ГОСТ 13997.5-84

Группа И29

     
     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ОГНЕУПОРНЫЕ ЦИРКОНИЙСОДЕРЖАЩИЕ

Методы определения окиси железа

Zirconium containing refractory materials and products.
Methods for determination of iron oxide

     
     
MКC 81.080
ОКСТУ 1509

Дата введения 1985-07-01

     
     
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

     
     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
     

     
     
     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 (раствор 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 графику.
     
     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 график.
     
     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

     
     
     (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 графику.
     
     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%)

     
     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)

     
     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 редакция, 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

     
     
     
Текст документа сверен по:
официальное издание
Изделия огнеупорные. Методы испытаний. Часть 2:
Сборник. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004