого аммония растворяют в 400 см3 воды при нагревании до температуры 80 °С. Раствор фильтруют через плотный фильтр, охлаждают до комнатной температуры, приливают 300 см3 спирта, перемешивают и через 1 ч осадок под вакуумом отфильтровывают на фильтр средней плотности, помещенный в воронку Бюхнера. Осадок промывают 2 — 3 раза этиловым спиртом и высушивают на воздухе.
Калий фосфорнокислый, однозамещенный по ГОСТ 4198-75.
Раствор А: 0,4394 г фосфорнокислого калия, предварительно высушенного при температуре 105 °С, растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм3 примерно в 200 см3 воды, затем раствор доливают до метки водой и перемешивают.
Массовая концентрация фосфора в растворе А равна 0,0001 г/см3.
Раствор Б: 10 см3 раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают.
Массовая концентрация фосфора в растворе Б равна 0,00001 г/см3.
Раствор готовят перед применением.
Реактивная смесь: 1,74 г молибденовокислого аммония растворяют в 100 см3 воды, приливают 20 см3 серной кислоты. Раствор охлаждают и доливают до 250 см3 водой.
3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА
3.1. Навеску феррохрома массой 0,5 г помещают в стакан вместимостью 400 см3, приливают 5 см3 азотной кислоты, 40 см3 свежеприготовленной серной кислоты (1:3) и растворяют при умеренном нагревании в течение 10 — 15 мин. Не обращая внимания на неполное растворение навески, приливают 60 см3 хлорной кислоты и выпаривают до выделения обильных паров хлорной кислоты и образования кристаллов хромового ангидрида.
Для удаления основной массы хрома прибавляют по каплям соляную кислоту и отгоняют хром в виде красно-бурых паров хлористого хромила. Соляную кислоту прибавляют до тех пор, пока раствор не окрасится в зеленый цвет, что свидетельствует о восстановлении хрома.
Раствор снова нагревают до окисления хрома и вновь отгоняют прибавлением соляной кислоты. Эту операцию повторяют несколько раз до приобретения раствором слабо-желтой окраски, что свидетельствует об удалении основной массы хрома.
Соли растворяют при нагревании в 100 — 150 см3 воды. Нерастворимый остаток отфильтровывают на фильтр средней плотности, содержащий небольшое количество фильтробумажной массы, и промывают 8 — 10 раз серной кислотой (1:50) и 5 — 6 раз горячей водой. Фильтрат сохраняют.
Фильтр с остатком помещают в платиновый тигель, озоляют, прокаливают при температуре 600 — 700 °С. Охладив тигель, остаток смачивают 2 — 3 каплями воды, прибавляют 2 — 3 капли серной кислоты, 3 — 5 см3 фтористо-водородной кислоты и выпаривают досуха. Остаток прокаливают при температуре 600 — 700 °С, охлаждают, прибавляют 1 г углекислого натрия и сплавляют при температуре 950 °С. Полученный плав выщелачивают в стакане вместимостью 150 см3 в 50 см3 горячей серной кислоты (1:50) и присоединяют к основному раствору.
К объединенному раствору объемом 150 — 200 см3 прибавляют 5 см3 раствора железоаммонийных квасцов и осторожно нейтрализуют аммиаком до полного выпадения в осадок гидроокисей металлов и добавляют 5 см3 аммиака. Осадок гидроокисей, содержащий фосфор, отфильтровывают на фильтр средней плотности и промывают осадок на фильтре 8 — 10 раз горячим раствором аммиака.
Осадок смывают в стакан, в котором проводилось осаждение, и растворяют в 30 см3 горячей соляной кислоты (1:1), фильтр промывают 3 — 4 раза тем же раствором соляной кислоты, 6 — 8 раз водой и собирают фильтрат в тот же стакан. Раствор выпаривают до объема около 60 см3, охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой, перемешивают и фильтруют в сухой стакан вместимостью 100 см3 через сухой фильтр, отбрасывая первые порции фильтрата.
3.2. При применении в качестве восстановителя раствора соли двухвалентного железа в присутствии солянокислого гидроксиламина в два стакана или в две колбы вместимостью по 100 см3 помещают по 25 см3 фильтрата. При непрерывном перемешивании прибавляют аммиак до образования небольшого устойчивого осадка гидроокиси железа, который растворяют, добавляя осторожно по каплям при перемешивании раствор соляной кислоты плотностью 1,105 г/см3, не допуская его избытка.
К прозрачным растворам прибавляют по 10 см3 раствора солянокислого гидроксиламина и нагревают (не доводя до кипения) до исчезновения желтой окраски растворов. Если растворы сохраняют желтоватую окраску, то добавляют по 2 — 3 капли раствора аммиака. При появлении мути добавляют по 2 — 3 капли раствора соляной кислоты плотностью 1,105 г/см3. Обесцвеченные растворы охлаждают и переливают в мерные колбы вместимостью по 100 см3.
В одну из мерных колб приливают 10 см3 раствора соляной кислоты плотностью 1,105 г/см3, по каплям перемешивая 8 см3 раствора молибденовокислого аммония и после перемешивания в течение 1 — 1,5 мин раствор доливают водой до метки и снова перемешивают.
Раствор второй мерной колбы служит раствором сравнения. К нему добавляют все реактивы за исключением раствора молибденовокислого аммония.
Через 10 мин измеряют оптическую плотность растворов на спектрофотометре или фотоэлектроколориметре при длине волны от 650 до 900 нм. Одновременно проводят контрольный опыт.
Массовую долю фосфора находят по градуировочному графику или методом сравнения по стандартным образцам феррохрома, близким по составу к анализируемому феррохрому и проведенным через все стадии анализа.
3.2.1 Построение градуировочного графика
В шесть из семи мерных колб, вместимостью по 100 см3 каждая, помещают 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 6,0 и 8,0 см3 стандартного раствора Б. В седьмую колбу стандартный раствор не наливают.
В каждую колбу приливают по 25 см3 воды, по 4 см3 раствора железоаммонийных квасцов, растворы нейтрализуют аммиаком до выпадения гидроокиси металлов и далее анализ ведут как указано в п. 3.2.
Раствором сравнения служит раствор, не содержащий стандартного раствора фосфора.
3.3. При применении в качестве восстановителя раствора аскорбиновой кислоты в присутствии калия сурьмяновиннокислого в стакан вместимостью 100 см3 отбирают аликвотную часть фильтрата согласно табл. 2, приливают 1 см3 хлорной кислоты и нагревают до выделения паров хлорной кислоты.
| Массовая доля фосфора, % | Объем аликвотной части фильтрата, см3 |
|---|---|
| От 0,005 до 0,01 включ. | 25 |
| Св. 0,01 « 0,02 » | 20 |
| « 0,02 » 0,06 «» | 10 |
Соли растворяют в 20 см3 воды, приливают 5 см3 раствора пиросернистокислого натрия и кипятят в течение 2 — 3 мин. Раствор охлаждают, приливают 5 см3 реактивной смеси, 10 см3 раствора аскорбиновой кислоты и 1 см3 раствора сурьмяновиннокислого калия. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают до метки водой и перемешивают. Через 10 мин измеряют оптическую плотность раствора при длине волны от 670 до 750 нм или от 800 до 900 нм, обеспечивающей наибольшую чувствительность определения фосфора. Раствором сравнения служит вода. Одновременно проводят контрольный опыт.
Массовую долю фосфора находят по градуировочному графику или методом сравнения по стандартным образцам феррохрома, близким по составу к анализируемому феррохрому и проведенным через все стадии анализа.
3.3.1 Построение градуировочного графика
В шесть из семи стаканов вместимостью по 100 см3 отбирают 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 6,0 см3 стандартного раствора Б. В седьмой стакан стандартный раствор не наливают. В каждый стакан прибавляют по 1 см3 хлорной кислоты, выпаривают растворы до паров хлорной кислоты и далее поступают как указано в п. 3.3.
Раствором сравнения служит раствор, не содержащий стандартного раствора фосфора.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Массовую долю фосфора ( X ) в процентах, определенную методом градуировочных графиков, вычисляют по формуле
X = \frac{m_{1} - m_{2}}{m} \cdot 100 , (1)
где m_{1} — масса фосфора в анализируемом растворе, найденная по градуировочному графику, г;
m_{2} — масса фосфора в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г;
m — масса навески, соответствующая аликвотной части анализируемого раствора, г.
4.2 Массовую долю фосфора ( X_{1} ) в процентах, определенную методом сравнения, вычисляют по формуле
X_{1} = \frac{c(D - D_{2})}{D_{1} - D_{2}} , (2)
где c — массовая доля фосфора в стандартном образце, %;
D — оптическая плотность анализируемого раствора феррохрома;
D_{1} — оптическая плотность раствора стандартного образца;
4.3. Нормы точности и нормативы контроля точности массовой доли фосфора приведены в табл. 3.
(п. 4.3 в ред. Изменения № 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 20.09.1988 № 3198)