Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1673:1986 Quặng sắt-Phương pháp xác định hàm lượng crom

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 1673 – 86

QUẶNG SẮT

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CROM

Iron ores

Method for determination of chrome content

Tiêu chuẩn này thay thế cho TCVN 1673 – 75.

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp phân tích để xác định hàm lượng crom trong quặng sắt. Đối với hàm lượng crom từ 0,01 đến 0,5% sử dụng phương pháp so màu, còn khi hàm lượng crom lớn hơn 0,5% sử dụng phương pháp chuẩn độ.

1. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Mẫu để xác định hàm lượng crom được chuẩn bị theo TCVN 1664 – 86.

1.2. Nước cất dùng trong tiêu chuẩn này phải phù hợp với TCVN 2117 – 77.

1.3. Các thuốc thử dùng trong tiêu chuẩn này phải là loại <TKHH> hoặc <TKPT>

2. PHƯƠNG PHÁP SO MÀU

2.1. Nguyên tắc của phương pháp

Nung chảy mẫu và tách crom khỏi các nguyên tố khác bằng hỗn hợp natri cacbonat và natri nitrat hay hỗn hợp natri cacbonat và natri peoxit. So màu phức tím đỏ của crom (VI) với diphenylcacbazit trong dung dịch axit sunfuric.

2.2. Thiết bị và thuốc thử

Lò nung có nhiệt độ nung nóng tối đa không thấp hơn 1000 ºC;

Cân phân tích có độ chính xác đến 0,0002 g;

Máy so màu quang điện;

Natri peoxit;

Natri nitrat;

Natri cacbonat khan;

Hỗn hợp nung chảy: trộn natri nitrat và natri cacbonat theo tỷ lệ 1:30;

Kali pemanganat, dung dịch 25 và 5g/l;

Axit sunfuric, dung dịch 6N;

Axit axetic;

Rượu etylic;

Diphenylcacbazit, dung dịch 1g/l: hòa tan 0,1 diphenylcacbazit trong 10 ml axit axetic, thêm 90 ml rượu etylic và lắc đều.

Kali bicromat;

Dung dịch chuẩn crôm;

Dung dịch A: hòa tan 0,2829 g kali bicromat đã được sấy khô ở 180 – 200 ºC đến khối lượng không đổi trong 200 ml nước. Chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 1000 ml, định mức bằng nước và lắc đều, 1 ml dung dịch A chứa 0,1 mg crôm.

Dung dịch B: lấy 25 ml dung dịch A vào bình định mức dung tích 500 ml, định mức bằng nước và lắc đều, 1 ml dung dịch B chứa 0,005 mg crom;

Phenolplatein, dung dịch 1g/l trong rượu etylic;

Giấy lọc được chuẩn bị như sau: tẩm giấy lọc thường bằng dung dịch kali pemanaganat 5g/l, sau đó rửa bằng nước đến mất màu hồng.

2.2. Cách tiến hành

2.2.1. Tùy theo hàm lượng crom, cân khối lượng mẫu như ở bảng 1.

Để phá mẫu sử dụng một trong hai cách sau:

a) Cân mẫu vào chén sứ cao nhôm hay chén platin, thêm vào 3 – 4 g hỗn hợp nung chảy tùy theo lượng cân mẫu thử, nung mẫu ở nhiệt độ 980 ± 20 ºC trong thời gian 45 phút.

b) Lấy 3 g natri cacbonat vào chén niken, cân mẫu vào chén và thêm vào 3g natri peoxit. Nung mẫu trong lò nung đến chảy hoàn toàn khối nung chảy và nung tiếp ở nhiệt độ 700 ± 20 ºC trong 3 phút.

Bảng 1

2.2.2. Đặt chén sau khi đã để nguội vào cốc dung tích 250 ml, thêm 30 – 50 ml nước nóng và để yên cho khối nung chảy tan rửa hết. Rửa chén bằng nước, đun sôi nhẹ trong 30 phút, để nguội, chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 250 ml, định mức bằng nước, lắc đều và lọc khô.

Lấy thể tích dung dịch phân tích (tương ứng với bảng 1) vào cốc dung tích 100 ml, thêm nước đến 30 ml, 1 giọt chỉ thị phenolphlatein và sau đó dung dung dịch axit sunfuric 6N trung hòa đến mất màu hồng của dung dịch và cho dư 0,5 ml nữa. Đun sôi dung dịch để đuổi khí cacbonic. Nếu khi đó tách ra kết tủa silic dioxit thì lọc dung dịch qua giấy lọc (đã được chuẩn bị ở 2.2) và rửa vài lần bằng nước để thể tích dung dịch cuối cùng không vượt quá 70 ml. Chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 100 ml; thêm 2 ml dung dịch axit sunfuric 6N, lắc đều, thêm tiếp 5 ml dung dịch diphenylcacbazit, định mức bằng nước và lắc đều.

2.2.3. Sau 10 phút đo mật độ quang của dung dịch ở bước song 520 – 550 ngắn mạch. Dùng dung dịch so sánh là nước cất. Đồng thời tiến hành thí nghiệm trắng để hiệu chỉnh kết quả.

2.2.4. Xây dựng đường chuẩn: lấy 1; 2; 3; 4; 5 và 6 ml dung dịch chuẩn B, tương ứng 0,005, 0,0010, 0,015, 0,020 và 0,030 mg crom vào bình định mức dung tích 100 ml, thêm nước đến 50 ml, thêm tiếp 3 ml dung dịch axit sunfuric 6N, 5 ml dung dịch diphenylcacbazit, định mức bằng nước và lắc đều. Đo mật độ quang của dung dịch như điều 2.2.3.

2.3. Tính kết quả

2.3.1. Hàm lượng crom (X) theo phần trăm khối lượng được tính theo công thức:

Trong đó:

m₁ – khối lượng crom tìm được theo đồ thị, mg;

m – khối lượng mẫu tương ứng với thể tích dung dịch để phân tích, g;

K – Hệ số chuyển quặng sang quặng khô, được tính theo công thức:

Trong đó

W – độ ẩm của mẫu, %, xác định theo TCVN 1666 – 86.

2.3.2. Độ sai lệch cho phép của phương pháp được xác định theo điều 3.4.2.

3. PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ

3.1. Nguyên tắc của phương pháp

Oxy hóa crom (III) đến crom (VI) bằng amoni pesunfat trong sự có mặt của xúc tác bạc nitrat.

Crom (VI) được khử bằng một lượng dư muối Mo, lượng dư của muối Mo được chuẩn bằng dung dịch kali bicromat trong sự có mặt của chỉ thị natri diphenylamonosunfonat.

3.2. Thiết bị và thuốc thử

Cân phân tích có độ chính xác đến 0,0002 g;

Lò nung có nhiệt độ tối đa không thấp hơn 1000ºC;

Kali bisunfat;

Natri sunfat ngậm bảy phần tử nước;

Axit nitric

Axit sunfuric, dung dịch 1:1 và 1:20;

Axit photphoric;

Axit flohidric;

Amoni pesunfat, dung dịch 200 g/l;

Bạc nitrat, dung dịch 2,5 g/l;

Mangan sunfat ngậm năm phân tử nước, dung dịch 1g/l;

Natri clorua, dung dịch 50 g/l;

Axit clohidric d = 1,19 và dung dịch 1:10;

Dung dịch chuẩn crom (VI): hòa tan 28,2860 g kali bicromat đã được sấy ở 180 – 200 ºC đến khối lượng không đổi trong 200 ml nước. Chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 1 lít, định mức bằng nước và lắc đều. 1 ml dung dịch chứa 10 mg crom (VI);

Dung dịch chuẩn crom (III): lấy 10 ml dung dịch chuẩn crom (VI) vào bình nón dung tích 250 ml, thêm 10 ml nước 2-5 ml dung dịch axit sunfuric 5N. Tiếp tục thêm từ từ tinh thể natri sunfit đến mất màu vàng của dung dịch, sau đó đun sôi nhẹ trong 5 phút để đuổi hết khí anhidric sunfurơ. Để nguội chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 100 ml, định mức bằng nước và lắc đều, 1ml dung dịch chứa 1 mg crom (III);

Muối Mo, dung dịch 12 g/l trong axit sunfuric 1:20; sắt III sunfat, dung dịch 20 g/l trong axit clohidric 1:10;

Kali pemanganat, dung dịch 0,03 N: hòa tan 1,06 g kali pemanganat trong 1000 ml nước, lọc dung dịch qua bông thủy tinh và để yên trong 1 tuần ở chỗ tối. Sau đó bảo quản dung dịch trong bình thủy tinh màu tối. Độ chuẩn của dung dịch được thiết lập như sau: lấy một phần dung dịch chuẩn crom (III), chứa 10 – 20 mg, crom, thêm vào một lượng sắt (III) sunfat tương ứng với khối lượng của sắt có trong mẫu: thêm tiếp 30 ml axit clohidric, 10 – 15 ml axit flohodric và tiếp tục tiến hành như điều 3.2. Độ chuẩn của dung dịch kali pemanganat (T) được tính theo công thức:

Trong đó:

m – khối lượng crom tương ứng phần dung dịch chuẩn crom (III), mg;

V – thể tích dung dịch muối Mo, ml;

C – tỷ số giữa dung dịch muối Mo và kali pemanganat;

V₁ – thể tích dung dịch kali pemanganat để chuẩn độ lượng dư muối Mo, ml;

Tỷ số C được thiết lập như sau: lấy 10 ml muối Mo vào bình nón dung tích 500 ml, thêm 100 ml dung dịch axit sunfuric 1:20, 10 ml axit photphoric và chuẩn bằng dung dịch chuẩn kali pemanganat đến xuất hiện màu hồng yếu bền trong 1 phút. Tỷ số C được tính theo công thức:

Trong đó:

V₂ – thể tích dung dịch muối Mo, ml;

V₃ – thể tích dung dịch kali pemanganat dùng để chuẩn dung dịch muối Mo, ml;

3.3. Cách tiến hành

Cân 1 g mẫu vào chén platin, thêm 30 ml axit nitric, 10 – 15 ml axit flohidric (phụ thuộc vào hàm lượng silic trong mẫu) và 25 ml dung dịch axit sunfuric 1:1. Cô dung dịch đến bốc khói trắng của anhidric sunfuric. Để nguội chén, tráng thành chén bằng một ít nước và lại cô đến bốc khói trắng.

Nếu mẫu thử có chứa các chất hữu cơ thì trước khi phá mẫu cần nung mẫu trong chén sứ ở nhiệt độ 700 ºC.

Chén sau khi cô được để nguội, thêm 50 ml nước và đun nóng đến tan hết các muối kết tinh. Phần cặn không tan được lọc qua giấy lọc thường, hứng dung dịch lọc vào bình nón dung tích 500 ml, rửa chén 2 – 3 lần, phễu và kết tủa 8 – 10 lần bằng nước nóng (dung dịch A).

Giấy lọc và kết tủa được cho vào chén platin, nung chén ở nhiệt độ 600 – 700 ºC trong thời gian 5 – 10 phút và để nguội. Thêm vào chén 0,5 – 1 g kali bisunfat (phụ thuộc vào khối lượng kết tủa) và nung ở 750 – 800 ºC đến trong suốt khối nung chảy. Để nguội, thêm vào 50 ml nước nóng, chuyển khối nung chảy vào cốc dung tích 250 ml, rửa chén bằng nước nóng, đun nhẹ đến tan hoàn toàn khối nung chảy, để nguội và hợp nhất với dung dịch A.

Thể tích dung dịch lúc ấy phải có khoảng 250 – 300 ml, thêm vào đó 10 ml axit photphoric, 10 ml dung dịch bạc nitrat và 3 – 4 giọt dung dịch mangan sunfat. Đun sôi dung dịch, thêm 15 - 20 ml dung dịch amoni sunfat và lại đun sôi dung dịch đến xuất hiện màu hồng (3÷5 phút). Thêm vào dung dịch 10 ml dung dịch natri clorua, sau đó đun sôi dung dịch đến mất màu hồng và để nguội đến nhiệt độ phòng.

Từ buret, thêm dung dịch muối Mo đến mất màu vàng của dung dịch và cho dư 5 – 7 ml nữa. Chuẩn độ lượng dư của Mo bằng dung dịch kali pemanganat đến xuất hiện màu hồng yếu bền trong 1 phút.

3.4. Tính kết quả

3.4.1. Khối lượng crom (X) theo phần trăm được tính theo công thức:

Trong đó

T – độ chuẩn của dung dịch kali pemanganat theo crom mg Cr/ml;

C – Tỷ số giữa dung dịch muối Mo và kali pemanganat;

V – thể tích của dung dịch muối Mo cho vào dung dịch mẫu, ml;

V₁ – thể tích dung dịch kali pemanganat dùng để chuẩn lượng dư muối Mo, ml;

K – Hệ số chuyển quặng sang quặng khô, tính theo công thức:

Trong đó:

W – độ ẩm của mẫu, % xác định theo TCVN 1666 – 86.

3.4.2. Sai lệch kết quả giữa hai lần xác định song song khi độ tin cậy P = 0,95 không được vượt quá các giá trị nêu trong bảng 2.

Bảng 2

%