Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 12523:2018 Quặng sắt - Xác định hàm lượng sắt kim loại

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12523:2018

ISO 16878:2016

QUẶNG SẮT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT KIM LOẠI - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ, SẮT (III) CLORUA

Iron ores - Determination of metallic iron content - Iron (III) chloride titrimetric method

Lời nói đầu

TCVN 12523:2018 hoàn toàn tương đương với ISO 16878:2016.

TCVN 12523:2018 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC102 Quặng sắt biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

QUẶNG SẮT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT KIM LOẠI - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ, SẮT (III) CLORUA

Iron ores - Determination of metallic iron content - Iron (III) chloride titrimetric method

CẢNH BÁO: Tiêu chuẩn này có thể liên quan đến các vật liệu, thao tác và thiết bị có tính nguy hại. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các vấn đề về an toàn liên quan đến việc sử dụng chúng. Trách nhiệm của người sử dụng tiêu chuẩn này là phải thiết lập các quy tắc phù hợp đảm bảo sức khỏe, an toàn và xác định các giới hạn cho phép trước khi sử dụng.

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp chuẩn độ để xác định hàm lượng sắt kim loại có trong quặng sắt hoàn nguyên.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho sắt kim loại có dải hàm lượng từ 57,5 % (khối lượng) đến 90,5 % (khối lượng).

CHÚ THÍCH: Thuật ngữ “sắt kim loại” có nghĩa là những dạng sắt không liên kết với oxy hoặc không ở dạng như pyrit.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 7149 (ISO 385), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Buret

TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Bình định mức

ISO 10835, Direct reduced iron and hot briquetted iron - Sampling and sample preparation (Sắt hoàn nguyên và sắt nóng đóng bánh - Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu)

ISO 11323, Iron ore and direct reduced iron - Vocabulary (Quặng sắt và sắt hoàn nguyên trực tiếp - Từ vựng)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu tại ISO 11323.

4  Nguyên tắc

Sắt ở trạng thái oxy hóa Fe⁰ có trong mẫu được ôxy hóa thành Fe⁺² do tác dụng với FeCl₃ theo phản ứng sau:

Fe⁰ + 2Fe⁺³ → 3Fe⁺²

Fe⁺² được chuẩn độ bằng dung dịch kali diclomat, sử dụng chất chỉ thị natri diphenylaminesulfonat.

5  Hóa chất, thuốc thử

Trong quá trình phân tích, chỉ sử dụng các hóa chất cấp phân tích được công nhận và nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.

5.1  Dung dịch sắt(III) clorua

Cho 250 g sắt(III) clorua hexahydrat vào bình dung tích 2 000 ml có chứa 600 ml nước và khuấy đều cho đến khi hòa tan hoàn toàn. Pha loãng bằng nước đến 1 L.

CHÚ THÍCH: Để FeCl₃ hòa tan tốt hơn, khuyến cáo sử dụng bể ổn nhiệt. Điều kiện lý tưởng là dung dịch hòa tan hoàn toàn của muối tạo thành dung dịch trong suốt.

5.2  Axit sulfuric, 1,84 g/ml.

5.3  Axit phosphoric, 1,7 g/ml.

5.4  Dung dịch hỗn hợp 15 % axit sulfuric/15 % axit phosphoric.

Cho 1 000 ml nước vào cốc 3 000 ml. Đặt cốc vào chỗ mát và vừa khuấy vừa cho từ từ 300 mL axit phosphoric (5.3). Để nguội. Vừa khuấy vừa cho từ từ 300 mL axit sulfuric (5.2) và để nguội. Pha loãng hỗn hợp này đến 2 000 ml kết hợp với khuấy. Bảo quản dung dịch trong chai polyetylen mật độ cao dung tích 2 000 ml hoặc bình chứa tương đương.

5.5  Natri diphenylaminesulfonat

Hòa tan 0,2 g bột natri diphenylaminesulfonat [C₆H₅NHC₆H₄SO₃Na] trong ít nước sau đó pha loãng đến 100 ml.

Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh màu nâu.

5.6  Dung dịch chuẩn kali diclomat, 0,016 67 mol/l

Sấy kali diclomat tại 150 °C trong 3 h. Lấy kali diclomat trong tủ sấy ra và để nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm hoặc silica gel. Đối với kali diclomat có độ tinh khiết tối thiểu 99,9 % (khối lượng) cân 9,808 g trên thìa cân và chuyển khối lượng đó vào bình định mức 2 000 ml. Cho 1 500 ml nước vào và hòa tan kali diclomat. Khi đã hòa tan hoàn toàn, làm đầy đến vạch mức và lắc đều.

5.7  Khí trơ, cacbon dioxit (CO­₂), argon (Ar) hoặc nitơ (N₂).

6  Thiết bị, dụng cụ

Các bình định mức một vạch loại A phù hợp các yêu cầu kỹ thuật của TCVN 7153 (ISO 1042) và các dụng cụ sau:

6.1  Cân phân tích, có khả năng cân chính xác đến 0,1 mg.

6.2  Bình tam giác, miệng rộng (500 ml).

6.3  Nút, nút vừa bình tam giác, có lỗ cho phép khí trơ đi qua cốc thử.

6.4  Máy khuấy từ, có thanh khuấy từ tính.

6.5  Ống đong, có dung tích thích hợp.

6.6  Burét có vạch mức, vạch A, phù hợp TCVN 7149 (ISO 385).

6.7  Thìa không từ tính.

7  Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu

Để phân tích, sử dụng mẫu phòng thử nghiệm cỡ hạt nhỏ hơn 160 μm đã lấy và chuẩn bị theo ISO 10835. Hạt mịn kim loại được sấy khô trong khí quyển trơ và bảo quản thích hợp trong bình chứa kín khí đã được sục bằng khí trơ khô để tránh sự ôxy hóa lại đối với mẫu thử.

Dùng dụng cụ không từ tính trộn kỹ mẫu phòng thử nghiệm. Dùng thìa không từ tính lấy các mẫu đơn, mỗi mẫu không ít hơn 25 g sao cho đảm bảo đại diện cho toàn bộ mẫu trong bình chứa. Khi lấy phần mẫu thử để phân tích, chú ý để mẫu tiếp xúc không khí trong thời gian ngắn. Sau khi cân khối lượng, đưa phần còn lại vào bình chứa, sục bằng khí trơ và bảo quản.

8  Cách tiến hành

8.1  Số lượng các phép xác định

Tất cả các phép xác định đều thực hiện hai lần. Nếu cần thiết, thực hiện các phép xác định tiếp theo phù hợp với lưu đồ nêu tại Phụ lục A.

8.2  Chuẩn bị các phần mẫu thử

Cân chính xác 0,200 0 g ± 0,005 0 g mẫu thử. Ghi lại khối lượng mẫu (m).

8.3  Xác định

Chuyển mẫu thử vào bình tam giác dung tích 500 ml và đóng nút bình lại. Đuổi không khí ra bằng cách sục dòng khí trơ có kiểm soát (khoảng 3 l/min) trong 5 min. Mở nút ra và cho 35 ml dung dịch sắt(III) clorua (5.1) vào bình. Cho vào một lượng nước vừa đủ ngập thanh khuấy (ít nhất 15 ml). Điều chỉnh dòng khí trơ đến khoảng 5 l/min và đóng nút bình lại.

CẢNH BÁO - Điều chỉnh dòng khí trơ khi bình không đóng nút. Việc điều chỉnh dòng khí trơ trong khi nút được lắp vào cốc có thể làm cho dung dịch bị đẩy ra khỏi cốc thử.

Khuấy dung dịch bằng thanh khuấy từ tính trong ít nhất 45 min vẫn duy trì dòng khí trơ.

Mở nút ra và cho 50 ml dung dịch axit sulfuric-axit phosphoric (5.4), 200 ml nước và 1 ml chất chỉ thị natri diphenylaminesulfonat (5.5).

Chuẩn độ dung dịch bằng kali dicromat (5.6). Điểm cuối đạt được khi giọt cuối chuẩn độ dung dịch chuyển sang màu tím đỏ bền.

Thực hiện phép thử trắng lặp lại với phép phân tích (các) mẫu quặng dưới cùng các điều kiện thử.

Thực hiện phép thử trắng theo đúng qui trình nhưng không có mẫu thử. Ghi lại thể tích chuẩn độ là V_o.

Phải tiến hành phép thử trắng đối với mỗi mẻ dung dịch sắt (III) clorua mới.

9  Biểu thị kết quả

9.1  Tính hàm lượng sắt kim loại

Xác định hàm lượng sắt kim loại của mẫu thử, Fe_(met), biểu thị bằng phần trăm khối lượng, theo Công thức (1):

trong đó

V  là thể tích kali dicromat tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ mẫu, tính bằng mililit;

V₀  là thể tích kali dicromat tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ mẫu trắng, tính bằng mililit;

m  là khối lượng mẫu thử, tính bằng gam;

3  là hệ số cân bằng hóa học theo phản ứng nêu tại Điều 4.

0,005 584 7  là bội số của khối lượng nguyên tử sắt.

9.2  Xử lý kết quả chung

9.2.1  Độ lặp lại và sai số cho phép

Độ chụm của phép phân tích này được biểu thị theo các giá trị sau:

- R_d = 0,349;

- P = 1,015;

- S_d = 0,123;

- S_L = 0,344.

trong đó

R_d  là giới hạn lặp lại độc lập;

P  là sai số cho phép giữa các phòng thử nghiệm;

S_d  là độ lệch chuẩn lặp lại độc lập;

S_L  là độ lệch chuẩn giữa các phòng thử nghiệm.

CHÚ THÍCH: Thông tin tham khảo thêm tại Phụ lục B.

9.2.2  Xác định kết quả phân tích

Khi đã tính được các kết quả lặp lại độc lập theo Công thức (1), so sánh với giới hạn lặp lại độc lập (R_d), sử dụng qui trình nêu tại Phụ lục A.

9.2.3  Độ chụm giữa các phòng thử nghiệm

Sử dụng độ chụm giữa các phòng thử nghiệm để xác định sự phù hợp giữa các kết quả do hai phòng thử nghiệm báo cáo. Giả sử cả hai phòng thử nghiệm đều thực hiện theo cùng qui trình như nêu tại 8.3.

Tính đại lượng sau:

trong đó

μ₁  là kết quả cuối cùng do phòng thử nghiệm 1 báo cáo;

μ₂  là kết quả cuối cùng do phòng thử nghiệm 2 báo cáo;

μ₁₂  là giá trị trung bình của tất cả các kết quả cuối cùng.

Nếu |μ₁ - μ₂| ≤ P thì các kết quả cuối cùng là phù hợp.

9.2.4  Kiểm tra độ đúng

Độ đúng của phương pháp phân tích có thể kiểm tra bằng cách áp chúng vào chất chuẩn chứng nhận (CRM) hoặc chất chuẩn (RM). Qui trình kiểm tra tương tự như nêu trên. Khi độ chụm đã được khẳng định, thì so sánh kết quả cuối cùng của phòng thử nghiệm với giá trị chuẩn hoặc chứng nhận, A_c. Có thể xảy ra hai trường hợp sau:

a) |μ_c - A_c| ≤ C, trong trường hợp này, chênh lệch giữa kết quả báo cáo và giá trị so sánh/chứng nhận là không đáng kể về mặt thống kê.

b) |μ_c - A_c| > C, trong trường hợp này, chênh lệch giữa kết quả báo cáo và giá trị so sánh/chứng nhận là đáng kể về mặt thống kê.

trong đó

μ_c  là kết quả cuối cùng của chất chuẩn chứng nhận;

A_c   là giá trị chuẩn/chứng nhận đối với CRM/RM;

C  là đại lượng phụ thuộc vào loại CRM/RM đã sử dụng.

Các chất chuẩn chứng nhận sử dụng cho mục đích này được chuẩn bị và chứng nhận theo TCVN 8245 (ISO Guide 35).

Tính đại lượng C theo Công thức (3):

trong đó

S_C  là độ lệch chuẩn của các giá trị trung bình phòng thử nghiệm (từng số liệu để tính độ lệch chuẩn là số liệu trung bình của từng phòng thử nghiệm chứng nhận) của CRM/RM;

N_C  là số lượng các phòng thử nghiệm chứng nhận;

n  là số lượng các phép xác định lặp lại thực hiện trên CRM/RM.

Đối với CRM chỉ được một phòng thử nghiệm chứng nhận, thì tính đại lượng C theo Công thức (4):

Nên tránh dùng loại CRM chỉ được một phòng thử nghiệm chứng nhận, trừ phi biết giá trị chứng nhận không có độ chệch .

9.2.5  Tính kết quả cuối cùng

Kết quả cuối cùng là giá trị trung bình số học của các giá trị phân tích được chấp nhận đối với mẫu thử hoặc cách khác là được xác định theo qui trình nêu tại Phụ lục A, tính đến bốn chữ số sau dấu phẩy và làm tròn đến hai chữ số sau dấu phẩy như sau:

a)  khi chữ số ở vị trí thứ ba sau dấu phẩy nhỏ hơn 5, thì bỏ đi và giữ nguyên chữ số thứ hai sau dấu phẩy;

b)  khi chữ số ở vị trí thứ ba sau dấu phẩy bằng 5 và chữ số ở vị trí thứ tư khác 0, hoặc khi chữ số ở vị trí thứ ba sau dấu phẩy lớn hơn 5 thì chữ số ở vị trí thứ hai được tăng lên một đơn vị;

c)  khi chữ số ở vị trí thứ ba sau dấu phẩy bằng 5 và chữ số ở vị trí thứ tư bằng 0, thì bỏ số 5 đi và chữ số ở vị trí thứ hai được giữ nguyên nếu là 0, 2, 4, 6 hoặc 8 và nó được tăng lên một đơn vị nếu là 1,3, 5, 7 hoặc 9.

10  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau;

a)  tên và địa chỉ của phòng thử nghiệm;

b)  ngày báo cáo thử nghiệm;

c)  viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa là TCVN 12523 (ISO 16878);

d)  các thông tin cần thiết để nhận dạng mẫu thử;

e)  kết quả của phép thử, lấy đến một chữ số sau dấu phẩy;

f)  tất cả các sự việc xảy trong quá trình xác định mà có thể gây ảnh hưởng đến các kết quả thử nghiệm, ví dụ, thời gian sấy, điểm cuối của quá trình chuẩn độ;

g)  tất cả các thao tác không được qui định trong tiêu chuẩn này hoặc được coi là tùy chọn;

h)  tham chiếu đến các hoạt động đánh giá xác nhận.

Phụ lục A

(quy định)

Sơ đồ qui trình chấp nhận các giá trị phân tích đối với các mẫu thử

CHÚ THÍCH: R_d là giới hạn lặp lại độc lập, xác định tại 9.2.1.

Hình A.1 - Lưu đồ qui trình chấp nhận các kết quả thử