ГОСТ 14657.2-96 Боксит. Методы определения диоксида кремния.

     ГОСТ 14657.2-96

(ИСО 6607-85)

Группа А39

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 БОКСИТ

 Методы определения диоксида кремния

 Bauxite. Methods for determination of silica content

МКС 73.060*

ОКСТУ 1711

Дата введения 1999-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом 99 "Алюминий", Всероссийским алюминиево-магниевым институтом (АО ВАМИ)

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 9 от 12 апреля 1996 г.)

За принятие проголосовали:

3 Приложение А настоящего стандарта представляет собой полный аутентичный текст международного стандарта ИСО 6607-85 "Алюминиевые руды. Определение содержания общего кремния. Комбинированный и спектрометрический методы"

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 17 декабря 1997 г. N 415 межгосударственный стандарт ГОСТ 14657.2-96 (ИСО 6607-85) введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1999 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 14657.2-78

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ

      1 Назначение и область применения

Настоящий стандарт распространяется на боксит и устанавливает методы определения кремния:

- комбинированный гравиметрический и фотометрический - при массовой доле диоксида кремния от 1% до 25%;

- дифференциальный фотометрический - при массовой доле диоксида кремния от 1,5% до 10%;

- фотометрический - при массовой доле диоксида кремния от 1% до 5%.

Комбинированный гравиметрический и спектрофотометрический метод по ИСО 6607-85 приведен в приложении А.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 83-79 Натрий углекислый. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3765-78 Аммоний молибденовокислый. Технические условия

ГОСТ 4147-74 Железо (III) хлорид 6-водный. Технические условия

ГОСТ 4199-76 Натрий тетраборнокислый 10-водный. Технические условия

ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 7172-76 Калий пиросернокислый. Технические условия

ГОСТ 9428-73 Кремний (IV) оксид. Технические условия

ГОСТ 10484-78 Кислота фтористоводородная. Технические условия

ГОСТ 10929-76 Водорода пероксид. Технические условия

ГОСТ 11293-89 Желатин. Технические условия

ГОСТ 14657.0-96 (ИСО 8558-85) Боксит. Общие требования к методам химического анализа

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 24363-80 Калия гидроокись. Технические условия

      3 Общие требования

Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 14657.0.

      4 Комбинированный гравиметрический и фотометрический метод

Метод основан на выделении кремниевой кислоты из солянокислого раствора после разложения боксита и определения диоксида кремния по разности масс до и после обработки фтористоводородной кислотой.

Бокситы гидраргиллитового минералогического состава разлагают смесью кислот, остальные бокситы - спеканием с углекислым натрием или сплавлением со смесью углекислого и тетраборнокислого натрия или пероксидом натрия, или гидроксидом калия.

В фильтрате определяют остаточный диоксид кремния фотометрическим методом, основанным на образовании комплексного соединения кремнемолибденовой гетерополикислоты и восстановлении ее аскорбиновой кислотой до кремнемолибденовой сини.

Влияние желатина устраняют окислением пероксидом водорода в присутствии железа. Деполимеризацию кремниевой кислоты производят нагреванием раствора с избытком гидроксида натрия.

4.1 Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

рН-метр.

Баня водяная.

Тигли платиновые вместимостью 32 см

.

Тигли циркониевые вместимостью 40 см

.

Тигли из стеклоуглерода вместимостью 50 см

.

Стаканы пластмассовые вместимостью 150 см

.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и растворы 1:9, 1:39 и с молярной концентрацией эквивалента 8 моль/дм

.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и растворы 1:1, 1:49.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Смесь кислот: 250 см

серной кислоты осторожно вливают в 1000 см

воды и после охлаждения приливают 625 см

соляной кислоты.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.

Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83.

Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199 (обезвоженный при 400 °С).

Смесь для сплавления N 1: смешивают углекислый натрий и тетраборнокислый натрий в соотношении 6:1 (по массе).

Смесь для сплавления N 2: смешивают углекислый натрий и тетраборнокислый натрий в соотношении 3:1 (по массе).

Натрия пероксид. Хранят в сухом месте. Применять реактив со следами агломерации не допускается.

Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, раствор с массовой долей 16%.

Калия гидроксид по ГОСТ 24363.

Водорода пероксид по ГОСТ 10929, раствор с массовой долей 3%.

Железо хлорное по ГОСТ 4147, раствор с массовой долей 2%.

Желатин пищевой по ГОСТ 11293, свежеприготовленный раствор с массовой долей 2%: 2 г желатина помещают в коническую колбу вместимостью 250 см

со 100 см

нагретой до 70 °С воды и растворяют желатин при нагревании, не доводя раствор до кипения.

Фенолфталеин, раствор в спирте с массовой долей 0,1%.

Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, раствор с массовой долей 5%. Раствор хранят в полиэтиленовом сосуде.

Кислота аскорбиновая, раствор с массовой долей 1%.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300.

Кремния двуокись по ГОСТ 9428.

Стандартные растворы диоксида кремния:

Раствор А: 0,2000 г тонко растертой и предварительно прокаленной 1 ч при температуре 1000 °С двуокиси кремния сплавляют в платиновом тигле с 5 г безводного углекислого натрия при температуре 900 °С 10-15 мин до получения прозрачного плава. Плав растворяют в воде при нагревании в платиновой, серебряной или никелевой чашке. Раствор охлаждают, переливают в мерную колбу вместимостью 1000 см

и доливают водой до метки. Раствор хранят в полиэтиленовом сосуде.

1 см

раствора А содержит 0,0002 г диоксида кремния.

Раствор Б: 10 см

раствора А разбавляют водой до метки в колбе вместимостью 500 см

и перемешивают. Раствор готовят перед применением.

1 см

раствора Б содержит 0,000004 г диоксида кремния.

Раствор-фон: готовят аналогично приготовлению растворов А и Б, но без диоксида

 кремния.

4.2 Проведение анализа

4.2.1 Разложение пробы

4.2.1.1 Разложение пробы сплавлением с углекислым и тетраборнокислым натрием

Навеску боксита массой 1 г помещают в платиновый тигель, тщательно смешивают с 3 г смеси для сплавления N 1 и сплавляют в муфельной печи при температуре 950 °С 20 мин.

После охлаждения тщательно обмывают водой наружные стенки тигля с плавом, помещают его в стакан вместимостью 250 см

, приливают 30-35 см

раствора соляной кислоты 1:1 и нагревают до полного разложения плава. Затем тигель вынимают из стакана, обмывают его водой и содержимое стакана выпаривают на песочной бане до влажных солей (нельзя выпаривать досуха). Далее анализ проводят, как указано в 4.2.2 и 4.2.3.

4.2.1.2 Разложение пробы спеканием с углекислым натрием

Навеску боксита массой 1 г помещают в платиновый тигель, тщательно смешивают с 1 г углекислого натрия и спекают при 1100 °С 20 мин.

Полученный спек высыпают в стакан вместимостью 250 см

, приливают 30-35 см

раствора соляной кислоты 1:1.

Остаток спека в тигле растворяют той же кислотой при нагревании, переносят раствор из тигля в стакан, растворяют и выпаривают, как указано в 4.2.1.1 и далее анализ проводят, как указано в 4.2.2 и 4.2.3.

4.2.1.3 Разложение пробы спеканием с пероксидом натрия

Навеску боксита массой 1 г помещают в сухой циркониевый тигель, добавляют 10 г пероксида натрия, тщательно перемешивают с помощью сухого металлического шпателя. Помещают тигель в муфельную печь, выдерживают 45 мин при температуре 480-500 °С. Извлекают тигель из печи, нагревают на горелке до расплавления спека (около 30 с). Продолжают нагрев плава 2 мин с перемешиванием круговыми движениями. Затем тщательно обмывают водой наружные стенки тигля с плавом, помешают в стакан вместимостью 250 см

, приливают 30 см

воды, добавляют 80-85 см

соляной кислоты, растворяют и выпаривают, как указано в 4.2.1.1, и далее проводят анализ как указано в 4.2.2 и 4.2.3.

4.2.1.4 Разложение пробы сплавлением с гидроксидом калия

Навеску боксита массой 1 г помещают в тигель из стеклоуглерода, добавляют 7 г гидроксида калия. Содержимое тигля перемешивают и сплавляют в муфельной печи при температуре 500 °С в течение 20 мин.

После охлаждения в тигель наливают воду и плав выщелачивают при нагревании. Содержимое тигля переливают в стакан, содержащий 50 см

раствора соляной кислоты 1:1 и 150 см

воды (содержимое стакана нагрето до кипения). Тщательно смывают стенки тигля водой, раствор присоединяют к основному раствору в стакане.

Наливают в тигель 2-3 см

раствора соляной кислоты 1:1 и выдерживают при нагревании несколько минут, чтобы полностью растворить остатки плава, осевшего на стенках тигля. Содержимое тигля вновь переводят в стакан. Раствор перемешивают и нагревают до полного растворения осадка. Содержимое стакана выпаривают на песчаной бане до влажных солей. Далее анализ проводят, как указано в 4.2.2 и 4.2.3.

4.2.1.5 Разложение пробы смесью кислот

Навеску боксита массой 1 г помещают в стакан вместимостью 400 см

, приливают 60 см

смеси кислот, 10 см

азотной кислоты, накрывают часовым стеклом и выпаривают содержимое стакана до выделения серного ангидрида.

Далее анализ проводят, как указано в 4.2.2 и 4.2.3.

4.2.2 Гравиметрическое определение диоксида кремния

Стакан с влажными солями, полученными по 4.2.1, снимают с бани, приливают 2 см

соляной кислоты, перемешивают, добавляют 5 см

раствора желатина, снова перемешивают и выдерживают раствор 5 мин. Затем добавляют 70-80 см

горячей воды, перемешивают, нагревают, не доводя до кипения, до полного растворения солей и через 2-3 мин фильтруют раствор через неплотный фильтр. Стенки стакана обмывают водой и промывают осадок на фильтре три-четыре раза горячим раствором соляной кислоты 1:49 и шесть-семь раз горячей водой. Фильтрат и промывные воды собирают в мерную колбу вместимостью 500 см

.

Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, озоляют при температуре 500 °С и прокаливают при температуре 1000 °С 40 мин, затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание и взвешивание повторяют до получения постоянной массы.

Осадок диоксида кремния в тигле смачивают несколькими каплями воды, прибавляют 2-3 капли серной кислоты, 5-6 см

фтористоводородной кислоты и выпаривают на песочной бане досуха.

Остаток прокаливают при температуре не ниже 950 °С 10 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Остаток после определения диоксида кремния сплавляют с 1 г пиросернокислого калия или натрия при 800 °С до получения прозрачного плава или с 1 г смеси для сплавления N 2 при температуре 1000 °С 5-10 мин. Плав после охлаждения растворяют в горячей воде, подкисленной несколькими каплями соляной кислоты. Раствор присоединяют к фильтрату и промывным водам, полученным после отделения кремниевой кислоты, доводят объем раствора в мерной колбе вместимостью 500 см

до метки водой, перемешивают и сохраняют для определения оксида алюминия, оксида железа (III), оксида кальция, оксида магния, диоксида титана, оксида фосфора (V) и оксида галлия.

Одновременно с анализом проводят контрольный опыт.

4.2.3 Фотометрическое определение остаточного диоксида кремния

4.2.3.1 От раствора после определения диоксида кремния гравиметрическим методом (4.2.2) отбирают аликвотную часть 10-20 см

, помещают в коническую колбу вместимостью 150 см

, разбавляют водой до 30 см

. Добавляют 2 см

раствора хлорного железа, 5 см

пероксида водорода, нагревают до кипения и кипятят 10 мин.

После охлаждения раствор переводят в пластмассовый стакан вместимостью 150 см

, добавляют 1 каплю фенолфталеина, нейтрализуют раствором гидроксида натрия и добавляют 4 см

избытка.

Нагревают на водяной бане при температуре 70 °С в течение 15 мин и охлаждают. Нейтрализуют раствором серной кислоты 1:9. Добавляют 7 см

раствора серной кислоты 1:39. С помощью раствора гидроксида натрия или раствора серной кислоты устанавливают рН раствора, равное 0,9-1,4 (контроль с помощью рН-метра).

Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см

, добавляют 5 см

молибденовокислого аммония, тщательно перемешивают и оставляют на 10 мин. При перемешивании приливают 25 см

раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 8 моль/дм

, обмывая ею стенки колбы, через 2-3 мин добавляют 10 см

аскорбиновой кислоты, доливают до метки водой и перемешивают.

Оптическую плотность испытуемого раствора измеряют через 30 мин на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре, учитывая, что максимум светопоглощения растворов соответствует длине волны 815 нм.

Раствором сравнения служит вода. Одновременно проводят контрольный опыт.

По оптической плотности испытуемого раствора с учетом контрольного опыта определяют массовую долю диоксида кремния по градуировочному г

рафику.

4.2.4 Построение градуировочного графика

В шесть пластмассовых стаканов вместимостью 150 см

отбирают пипеткой аликвотные части 0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0 и 25,0 см

стандартного раствора Б и 25, 20, 15, 10, 5 и 0 см

раствора-фона в соответствии с таблицей 1. В каждую колбу добавляют 1 каплю фенолфталеина, нейтрализуют раствором серной кислоты 1:9, добавляют 7 см

раствора серной кислоты 1:39 и далее с каждым стандартным раствором поступают, как указано в 4.2.3.

Таблица 1

Объем стандартного раствора Б диоксида кремния, см	Объем раствора-фона, см , г	Масса диоксида кремния в 100 см , г
0	25	0
5,0	20	0,00002
10,0	15	0,00004
15,0	10	0,00006
20,0	5	0,00008
25,0	0	0,00010

Раствором сравнения служит раствор, не содержащий кремния.

По полученным значениям оптических плотностей и известным массам диоксида кремния строят градуировочный график.

4.3 Обработка результатов

4.3.1 Массовую долю диоксида кремния

, %, вычисляют по формуле

,

где

- масса тигля с осадком до обработки фтористоводородной и серной кислотами, г;

- масса тигля с осадком после обработки фтористоводородной и серной кислотами, г;

- масса тигля с осадком контрольного опыта до обработки фтористоводородной и серной кислотами, г;

- масса тигля с осадком контрольного опыта после обработки фтористоводородной и серной кислотами, г;

- масса диоксида кремния, найденная по градуировочному графику, г;

- общий объем раствора, см

;

- объем аликвотной части раствора, см

;

- масса навески боксита

, г.

4.3.2 Результаты анализа рассчитывают до второго и округляют до первого десятичного знака.

4.3.3 Допускаемые расхождения результатов параллельных определений и результатов анализа не должны превышать значений, указанных в таблице 2.

Таблица 2

      5 Дифференциальный фотометрический метод

Метод основан на образовании окрашенного комплексного соединения кремнемолибденовой гетерополикислоты в результате реакции кремниевой кислоты с молибденовокислым аммонием с последующим восстановлением комплекса аскорбиновой кислотой и измерении оптической плотности испытуемых растворов по отношению к раствору, содержащему определенное количество диоксида кремния.

5.1 Аппаратура, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр или спектрофотометр.

Нейтральные стекла НС-8 толщиной 2, 3 и 4 мм.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 1:3.

Кислота серная по ГОСТ 4204, растворы с молярной концентрацией эквивалента 0,14 и 8 моль/дм

.

Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83.

Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199, обезвоженный при 400 °С.