ГОСТ 13997.5-84 - Материалы и изделия огнеупорные цирконийсодержащие. Методы определения окиси железа

ГОСТ 13997.5-84

Группа И29

MКC 81.080
ОКСТУ 1509

Дата введения 1985-07-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

Л.А.Коробка, Г.И.Дмитренко, Л.А.Павлова

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.09.84 N 3242

3. ВЗАМЕН ГОСТ 13997.3-78

4. Стандарт соответствует СТ СЭВ 4430-83 в части фотометрического метода с -фенантролином

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка	Номер пункта
ГОСТ 61-75	6.2
ГОСТ 83-79	6.2
ГОСТ 177-88	6.2
ГОСТ 199-78	2.2
ГОСТ 2642.5-97	Разд.4
ГОСТ 3118-77	2.2, 5.2, 6.2
ГОСТ 3760-79	3.2, 6.2
ГОСТ 4199-76	6.2
ГОСТ 4204-77	2.2
ГОСТ 4478-78	3.2
ГОСТ 5456-79	2.2, 6.2
ГОСТ 7172-76	5.2
ГОСТ 10929-76	2.2
ГОСТ 13997.0-84	1.1
ГОСТ 13997.3-84	2.3.1, 5.3.1, 6.2, 6.3
ГОСТ 13997.4-84	2.3.1, 5.3.1
ТУ 6-09-5346-87	2.2, 6.2
ТУ 6-09-08-2007-89	3.2

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)

7. ИЗДАНИЕ с Изменением N 1, утвержденным в ноябре 1989 года (ИУС 2-90)

Настоящий стандарт устанавливает методы определения окиси железа в материалах и изделиях огнеупорных цирконийсодержащих, а также металлического железа (в пересчете на окись железа): фотометрический метод с использованием комплексообразователя -фенантролина определения окиси железа (при массовой доле окиси железа от 0,01 до 0,6%); фотометрический метод с сульфосалициловой кислотой для определения металлического железа в пересчете на окись железа (при массовой доле окиси железа от 0,01 до 0,6%); фотометрический метод определения окиси железа с сульфосалициловой кислотой (при массовой доле окиси железа от 0,5 до 2,5%); атомноабсорбционный метод определения окиси железа в пересчете на окись железа (при массовой доле окиси железа от 0,01 до 2,5%); фотометрический метод с -фенантролином определения окиси железа (при массовой доле окиси железа от 0,01 до 2,5%) в огнеупорных материалах и изделиях из них с массовой долей двуокиси циркония до 65% (кроме бадделеитовых).

Стандарт соответствует СТ СЭВ 4430-83 в части фотометрического метода с -фенантролином определения окиси железа в огнеупорных материалах и изделиях из них с массовой долей двуокиси циркония до 65%, кроме бадделеитовых.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 13997.0 с дополнением: определение массовой доли металлического железа проводят из воздушно-сухой пробы материала.

2. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА С -ФЕНАНТРОЛИНОМ

2.1. Сущность метода

Метод основан на измерении оптической плотности комплексного соединения двухвалентного железа с -фенантролином, окрашенного в оранжевый цвет. Для восстановления железа до двухвалентного состояния применяется раствор солянокислого гидроксиламина или аскорбиновой кислоты при отсутствии в пробе двуокиси титана.

Реакция проходит при рН от 2 до 9.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр типа КФК-2 или другие, обеспечивающие требуемую точность измерения.

Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:9.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:1.

Натрий уксуснокислый 3-водный по ГОСТ 199, раствор с молярной концентрацией эквивалента 3 моль/дм.

-Фенантролин (1,10-фенантролин) - препарат фирмы "Хемапол" (ЧССР), раствор с массовой долей 0,25%.

Перекись водорода по ГОСТ 10929, раствор с массовой долей 3%.

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор с массовой долей 20%.

Кислота аскорбиновая, раствор с массовой долей 1%.

Железа окись по ТУ 6-09-5346, х.ч., стандартный раствор: 0,1 г высушенной при 105-110 °С в течение 1 ч окиси железа помещают в коническую колбу вместимостью 500 см, приливают 50 см соляной кислоты (1:1), закрывают колбу часовым стеклом или стеклянным шариком, нагревают на водяной бане до растворения окиси железа. После охлаждения разбавляют раствор хлорного железа водой, переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доводят до метки водой и перемешивают.

Стандартный раствор хлорного железа с массовой концентрацией окиси железа 0,0001 г/см (раствор А).

Градуировочный стандартный раствор железа: 10 см стандартного раствора А переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 100 см, прибавляют 1 см серной кислоты (1:9), доводят до метки водой и перемешивают.

Градуировочный стандартный раствор железа с массовой концентрацией окиси железа 0,000010 г/см (раство

р Б).

2.1, 2.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Для определения массовой доли окиси железа отбирают аликвотную часть, равную 25 см раствора (раствор 1 по ГОСТ 13997.3 или раствор 1,2 по ГОСТ 13997.4), в мерную колбу вместимостью 100 см, приливают 1 см раствора солянокислого гидроксиламина с массовой долей 20% или 10 см аскорбиновой кислоты, перемешивают и оставляют на 10-15 мин, затем приливают 25 см раствора ацетата натрия 3 моль/дм, перемешивают, приливают 5 см раствора -фенантролина с массовой долей 0,25%, доводят до метки водой, перемешивают и через 30 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром (область светопропускания 480-580 нм) в кювете с толщиной слоя 30 мм. В качестве раствора сравнения применяют раствор контрольного опыта.

Массу окиси железа в граммах находят по градуировочному график

2.3.2. Построение градуировочного графика

В мерные колбы вместимостью по 100 см отмеряют аликвотные части градуировочного стандартного раствора Б: 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0 см, что соответствует 0,000005; 0,000010; 0,000025; 0,000050; 0,000075; 0,000100; 0,000200; 0,000250 г окиси железа.

В каждую колбу приливают по 1 см раствора солянокислого гидроксиламина или 10 см аскорбиновой кислоты, перемешивают и оставляют на 10-15 мин, затем приливают 25 см раствора ацетата натрия 3 моль/дм, перемешивают, приливают 5 см раствора -фенантролина, перемешивают, доводят до метки водой, снова перемешивают и через 15 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром в кювете с толщиной слоя 30 мм. В качестве раствора сравнения используют раствор контрольного опыта. По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им массам окиси железа строят градуировочный графи

2.3.1, 2.3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю окиси железа () в процентах вычисляют по формуле

где - масса окиси железа, найденная по градуировочному графику, г;

250 - исходный объем раствора, см;

- аликвотная часть раствора, см;

- масса навески, г.

2.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности измерения массовой доли окиси железа приведены в табл.1.

Таблица 1

Массовая доля окиси железа, %					, %	Допускаемое расхождение, %

От	0,01	до	0,02	включ.	0,007	0,009	0,008	0,005
Св.	0,02	"	0,05	"	0,011	0,014	0,012	0,007
"	0,05	"	0,1	"	0,016	0,020	0,017	0,011
"	0,1	"	0,2	"	0,022	0,028	0,023	0,014
"	0,2	"	0,5	"	0,04	0,04	0,04	0,02
"	0,5	"	1,0	"	0,05	0,06	0,05	0,03
"	1,0	"	2,0	"	0,07	0,09	0,08	0,05
"	2,0	"	2,5	"	0,11	0,14	0,12	0,07

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗА С СУЛЬФОСАЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТОЙ

3.1. Сущность метода

Метод основан на измерении интенсивности окраски трисульфосалицилатного комплекса железа в аммиачной среде при использовании в качестве комплексообразователя сульфосалициловой кислоты.

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор с массовой долей 25%.

Кислота сульфосалициловая по ГОСТ 4478, раствор с массовой долей 30%.

Аммоний виннокислый по ТУ 6-09-08-2007, раствор с массовой долей 25%.

Градуировочный стандартный раствор железа: 20 см стандартного раствора А по п.2.2 переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 100 см, прибавляют 1 см серной кислоты (1:9), доводят до метки водой и перемешивают.

Градуировочный стандартный раствор железа с массовой концентрацией окиси железа 0,000020 г/см (раствор В).

Остальные реактивы, растворы и аппаратура - по п.2.2.

3.3. Проведение анализа

3.3.1. Для получения исходного раствора навеску материала массой 5 г помещают в коническую колбу вместимостью 300 см, приливают 60 см раствора соляной кислоты (1:1), 1-2 cм раствора перекиси водорода и кипятят с шариковым воздушным холодильником в течение 7 мин.

Раствор охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 250 см декантацией, доводят до метки водой и перемешивают.

Затем раствор фильтруют через сухой фильтр диаметром 11 см "синяя лента". Отбросив первые две порции фильтрата, отбирают пипеткой аликвотную часть раствора 25 см (при массовой доле металлического железа до 0,1%) или 10 см (при массовой доле металлического железа до 0,25%), 5 см (при массовой доле металлического железа 0,25%) в мерную колбу вместимостью 100 см, прибавляют 2 см раствора виннокислого аммония, 5 см раствора сульфосалициловой кислоты, раствор аммиака до появления устойчивой желтой окраски и еще 5 см в избыток; раствор охлаждают, доводят до метки водой и перемешивают.

Оптическую плотность раствора измеряют на фотоэлектроколориметре с синим светофильтром (область пропускания 400-450 нм) в кювете с толщиной поглощающего слоя 30 или 50 мм.

В качестве раствора сравнения используют раствор контрольного опыта, содержащий все применяемые реактивы.

Массу окиси железа в граммах находят по градуировочному гра

фику.

3.3.2. Построение градуировочного графика

В мерные колбы вместимостью 100 см отмеряют аликвотные части градуировочного раствоpa В: 1,0; 2,5; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0; 30,0 см, что соответствует 0,00002; 0,00005; 0,00010; 0,0002; 0,0003; 0,0004; 0,0005; 0,0006 г окиси железа. Добавляют соответственно 29,0; 27,5; 25,0; 20,0; 15,0; 10,0, 5,0 см воды.

В каждую колбу прибавляют по 2 см раствора виннокислого аммония, 5 см раствора cyльфосалициловой кислоты, раствор аммиака до перехода окраски раствора в желтую и 5 см в избыток. Растворы в колбах доводят до метки водой и перемешивают. Измеряют оптическую плотность растворов на фотоколориметре с синим светофильтром (область светопропускания 400-450 нм) в кювете с толщиной поглощающего слоя 30-50 мм. В качестве раствора сравнения используют раствор контрольного опыта, содержащий в соответствующих ходу анализа количествах все применяемые растворы, кроме раствора железа.

По найденным значениям оптической плотности и соответствующим им массам строят градуировочный график.

3.3.1, 3.3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

3.4. Обработка результатов

3.4.1. Массовую долю металлического железа в пересчете на окись железа () в процентах вычисляют по формуле

где - масса окиси железа, найденная по градуировочному графику, г;

250 - исходный объем раствора, см;

- объем аликвотной части раствора, см;

- масса навески, г.

3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности измерений массовой доли окиси железа приведены в табл.1.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА

Определение массовой доли окиси железа от 0,5 до 2,5% проводят по ГОСТ 2642.5, разд.2.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА И МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗА В ПЕРЕСЧЕТЕ НА ОКИСЬ ЖЕЛЕЗА (ПРИ МАССОВОЙ ДОЛЕ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА ОТ 0,01 ДО 2,5%)

(ПРИ МАССОВОЙ ДОЛЕ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА ОТ 0,01 ДО 2,5%)

5.1. Сущность метода

Метод основан на сплавлении пробы анализируемого материала с калием пиросернокислым и растворении сплава в соляной кислоте при определении окиси железа или растворении металлического железа в соляной кислоте и окислении его перекисью водорода. Заканчивают определение, измеряя абсорбцию растворов в пламени воздух - ацетилен при длине волны 243,3 нм.

5.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Атомно-абсорбционный спектрофотометр типа Сатурн или другие, обеспечивающие требуемую точность измерения.

Лампа с полым катодом для определения железа.

Баллон с ацетиленом.

Компрессор, обеспечивающий подачу сжатого воздуха, типа СО-45А.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:4 и раствор с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм.

Циркония хлорокись, х.ч.

Стандартный раствор двуокиси циркония: навеску хлорокиси циркония 13-14 г растворяют в 50-60 см раствора соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм в стакане вместимостью 200 см. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают этим же раствором соляной кислоты до метки и перемешивают.

Стандартный раствор соли циркония с массовой концентрацией двуокиси циркония около 0,005 г/см.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.

Раствор фона: 5-6 г пиросернокислого калия растворяют в 60 см раствора соляной кислоты (1:4), раствор переводят в мерную колбу вместимостью 250 см, доводят до метки водой и перемешивают.

Стандартный раствор хлорного железа (раствор А), градуировочный стандартный раствор железа (раствор В) и остальные реактивы и растворы по п.2.2.

(Измененная редакция, Изм. N 1

5.3. Проведение анализа

5.3.1. При определении массовой доли окиси железа навеску материала массой 0,5 г смешивают с 5-6 г пиросернокислого калия и сплавляют в муфельной печи при 800-850 °С в течение 20-25 мин. Остывший сплав растворяют в стакане вместимостью 300-400 см в 60 см соляной кислоты (1:4) при нагревании, обмывают тигель горячей водой. После охлаждения раствор переводят в мерную колбу вместимостью 250 см, доводят до метки водой и перемешивают (раствор 1).

При определении массовой доли металлического железа подготовку исходного раствора проводят по п.3.3.1.

Для определения массовой доли окиси железа и металлического железа в пересчете на окись железа в мерные колбы вместимостью 100 см отбирают соответственно аликвотные части раствора 1 или раствора, полученного по п.3.3.1: 50 см (при массовой доле окиси железа от 0,01 до 0,10%), 25 см (при массовой доле окиси железа от 0,1 до 0,6%), 10 см (при массовой доле окиси железа от 0,6 до 2,5%) доводят до метки водой, перемешивают и измеряют атомную абсорбцию железа в пламени воздух-ацетилен при длине волны 243,3 нм. Допускается использование аликвотной части раствора 1 ГОСТ 13997.3 или ГОСТ 13997.4 при определении окиси железа.

Массу окиси железа и металлического железа в пересчете на окись железа в граммах определяют по градуировочному графику

5.3.2. Построение градуировочного графика

В мерные колбы вместимостью 100 см помещают по 10 см стандартного раствора циркония, 25 см раствора фона и затем прибавляют соответственно 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 12,5; 17,5; 20,0; 22,5; 25,0 см градуировочного стандартного раствора в окиси железа. Колбы доводят до метки водой и перемешивают. Измеряют атомную абсорбцию полученных растворов железа в пламени воздух-ацетилен при длине волны 243,3 нм.

По найденным значениям абсорбции и соответствующим им массам окиси железа в граммах строят градуировочный график. Градуировочный график строят один раз в смену при проведении партии анализов, используя ранее приготовленные стандартные растворы окиси железа.

5.3.1, 5.3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

5.4. Обработка результатов

5.4.1. Массовую долю окиси железа () в процентах вычисляют по формуле

где - масса окиси железа, найденная по градуировочному графику, г;

- масса навески, содержащаяся в 100 см конечного раствора, г.

5.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности измерений массовой доли окиси железа приведены в табл.1.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

6. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА (в огнеупорных материалах и изделиях с массовой долей двуокиси циркония до 65%, кроме бадделеитовых)

(в огнеупорных материалах и изделиях с массовой долей двуокиси циркония до 65%,
кроме бадделеитовых)

6.1. Сущность метода

Метод основан на предварительном восстановлении общего железа гидроксиламином гидрохлоридом. Двухвалентные ионы железа образуют с 1,10-фенантролином оранжево-красный комплекс.

6.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Фотоэлектроколориметр типа КФК-2 или другие, обеспечивающие требуемую точность измерения.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и разбавленная 1:1.

Натрий углекислый по ГОСТ 83.

Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199, обезвоживают по ГОСТ 13997.3.

Смесь для сплавления, состоящая из безводных углекислого натрия и тетраборнокислого натрия в соотношении 2:1.

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор с массовой долей 10%.

Кислота уксусная по ГОСТ 61 и разбавленная 1:1.

-Фенантролин (1,10-фенантролин) - препарат фирмы "Хемапол" (ЧССР), 1,0 г -фенантролина растворяют в 100 см раствора уксусной кислоты (1:1).

Аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор с массовой долей 25%.

Универсальная индикаторная бумага.

Буферный раствор рН 6: 140 см уксусной кислоты разбавляют в 1700 см воды, приливают осторожно при постоянном перемешивании 140 см аммиака. Раствор охлаждают, приливаю аммиак или уксусную кислоту до установления рН 6 по универсальной индикаторной бумаге.

Железо металлическое 99,99 или окись железа по ТУ 6-09-5346, х.ч.

Водорода перекись по ГОСТ 177, раствор с массовой долей 30%.

Стандартный раствор железа: 0,6995 г железа (или 1,000 г окиси железа) помещают в колбу вместимостью 250 см и растворяют в 100 см соляной кислоты (1:1). Добавляют несколько капель раствора перекиси водорода и нагревают раствор до кипения. После охлаждения раствор переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доводят до метки водой и перемешивают.

Стандартный раствор железа с массовой концентрацией окиси железа 0,001 г/см (раствор А).

Разбавленный стандартный раствор железа: отмеривают пипеткой 50 см стандартного раствора А в мерную колбу вместимостью 500 см, доводят до метки водой и перемешивают.

Стандартный раствор железа, разбавленный с массовой концентрацией окиси железа 0,0001 г/см (раствор Б).

Градуировочный стандартный раствор железа: отмеривают пипеткой 50 см стандартного раствора Б в мерную колбу вместимостью 500 см, доводят водой до метки и перемешивают.

Градуировочный стандартный раствор железа с массовой концентрацией окиси железа 0,00001 г/см (раствор В).

(Измененная редак

ция, Изм. N 1).

6.3. Проведение анализа

Навеску материала массой 1,0 г помещают в платиновый тигель, добавляют 10-12 г смеси для сплавления и сплавляют при (1000±20) °С. Сплав растворяют в 50 см раствора соляной кислоты (1:1) при нагревании. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 250 см, доводят до метки водой и перемешивают.

В мерную колбу вместимостью 100 см отмеривают пипеткой аликвотную часть раствора от 10 до 50 см, в котором должно быть не менее 0,00001 г окиси железа.

Для определения массовой доли окиси железа может быть использована аликвотная часть раствора 1 после выделения двуокиси кремния по ГОСТ 13997.3, разд.2.

К аликвотной части раствора добавляют 2 см гидроксиламина солянокислого для восстановления железа до двухвалентного и 5 см раствора -фенантролина. Прибавляют буферный раствор до рН 3,5 (по универсальной индикаторной бумаге). Оставляют стоять раствор 15 мин, затем доводят водой до метки и перемешивают.

Измеряют оптическую плотность раствора при 510 нм или при использовании зеленого светофильтра. В качестве раствора сравнения используют раствор контрольного опыта, содержащий все применяемые реактивы.

Массу окиси железа в граммах находят по градуировочному графику, который строят в тех же условиях

6.3.1. Построение градуировочного графика

В восемь из девяти мерных колб вместимостью 100 см отмеряют 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 40,0; 50,0 см градуировочного стандартного раствора В. Во все колбы добавляют по 2 см раствора гидроксиламина гидрохлорида и поступают далее, как указано в п.6.3. По измеренным значениям оптической плотности и соответствующим им массам окиси железа в граммах строят градуировочный график.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

6.4. Обработка результатов

6.4.1. Массовую долю окиси железа () в процентах вычисляют по формуле

где - масса окиси железа, найденная по градуировочному графику, г;

- общий объем исходного раствора, см;

- масса навески, г;

- объем аликвотной части раствора, см.

6.4.2. Абсолютные допускаемые расхождения результатов параллельных определений не должны превышать значений, приведенных в табл.2.

Таблица 2

Массовая доля окиси железа, %					Абсолютное допускаемое расхождение, %
От	0,01	до	0,10	включ.	0,005
Св.	0,10	"	0,50	"	0,01
"	0,50	"	1,0	"	0,02
"	1,0	"	2,5	"	0,05

ГОСТ 13997.5-84 Материалы и изделия огнеупорные цирконийсодержащие. Методы определения окиси железа