Разработан и внесен Министерством металлургии СССР.

Разработчики: В.Г. Мизин, Т.А. Перфильева, Л.М. Клейнер, В.П. Глухова, С.И. Ахманаев, Г.И. Гусева.

Ссылочные нормативно-технические документы

Настоящий стандарт устанавливает гравиметрический метод определения кремния при его массовой доле от 30 до 75%.

Метод основан на сплавлении пробы с карбонатом калия - натрия или гидроксидом калия, выделении кремния в присутствии раствора желатина и гравиметрическом определении массовой доли кремния после обработки фтористоводородной кислотой.

1.1. Общие требования к методу анализа - по ГОСТ 28473.

1.2. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде порошка с максимальным размером частиц 0,16 мм по ГОСТ 25207.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и растворы 1:3 и 1:49.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота серная по ГОСТ 4204 и раствор 1:1.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Калий углекислый - натрий углекислый по ГОСТ 4332.

Калия гидроокись по ГОСТ 24363.

Спирт этиловый по ГОСТ 5962 или по ГОСТ 18300.

Аммиак водный по ГОСТ 3760 и раствор 1:500.

Железо треххлористое 6-водное, раствор 100 г/дм3 по ГОСТ 4147.

Желатин по ГОСТ 11293, раствор 10 г/дм3, свежеприготовленный: 1 г желатина помещают в стакан вместимостью 250 см3, прибавляют 40 - 50 см3 воды и оставляют на 1 ч при комнатной температуре, периодически перемешивая. Затем раствор слабо нагревают и при перемешивании растворяют желатин, охлаждают, разбавляют водой до объема 100 см3 и вновь перемешивают.

Навеску пробы массой 0,25 г помещают в стеклоуглеродистый тигель, содержащий 3 г гидроксида калия, покрывают навеску 2 г гидроксида калия и приливают 1 см3 этилового спирта. Тигель нагревают на плите до расплавления содержимого и образования корки. Затем помещают тигель в муфель, нагретый до температуры 380 - 400 °С, и выдерживают при этой температуре 10 - 15 мин.

Или: навеску пробы массой 0,25 г помещают в платиновый тигель, содержащий 7 г карбоната калия-натрия, тщательно перемешивают, насыпают 1 г карбоната калия-натрия и нагревают в течение 5 мин при температуре 500 - 550 °С. Затем повышают температуру до 1000 °С и продолжают сплавление в течение 20 мин.

Тигель охлаждают, помещают в стакан вместимостью 400 см3, добавляют 100 см3 раствора соляной кислоты 1:3, накрывают часовым стеклом и нагревают до полного растворения плава. Тигель вынимают, обмывают водой и удаляют. К полученному раствору добавляют 30 см3 соляной кислоты, выпаривают досуха и высушивают в течение 30 - 40 мин при температуре около 130 °С. Остаток охлаждают, добавляют 15 - 20 см3 соляной кислоты и нагревают до полного растворения солей. Затем при перемешивании добавляют 4 см3 раствора желатина, оставляют на 10 - 15 мин, добавляют 70 - 80 см3 горячей воды, перемешивают и вновь оставляют для коагуляции осадка. Осадок фильтруют на фильтр средней плотности, уплотненный фильтробумажной массой, промывают 10 - 12 раз горячим раствором соляной кислоты 1:49, а затем 5 - 6 раз горячей водой. Фильтр с осадком сохраняют (осадок 1).

К фильтрату добавляют 10 - 15 см3 азотной кислоты, выпаривают досуха и высушивают в течение 30 - 40 мин при температуре около 130 °С. Остаток охлаждают, добавляют 10 см3 соляной кислоты и раствор выпаривают досуха. Остаток растворяют в 15 - 20 см3 соляной кислоты и нагревают до полного растворения солей, перемешивая добавляют 4 см3 раствора желатина, оставляют на 10 - 15 мин, добавляют 70 - 80 см3 горячей воды, перемешивают и оставляют для коагуляции осадка. Осадок фильтруют и промывают вышеуказанным способом. Фильтр с осадком сохраняют (осадок 2).

Для выделения остатка кремниевой кислоты к фильтрату добавляют 5 см3 азотной кислоты, выпаривают раствор до объема около 100 см3, добавляют 10 см3 раствора треххлористого железа, а затем аммиак до выделения осадка гидроксидов железа (рН раствора около 6). Осадок фильтруют на фильтр средней плотности и промывают 3 - 4 раза горячим раствором аммиака. Осадок с фильтра смывают водой в стакан, в котором проводилось осаждение гидроксидов, добавляют 20 см3 раствора серной кислоты, выпаривают до густых паров серной кислоты и выдерживают в этом состоянии около 5 мин. После охлаждения добавляют 10 см3 соляной кислоты, 50 см3 горячей воды и нагревают до полного растворения солей. К горячему раствору добавляют, перемешивая, 4 см3 раствора желатина и выделенную кремниевую кислоту фильтруют и промывают вышеуказанным способом. Фильтр с осадком сохраняют (осадок 3).

Фильтры с осадками 1, 2, 3 помещают в платиновый тигель, сушат, озоляют и прокаливают при температуре 1000 - 1100 °С в течение 40 мин. После охлаждения увлажняют осадок несколькими каплями серной кислоты, осторожно выпаривают до полного удаления серной кислоты и вновь прокаливают при температуре 1000 - 1100 °С в течение 40 мин. После охлаждения в эксикаторе тигель с осадком взвешивают.

Затем содержимое тигля увлажняют 3 - 4 каплями раствора серной кислоты, добавляют 7 - 10 см3 фтористоводородной кислоты и осторожно выпаривают до полного удаления паров серной кислоты. Сухой остаток прокаливают при температуре 1000 - 1100 °С в течение 20 мин и после охлаждения в эксикаторе снова взвешивают.

4.1. Массовую долю кремния (X) в процентах вычисляют по формуле

где - масса тигля с осадком диоксида кремния до обработки фтористоводородной кислотой, г;

- масса тигля с остатком после обработки фтористоводородной кислотой, г;

- масса тигля с осадком контрольного опыта до обработки фтористоводородной кислотой, г;

- масса тигля с остатком контрольного опыта после обработки фтористоводородной кислотой, г;

0,4674 - коэффициент пересчета диоксида кремния на кремний;

m - масса навески пробы, г.

4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли кремния приведены в таблице.