Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4150:1985 Fero silic-Phương pháp xác định silic

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 4150 - 85

FERO SILIC

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SILIC

Ferrosilicon

Methods for the determination of silicon

Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp xác định silic trong ferosilic: phương pháp khối lượng axit clohidric (khi hàm lượng silic từ 14 đến 95%) và phương pháp chuẩn độ kiềm (khi hàm lượng silic từ 14 đến 65%). Phương pháp khối lượng axit clohidric được áp dụng khi phân tích trọng tài.

1. YÊU CẦU CHUNG

Khi xác định silic trong ferôsilic phải theo các yêu cầu chung trong TCVN 4149 - 85

2. PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG AXIT CLOHIDRIC

2.1. Bản chất phương pháp

Phương pháp dựa vào sự phân hủy ferosilic bằng natri peoxit và đông tụ axit silixic trong dung dịch axit clohidric với, gelatin ở nhiệt độ không quá 60^oC kết tủa axit silixic được lọc nung, cân. Xử lý bằng hỗn hợp axit flohidric và axit sunfuriic nung lại đến khối lượng không đổi và cân. Khối lượng silic dioxit tinh khiết là hiệu khối lượng lần cân thứ nhất và thứ hai.

2.2. Hóa chất và dung dịch

Axit clohidric d 1,19 và dung dịch 1 + 1, 1 + 8, 1 + 50

Axit nitric d 1,40.

Axit sunfuric d 1,84 và dung dịch 1 + 1

Axit flohidric, dung dịch 40%.

Natri peoxit

Sắt (III) clorua, dung dịch 10mg/cm³.

Gelatin, dung dịch 1%

Amoniac d 0,91 và dung dịch 1 + 500

2.3. Tiến hành phân tích

2.3.1. Cân 0,5g (khi hàm lượng silic từ 14 đến 30%), 0,25g (khi hàm lượng silic trên 30 đến 75%) hay 0,1g Ferôsilic (khi hàm lượng silic trên 75%), chuyển lượng cân vào chén sắt hay chén niken, cẩn thận trộn đều với 5 g natri peoxit rồi phủ lên trên 1 g nữa. Đưa chén vào lò nung đã đốt nóng đến 400^oC, nâng nhiệt độ đến 750 - 800 ^oC giữ nhiệt độ đó 4 - 5 phút. Lấy chén ra để nguội rồi cho vào cốc nhựa dẻo dung tích 500 cm³; rót vào cốc 150 - 200 cm³ nước, đậy cốc bằng mặt kính đồng hồ. Sau khi khối chảy tan, lấy chén ra và rửa đầu tiên bằng nước, sau đó 2 - 3 lần bằng dung dịch axit clohidric 1 + 1, cuối cùng 3 - 4 lần bằng nước nóng.

Chuyển dung dịch sang cốc dung tích 600 cm³ có chứa sẵn 40 cm³ axit clohidric. Để bốc hơi dung dịch đến trang thái muối ẩm. Để nguội, vừa khuấy mạnh vừa rót 15 - 20cm³ axit clohidric. 2 cm³ dung dịch gelatin, khuấy 1 - 2 phút nữa rồi thêm 2 cm³ dung dịch gelatin, lại khuấy, sau đó để yên 10 - 15. Pha loãng dung dịch bằng nước nóng đến thể tích 70 - 80 cm³; khuấy đều, để kết tủa lắng. Lọc kết tủa axit silicic qua giấy lọc trung bình có chứa một ít bột giấy lọc, đầu tiên rửa kết tủa 10 - 12 lần bằng dung dịch axit clohydric 1 + 50 nóng, sau đó 5 - 6 lần bằng nước nóng. Giữ giấy lại cùng kết tủa lại.

Đun dung dịch lọc đến sôi, thêm 10 - 15 cm³ axit nitric rồi để bốc hơi đến khô (để phân hủy các chất hữu cơ). Thêm 10 cm³ axit clohidric rồi để bốc hơi đến khô, lặp lại quá trình này một lần nữa. Các bước tiếp theo cho bốc hơi đến trạng thái muối ẩm, tách kết tủa axit silixic với gelatin, lọc và rửa kết tủa tiến hành như đã mô tả ở trên.

2.3.2. Dung dịch lọc và nước rửa sau khi tách kết tủa axit silixic lần thứ 2 chuyển vào cốc đã dùng để bốc hơi, thêm 5 cm³ axit nitric và cô dung dịch đến khoảng 100 cm³.

Cho vào dung dịch còn đang nóng 10 cm³ dung dịch sắt (III) clorua rồi từ từ cho amoniac vào cốc đến có mùi nhẹ để kết tủa sắt (cùng với axit xilixic).

Lọc kết tủa qua giấy lọc chảy nhanh rồi rửa 3 - 4 lần bằng dung dịch amoniac 1 + 500 nóng.

Dùng bình tia chuyển kết tủa vào cốc đã dùng để kết tủa, thêm 20 cm³ axit sunfuric, bốc hơi đến thoát khói trắng trong 5 phút. Để nguội, cho 10cm³ axit clohidric, 50 cm³ nước nóng và đun đến tan muối.

Cho vào dung dịch còn đang nóng 5 cm³ dung dịch getatin và khuấy kỹ. Lọc kết tủa qua giấy lọc trung bình và rửa đầu tiên 8 - 10 lần bằng dung dịch axit clohidric 1 + 50 nóng, sau đó 3 - 4 lần bằng nước nóng.

Gộp tất cả giấy lọc cùng kết tủa lại, cho vào chén bạch kim sấy khô, hóa tro và nung 40 phút ở nhiệt độ 1000 - 1050^oC. Sau khi nguội, thêm vào chén 3 giọt dung dịch axit sunfuric 1 + 1, sấy khô rồi nung ở 1000 - 1050^oC đến khối lượng không đổi. Cân chén cùng kết tủa. Thấm ướt kết tủa bằng vài giọt nước, thêm 3 - 4 giọt dung dịch axit sunfuric 1 + 1. 6 - 7 cm³ axit flohidric và cô đến thoát khói axit sunfuric. Sau đó nung chén ở 1000 - 1050^oC đến khối lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm, cân.

2.4. Tính kết quả

2.4.1. Hàm lượng silic (Si) tính bằng phần trăm, theo công thức:

Trong đó:

m - khối lượng chén cùng kết tủa silic dioxit trước khi xử lý bằng axit flohidric, g;

m₁ - khối lượng chén cùng cặn sau khi xử lý bằng axit flohidric, g;

m₂ - khối lượng chén cùng kết tủa của thí nghiệm kiểm tra trước khi xử lý bằng axit flohidric, g;

m₃ - khối lượng chén cùng cặn của thí nghiệm kiểm tra sau khi xử lý bằng axit flohidric, g;

m₄ - lượng cân mẫu, g;

0,4674 - hệ số chuyển silic dioxit ra silic.

2.4.2. Bảng sai lệch giới hạn

%

3. PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ KIỀM

3.1. Bản chất phương pháp

Phương pháp dựa vào sự kết tủa axit silixic dưới dạng kali flosilicat khó tan. Kết tủa axit flosilicat được thủy phân với canxiclorua, lượng axit clohidric thoát ra tương đương với hàm lượng axit clohidric, được chuẩn độ bằng natri hidroxit.

3.2. Hóa chất và dung dịch

Axit flohidric, dung dịch 40%

Axit nitric d 1,40

Kali clorua, dung dịch 20% và trung tính 10%.

Pha dung dịch trung tính như sau: thêm 10 giọt hỗn hợp chỉ thị vào 1dm³ dung dịch clorua 10% rồi trung hòa bằng dung dịch natri hidroxit đến xuất hiện mầu xanh lá cây.

Canxi clorua, dung dịch 1%.

Etanola

Metyl đỏ, dung dịch 0,1% trong rượu etanola

Metylen xanh.

Chỉ thị hỗn hợp: nghiền 0,125g metyl đỏ với 0,085 g metylen xanh trong 100 cm³ etanola, sử dụng hỗn hợp sau khi pha 1 ngày.

Natri hidroxit, dung dịch 0,25 Mol/cm³: hòa tan 10 g natri hidroxit trong 1 dm³ nước, thêm 2cm³ dung dịch bari clorua rồi để yên dung dịch trong 3 ngày cho kết tủa lắng hoàn toàn. Lọc bỏ kết tủa.

Nồng độ dung dịch atri hidroxit (C) xác định theo Silic tính bằng g/cm³ được xác định bằng mẫu chuẩn ferosilic có thành phần gần với mẫu phân tích và tiến hành qua tất cả các giai đoạn như trong điều 2.3 và tính theo công thức:

,

Trong đó:

C₁ - hàm lượng Silic trong mẫu chuẩn, %;

m - lượng cân mẫu chuẩn, g;

V - thể tích dung dịch natri hidroxit tiêu hao khi chuẩn độ mẫu chuẩn, cm³;

V₁ - thể tích dung dịch natri hidroxit tiêu hao khi chuẩn độ dung dịch thí nghiệm kiểm tra, cm³.

3.3. Tiến hành phân tích

Cân 0,2 g (khi hàm lượng silic đến 20%) hay 0,1 g Fero silic (khi hàm lượng silic trên 20%) chuyển lượng cân mẫu vào cốc nhựa dẻo, rót vào cốc 25 cm³ axit nitric, lắc đều, sau đó thêm 10 cm³ axit flohidric, đậy cốc bằng nắp nhựa dẻo và lắc đều 1 - 2 phút, không được đun nóng dung dịch.

Bỏ nắp đậy ra, dùng quả bóp cao su bơm không khí vào cốc để đuổi khí nitơ oxit, rửa nắp đậy và cốc bằng khoảng 10 cm³ nước, thêm 40 cm³ dung dịch kali clorua 20%; lắc đều rồi làm lạnh dung dịch trong vòi nước chảy hay thiết bị lạnh đến nhiệt độ từ 10 đến 15^oC. Lọc kết tủa kali flosilicat qua lớp bột giấy lọc trên phễu nhựa dẻo bằng thiết bị lọc chân không. Rửa cốc và kết tủa bằng dung dịch kali clorua trung tính lạnh cho đến khi nước rửa có màu xanh lá cây.

Chuyển bột giấy lọc cùng kết tủa sang bình cầu đáy bằng hay cốc cao dung tích 500 cm³, rót 150 - 200 cm³ nước nóng đã được trung hòa trước bằng dung dịch natri hidroxit theo chỉ thị hỗn hợp đến màu xanh nhạt. Rửa cốc dùng để kết tủa Silic bằng nước nóng.

Cẩn thận lắc bình (cốc), thêm 10 cm³ dung dịch canxi clorua, 10 giọt chỉ thị hỗn hợp và chuẩn độ bằng dung dịch natri hidroxit đến khi dung dịch có màu xanh bền vững. Đặt bình (cốc) lên bếp điện có lớp mica, đun nhẹ. Nếu xuất hiện màu đỏ thì chuẩn độ dung dịch tiếp đến màu xanh.

3.4. Tính kết quả

3.4.1. Hàm lượng silic (Si) tính bằng phần trăm, theo công thức:

Trong đó:

C - nồng độ dung dịch natri hidroxit xác định theo silic, g/cm³;

V - thể tích dung dịch natri hidroxit tiêu hao khi chuẩn độ mẫu phân tích, cm³;

V₁ - thể tích dung dịch natri hidroxit tiêu hao khi chuẩn độ dung dịch thí nghiệm kiểm tra, cm³;

m - lượng cân mẫu phân tích, g.

3.4.2. Bảng sai lệch giới hạn (xem bảng, điều 2.4.2)