1 часть

Цементы и материалы

цементного производства

Методы химического анализа

Cements and materials for cement production.

Chemical analysis methods

ОКСТУ 5709

     Дата введения 1991-07-01

Информационные данные

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственной ассоциацией "Союзстройматериалов"

РАЗРАБОТЧИКИ

И.В.Богданова, канд. хим. наук; И.Е.Ковалева, канд техн. наук; З.Б.Энтин, канд. техн. наук (руководители темы); С.Г.Незнамова; В.М.Арчекова; Г.А.Вдовиченко; Л.А.Ершова; И.К.Громозова, канд. техн. наук; В.Н.Максимов; Т.В.Аникеева, канд. техн. наук; А.Б.Морозов

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного строительного комитета СССР от 30.01.91 № 3

3. ВЗАМЕН ГОСТ 5382-73, ГОСТ 9552-76

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящий стандарт распространяется на цементы, клинкер, сырьевые смеси, минеральные добавки и сырье, применяемые в цементном производстве, и устанавливает нормы точности выполнения анализов химического состава, а также методы определения массовой доли влаги, потери при прокаливании, нерастворимого остатка, оксидов кремния, кальция (в том числе свободного), магния, железа, алюминия, титана, серы, калия, натрия, марганца, хрома, фосфора, бария, хлор-иона, фтор-иона (далее - элементов).

Допускается применение других методов анализа, метрологически аттестованных и соответствующих нормам точности настоящего стандарта. При этом ошибка воспроизводимости методов не должна превышать двух ошибок повторяемости, установленных в стандарте для соответствующих элементов.

Пояснения к терминам, применяемым в настоящем стандарте, приведены в приложении 1.

1. Общие требования

1.1. Отбор проб цемента - по СТ СЭВ 3477, отбор проб других материалов - в соответствии с нормативно-технической или технологической документацией на эти материалы.     

1.2. Отобранную пробу материала сокращают несколькими последовательными квартованиями до 25 г и подсушивают. Твердые зернистые материалы предварительно измельчают в металлической ступке до полного прохождения через сито 05 по ГОСТ 6613, после чего магнитом удаляют попавшие в пробу металлические частицы. Не допускается обработка магнитом, если материал содержит магнитные минералы. Дальнейшим квартованием отбирают для анализа среднюю аналитическую пробу массой около 10 г, которую растирают в агатовой, яшмовой или корундовой ступке до состояния пудры (при контрольном просеивании проба должна полностью проходить  через сито 008 по ГОСТ 6613).

Подготовленную пробу хранят в стеклянном бюксе с притертой крышкой для защиты от воздействия окружающей среды.

Перед взятием навески пробу высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре (110±5)°С (за исключением случая, когда выполняют анализ по определению содержания влаги), охлаждают в эксикаторе и тщательно перемешивают. Масса считается постоянной, если разность двух последовательных взвешиваний после сушки не превышает 0,0004 г. Допускается производить анализ из воздушно-сухой навески с последующим пересчетом на сухую навеску. Массу сухой навески (m) в граммах вычисляют по формуле

1.3. Для взвешивания навесок в зависимости от допускаемой погрешности взвешивания применяют лабораторные весы общего назначения 2-го класса точности (типа ВЛР-200 или аналогичные) или 4-го класса точности (типа ВЛТК-500 или аналогичные) по ГОСТ 24104.

Массу навесок анализируемых проб, осадков в гравиметрических методах, исходных веществ для приготовления стандартных растворов взвешивают с погрешностью не более 0,0002 г, навесок индикаторов для приготовления растворов и индикаторных смесей - с погрешностью не более 0,001 г, навесок реактивов для приготовления титрованных и вспомогательных растворов - с погрешностью не более 0,01 г, а плавней - с погрешностью не более 0,1 г.

1.4. Для проведения анализа применяют мерную лабораторную посуду не ниже 2-го класса точности по ГОСТ 20292 (бюретки, пипетки) и ГОСТ 1770 (цилиндры, мензурки, колбы), а также стеклянную посуду (стаканы, колбы конические, воронки конические, эксикаторы и др.) по ГОСТ 25336, фарфоровую посуду и оборудование (тигли, лодочки, вставки для эксикаторов и др.) по ГОСТ 9147, тигли и чашки из платины по ГОСТ 6563, беззольные фильтры по соответствующей нормативно-технической документации (НТД).

Допускается применение аналогичной импортной посуды и материалов.

1.5. Для приготовления растворов и проведения анализов применяют реактивы не ниже ч.д.а., если не указана иная классификация, и дистиллированную воду, которая должна соответствовать ГОСТ 6709 в части требований к массовой доле ионов хлора и кальция.

1.6. Для прокаливания и сплавления навесок анализируемых проб с плавнями применяют муфельные лабораторные электропечи или печи аналогичного типа с температурой нагрева до 1100°С.

Для сушки материалов в воздушной среде используют сушильные шкафы с терморегулятором.

Для проведения анализов используют электрические плитки, песчаные и водяные бани, термометры, магнитные мешалки, титраторы, фотоэлектротитриметры, иономеры, pH-метры, пламенные фотометры, концентрационные фотоэлектроколориметры.

1.7. Применяемые средства анализа должны соответствовать требованиям НТД на них.

1.8. Применяемые средства измерений должны быть поверены, а оборудование аттестовано по ГОСТ 8.326.

1.9. Концентрацию раствора выражают:

массовой долей в процентах, численно равной массе вещества в граммах в 100 г раствора;

массовой концентрацией в граммах на кубический дециметр или граммах на кубический сантиметр;

молярной концентрацией вещества в молях на кубический дециметр (М);

молярной концентрацией вещества эквивалента в молях на кубический дециметр;

соотношением объемных частей (например, 1:2), где первые числа означают объемные части концентрированной кислоты или иного реактива, а вторые - объемные части воды (если не указан другой растворитель).

1.10. Допускается последовательное определение нескольких элементов из одной навески, переведенной в раствор, отбирая аликвотные части раствора. Схема систематического анализа цемента приведена в приложении 2.

1.11. Массовую концентрацию стандартных растворов, а также титранта по определяемому элементу (далее - титр) и соотношение объемов растворов (в титриметрических методах) рассчитывают как среднее арифметическое по результатам не менее трех параллельных определений. Расчет проводят до четвертого значащего знака.

1.12. Для контроля погрешности результатов анализа используют изготовленные в соответствии с ГОСТ 8.531 и ГОСТ 8.315 и аттестованные в соответствии с ГОСТ 8.316 и ГОСТ 8.532 стандартные образцы состава вещества и материалов: государственные и отраслевые стандартные образцы (ГСО и ОСО), стандартные образцы предприятий (СОП). При этом результат анализа стандартного образца считают удовлетворительным, если среднее арифметическое двух параллельных определений отличается от аттестованного значения массовой доли определяемого элемента не более чем на 0,7 ошибки повторяемости, установленной в стандарте для соответствующего элемента.

1.13. Массовую долю элементов в анализируемой пробе определяют параллельно в двух навесках. За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений.

1.14. В качестве норм точности (метрологических характеристик) определение содержания элемента используют:

ошибку повторяемости, характеризующую возможные расхождения между результатами анализа одного образца, полученными одним лаборантом при использовании одного метода, одной и той же аппаратуры и реактивов и за возможно более короткий срок;

ошибку воспроизводимости, характеризующую возможные расхождения между результатами анализа одного образца, полученными при использовании одного метода, но в разных лабораториях, разными лаборантами и с использованием разной аппаратуры и реактивов;

расхождение между параллельными определениями.

1.14.1. Для вычисления ошибки повторяемости используют результаты параллельных определений массовой доли элементов, выполненных в данной лаборатории за последнее время. Используют не менее 20 пар результатов параллельных определений.

Среднюю квадратическую (стандартную) ошибку повторяемости ( )  вычисляют по формуле

Средний размах  вычисляют по формуле

Размах  вычисляют по формуле

     1.14.2. Для вычисления ошибки воспроизводимости выполняют анализы одного тщательно усредненного образца в разных лабораториях или в одной, но разными лаборантами и с использованием разной аппаратуры и реактивов.

Ошибку воспроизводительности вычисляют по формуле

1.14.3. Для оценки правильности проведения единичного определения используют расхождение между двумя  параллельными определениями  при доверительной вероятности 95%, которое вычисляют по формуле

Значения  и  для соответствующего метода зависят от массовой доли определяемого элемента и устанавливаются дифференцированно для конкретного интервала его содержания.

При попадании результатов параллельных определений в смежные интервалы содержания определяемого элемента  для данного анализа принимают как среднее арифметическое значение величин расхождений, установленных для этих интервалов.

1.15. В случае, если соответствующей НТД установлено предельное значение для определяемого элемента, а полученный результат анализа отличается от этого предельного значения менее чем на величину ошибки повторяемости, следует произвести повторный анализ не менее чем из трех навесок. За окончательный результат принимают среднее арифметическое этих определений.

Если предельное значение установлено для суммы элементов, то отличие полученного результата определения этой суммы от предельного значения оценивают по сумме ошибок повторяемости, установленных для элементов, умноженных на соответствующую долю элементов в полученной сумме.

1.16. При текущем контроле материалов производства цемента допускается не выполнять параллельных определений для каждого анализа. В этом случае для контроля погрешности анализа параллельные определения (из двух навесок) следует выполнять не менее чем для 10% анализируемых проб.

1.17. При применении физико-химических методов анализа, например, фотоэлектроколориметрического, спектрофотометрического, атомно-эмиссионного, атомно-абсорбционного и др., требующих построения градуировочных графиков, графики строят в прямоугольных координатах. На оси абсцисс откладывают массу определяемого элемента (г, мг) или массовую долю (%), а на оси ординат - соответствующий аналитический сигнал (оптическую плотность, силу тока и др.).

Для построения графиков используют ГСО или ОСО состава веществ и материалов, из которых готовят градуировочные растворы. Способ и условия построения графиков указаны в соответствующих разделах стандарта.

График строят не менее чем по пяти точкам, полученным переведением в раствор различающихся по массе навесок стандартного образца. Точки равномерно распределяют по диапазону измерений. Минимальную и максимальную навески рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить весь необходимый диапазон измерений. Каждую точку находят как среднее арифметическое значение не менее чем трех параллельных определений. Не допускается строить градуировочный график методом экстраполяции.

При использовании аликвотных частей массовую долю элемента  в процентах вычисляют по формуле

1.18. При выполнения анализа навеску анализируемой пробы, разведение и аликвотные части принимают такими же, как при изготовлении основного градуировочного раствора.

В случае необходимости изменения навески, разведения или аликвотной части по сравнению с условиями приготовления основного градуировочного раствора массовую долю элемента () в процентах вычисляют по формуле

При прямом фотоколориметрическом анализе вводят поправку на изменение условий фотометрирования по сравнению с условиями градуировки. Для этого одновременно с анализируемым образцом измеряют оптическую плотность вновь приготовленного окрашенного градуировочного раствора. Измерение оптической плотности раствора выполняют с погрешностью не более 0,002. Поправку вносят с обратным знаком, то есть, если оптическая плотность градуировочного раствора увеличилась на несколько единиц, то это значение отнимают от оптической плотности анализируемого раствора и наоборот. После введения поправки находят по графику искомую массовую долю элемента.

1.19. При массовой работе, если имеется линейная зависимость между искомой массовой долей элемента  и соответствующим аналитическим сигналом (оптической плотностью раствора, интенсивностью излучения, силой тока и т. п.), рекомендуется составлять калибровочное уравнение

или

Правильность составления (линейность) калибровочного уравнения проверяют, подставляя в него измеренные аналитические сигналы, полученные на градуировочных растворах (образцах).

1.20. Для удобства расчетов по градуировочным графикам или на основании данных, полученных из калибровочных уравнений, составляют соответствующие таблицы.

1.21. При использовании фотоколориметрического метода анализа для определения высоких концентраций элемента с целью уменьшения погрешности анализа проводят дифференциальное фотоколориметрирование, основанное на измерении оптической плотности анализируемого раствора относительно оптической плотности раствора стандартного образца с известной концентрацией определяемого элемента.

Обязательным условием этого метода является использование равноценных кювет, что проверяют получением одинаковой оптической плотности при измерении одного и того же окрашенного раствора в обеих кюветах.

1.22. Массовая доля определяемого элемента не должна отличаться от массовой доли этого же элемента в основном растворе при прямом фотометрировании более чем в 1,5 раза, а при дифференциальном - более чем в 1,2 раза. При нарушении этого условия меняют навеску, разведение или аликвотную часть анализируемого или стандартного образца.

1.23. Проверку градуировочных графиков по стандартным образцам проводят периодически, не реже одного раза в полугодие, а также после каждого ремонта используемых приборов.

1.24. При выполнении анализа рекомендуется параллельно проводить холостой опыт для учета загрязнений реактивов, дистиллированной воды и др.

1.25. Для осуществления текущего контроля производства цемента допускается применение рентгеноспектрального метода определения элементов, приведенного в приложении 3. При этом ошибка повторяемости и расхождение между результатами параллельных определений не должны превышать значений, установленных в стандарте для соответствующих элементов. Аттестованные значения массовых долей элементов в СОП, используемых для построения градуировочного графика, рассчитывают на основании данных межлабораторной аттестации, выполненной лабораторией предприятия и головной (базовой) организацией по стандартизации.

2. Требования безопасности

2.1. Лабораторные помещения, в которых выполняют работы по определению химического состава цемента и материалов цементного производства, должны быть оборудованы вентиляционными системами по ГОСТ 12.4.021.

2.2. При эксплуатации электроустановок и электроприборов, используемых в процессе анализа, должны выполняться правила электробезопасности по ГОСТ 12.1.019.

2.3. При работе с кислотами и щелочами должны быть соблюдены правила безопасности, действующие в химических лабораториях.

2.4. При эксплуатации установок с ионизирующими источниками излучения (рентгеноспектральная аппаратура) следует руководствоваться требованиями норм радиационной безопасности НРБ-76/87 и основными санитарными правилами ОСП-72/87.

2.5. При работе с горючими и взрывоопасными веществами должны соблюдаться требования безопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.010.

2.6. При работе с газовыми установками руководствуются ГОСТ 12.2.008 и правилами безопасности в газовом хозяйстве, утвержденными Госгортехнадзором СССР.

2.7. При работе с вредными и ядовитыми веществами необходимо применять средства защиты по ГОСТ 12.4.004, индивидуальные средства защиты (респираторы по ГОСТ 12.4.011 или ГОСТ 12.4.028, резиновые перчатки по ГОСТ 12.4.103, одежду по ГОСТ 27654 и ГОСТ 29058).

3. Определение влаги

3.1. Ошибка повторяемости и расхождения между результатами параллельных определений не должны превышать соответственно ±0,07 и 0,10% при массовой доле влаги до 1,0%; ±0,10 и 0,15% при более высокой массовой доле влаги.

3.2. Гравиметрический метод

3.2.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Шкаф сушильный.

3.2.2. Проведение анализа

Навеску пробы массой 1 г помещают в предварительно высушенный до постоянной массы бюкс, ставят в сушильный шкаф нагретый до температуры (110±5)°С, сушат 1,5-2 ч. Вынимают из сушильного шкафа, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Перед взвешиванием крышку бюкса приоткрывают и быстро закрывают. Высушивание, охлаждение и взвешивание повторяют до тех пор, пока разница между двумя последующими взвешиваниями будет не более 0,0004 г. Если при повторном высушивании масса навески увеличится, то для расчета применяют массу, предшествующую ее увеличению.

Пробу гипса и гипсоглиноземистого цемента сушат при температуре 50-60 град.С.

3.2.3. Обработка результатов

Массовую долю влаги в процентах вычисляют по формуле

4. Определение потери массы при прокаливании

4.1. Ошибка повторяемости и расхождение между результатами параллельных определений не должны превышать соответственно ±0,07 и 0,10% при потере массы при прокаливании до 1% (но не менее 0,5%); ±0,15 и 0,20% при более высокой потере массы при прокаливании (но не более 45%).

4.2.Гравиметрический метод

4.2.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Печь муфельная.

4.2.2. Проведение анализа

Навеску пробы массой 1 г, высушенную при температуре 105 - 115 град.С, помещают в предварительно прокаленный и взвешенный платиновый или фарфоровый тигель и нагревают в муфельной печи, где выдерживают 30 мин при температуре 950-1000 град.С, затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание повторяют при той же температуре до получения постоянной массы.

При определении потери массы при прокаливании шлакопортландцемента, шлака, золы навеску анализируемой пробы выдерживают в муфельной печи при температуре 950-1000 град.С в течение 1-2 мин и прокаливание повторяют до получения минимального значения массы.

В материалах, содержащих органические соединения, а также кристаллизационную воду, определение потери массы при прокаливании начинают при температуре 400-500°С, прокаливая пробу до постоянной массы.

4.2.3. Обработка результатов

Потерю массы при прокаливании  в процентах вычисляют по формуле

5. Определение нерастворимого остатка

5.1. Ошибка повторяемости и расхождение между результатами параллельных определений не должны превышать соответственно ±0,05 и 0,06%.

5.2. Гравиметрический метод

5.2.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Печь муфельная.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и раствор 1:9.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Натрий углекислый по ГОСТ 83, раствор массовой концентрацией 50 г/куб.дм.

Гидроксид натрия по ГОСТ 4328, раствор массовой концентрацией 10 г/куб.дм.

Аммоний азотнокислый по ГОСТ 22867, раствор массовой концентрацией 20 г/куб.дм.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773, раствор массовой концентрацией 20 г/куб.дм.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Индикатор метиловый красный, спиртовый раствор массовой концентрацией 2 г/куб.дм, готовят по ГОСТ 4919.2.

Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор массовой концентрацией 10 г/куб.дм.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

5.2.2. Проведение анализа

Навеску клинкера или цемента массой 1 г помещают в стакан вместимостью 150 куб.см, прибавляют при помешивании 25 куб.см воды и 5 куб.см соляной кислоты. Навеску тщательно растирают плоским концом стеклянной палочки и доводят объем раствора водой до 50 куб.см, накрывают стакан часовым стеклом, помещают на кипящую водяную баню и выдерживают на ней 15 мин. Затем жидкость фильтруют через фильтр "белая лента" и промывают остаток горячей водой температурой 60-70 град.С до исчезновения реакций на ион хлора (проба раствором азотнокислого серебра, подкисленного азотной кислотой). Остаток вместе с фильтром переносят в стакан, в котором проводилось разложение навески, и приливают при помешивании 30 куб.см раствора углекислого натрия, нагретого до температуры 80-90 град.С.

Стакан накрывают стеклом и нагревают на электрической плитке на асбестовой сетке 15 мин при температуре, близкой к кипению. Жидкость фильтруют через двойной фильтр "белая лента", остаток промывают 5-6 раз горячей водой температурой 60-70 град.С, затем смачивают 10-12 каплями раствора соляной кислоты и снова промывают до исчезновения реакции на ион хлора.

Остаток после отделения солянокислого фильтрата может быть обработан вместо углекислого натрия 100 куб.см горячего раствора гидроксида натрия при температуре близкой к точке кипения в течение 15 мин. Затем раствор нейтрализуют соляной кислотой по индикатору метиловому красному и добавляют 4-5 капель той же кислоты. Фильтруют и промывают остаток 10-12 раз горячим раствором азотнокислого или хлористого аммония.

После этого остаток с фильтром помещают в платиновый или фарфоровый тигель и прокаливают в муфельной печи при температуре 950-1000 град.С до постоянной массы.

Примечания:

1. При массовой доле в цементе нерастворимого остатка выше 0,4%, а также при анализе барийсодержащего портландцемента необходимо проверить его на чистоту отгонкой с фтористоводородной кислотой по п. 6.3.3. За значение нерастворимого остатка при этом берется массовая доля отогнанного оксида кремния. Если проверка на чистоту нерастворимого остатка не производилась, то полученное значение умножают на коэффициент 0,7.

2. Солянокислый фильтрат после отделения нерастворимого остатка может быть использован для определения в нем оксида серы (VI) по разд. 11.

5.2.3. Обработка результатов

Массовую долю нерастворимого остатка  в процентах вычисляют по формуле

6. Определение оксида кремния

6.1. Ошибка повторяемости и расхождение между результатами параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 1.

Таблица 1

%

Массовая доля оксида кремния
До 1 включ.	±0,02	0,03
Св. 1 до 5 "	±0,10	0,15
" 5 " 18 "	±0,15	0,25
" 18 " 25 "	±0,20	0,30
" 25 " 40 "	±0,30	0,40
" 40 " 70 "	±0,35	0,50
" 70 " 85 "	±0,45	0,60
" 85	±0,60	0,80

6.2. Гравиметрический метод при массовой доле оксида кремния более 90%

Метод основан на разложении навески пробы фтористоводородной кислотой и гравиметрическом определении оксида кремния по разности масс навески пробы и остатка после удаления фторида кремния.

6.2.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Печь муфельная.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Кислота соляная по ГОСТ 3118.

Смесь для сплавления по п 6.4.1.

6.2.2. Проведение анализа

Навеску пробы массой 0,5 г помещают в платиновый тигель, доведенный до постоянной массы, смачивают водой, прибавляют 10 капель серной кислоты, 10 куб.см фтористоводородной кислоты и помещают на песчаную баню или электроплитку со слабым нагревом. Выпаривают содержимое тигля до влажных солей, затем добавляют еще 5 куб.см фтористоводородной кислоты и выпаривают досуха до полного удаления паров серной кислоты. Затем остаток прокаливают в муфельной печи при температуре 900-1000 град.С в течение 10-15 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Прокаливание и взвешивание повторяют до постоянной массы.

Остаток в тигле используют при систематическом анализе для определения оксидов кальция, магния, железа и алюминия. Для этого остаток сплавляют по п 6.4.2.1 со смесью для сплавления и растворяют в растворе соляной кислоты 1:3. При необходимости последующего определения оксида серы для разложения навески пробы вместо серной используют азотную кислоту.

6.2.3. Обработка результатов

Массовую долю оксида кремния  в процентах вычисляют по формуле

где	-	масса тигля с навеской пробы, г;
	-	масса тигля с прокаленным остатком, г;
	-	масса навески пробы, г.

6.3. Гравиметрический метод при массовой доле оксида кремния до 90%

Метод основан на коагуляции желатином кремнекислоты, выделившейся при разложении анализируемой пробы концентрированной соляной кислотой при нагревании, способствующем быстрому количественному переводу ее в нерастворимое состояние, последующем прокаливании выделенного осадка при температуре 1000 град.С и нахождении массовой доли оксида кремния по изменению массы выделенного осадка.

6.3.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Печь муфельная.

Кислота соляная по ГОСТ 3118.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Желатин пищевой по ГОСТ 11293, раствор массовой концентрацией 10 г/куб.дм. 1 г желатина растворяют в 100 куб.см воды, нагретой до 70 град.С, раствор должен быть свежеприготовленным.

Натрий углекислый по ГОСТ 83.

Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор массовой концентрацией 10 г/куб.дм.

Смесь для сплавления по п. 6.4.1.

6.3.2. Проведение анализа

Клинкер, портландцемент, шлакопортландцемент и другие материалы, поддающиеся разложению кислотами, переводят в раствор обработкой соляной кислотой. Для этого навеску пробы массой 0,5 г помещают в стакан вместимостью 50 куб.см и осторожно добавляют 10 куб.см соляной кислоты так, чтобы она стекла по стенке стакана, и накрывают часовым стеклом.

Для сырьевой смеси, пуццолановых цементов, кислых шлаков, кремнийсодержащих материалов, не поддающихся разложению кислотами, навеску пробы массой 0,5 г тщательно перемешивают в платиновом тигле с двукратным количеством углекислого натрия и предварительно до обработки соляной кислотой спекают в муфельной печи при температуре 950-1000 град.С в течение 3-7- мин. После охлаждения тигля спек растворяют 10-15 куб.см соляной кислоты, которую приливают в тигель небольшими порциями, количественно переносят раствор в стакан вместимостью 50 куб.см и накрывают часовым стеклом.

Независимо от способа разложения навески стакан погружают в нагретую до температуры 60-70 град.С водяную баню и выдерживают 10 мин. Затем прибавляют 10 куб.см желатина, энергично перемешивают в течение 1 мин, не вынимая стакан из водяной бани, и нагревают еще 10 мин. Раствор фильтруют в теплом виде через беззольный фильтр "белая лента", количественно перенося осадок на фильтр. Осадок промывают на фильтре 10-12 раз небольшими порциями горячей воды (температурой не выше 70 град.С), давая полностью стечь каждой порции и собирая фильтрат в стакан вместимостью 300 куб.см или мерную колбу вместимостью 250 куб.см.

Полученный фильтрат используют для последующих определений массовой доли оксидов кальция, железа, алюминия и др.

Осадок с фильтром переносят во взвешенный платиновый тигель, озоляют без воспламенения, прокаливают в муфельной печи при температуре 1000 град.С до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Полученный осадок кремнекислоты проверяют на чистоту. Для этого его смачивают 2-3 каплями воды, приливают под вытяжным шкафом 3-5 капель серной кислоты, 8-10 куб.см фтористоводородной кислоты и осторожно выпаривают на электрической плитке до прекращения выделения паров серной кислоты. Сухой остаток прокаливают в муфельной печи при температуре 900-1000 град.С в течение 3-5 мин, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Затем остаток сплавляют по п. 6.4.2.1 со смесью для сплавления и присоединяют к полученному выше фильтрату.

6.3.3. Обработка результатов

Массовую долю оксида кремнию  в процентах вычисляют по формуле

где	-	масса тигля с осадком оксида кремния до обработки кислотами, г;
	-	масса тигля с остатком после обработки кислотами, г;
	-	масса навески пробы, г.

6.4.Прямой фотоколориметрический метод при массовой доле оксида кремния до 25%

Метод основан на разложении навески пробы щелочным плавнем, кислотном растворении плава и на образовании желтого комплекса кремнемолибденовой гетерополикислоты с последующим его восстановлением до синего.

6.4.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Печь муфельная.

Фотоэлектроколориметр концентрационный.

Натрий углекислый по ГОСТ 83.

Калий углекислый по ГОСТ 4221.

Калий азотнокислый по ГОСТ 4217.

Аммоний азотнокислый по ГОСТ 22867.

Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199, обезвоженный при температуре (400±20)°С, или бура по ГОСТ 8429.

Смесь для сплавления: натрий углекислый, натрий тетраборнокислый безводный смешивают в соотношении 2:1 или натрий углекислый, калий углекислый и безводный натрий тетраборнокислый смешивают в отношении 1:1:1. Для полноты окисления низковалентных форм железа, серы, марганца и т.п. в смесь для славления рекомендуется добавлять 0,5% по массе азотнокислого калия или 1% по массе азотнокислого аммония, обеспечивая равномерное распределение по всей массе плавня во избежание порчи платиновых тиглей.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и раствор 1:3.

Кислота аскорбиновая пищевая.

Кислота лимонная моногидрат и безводная по ГОСТ 3652.

Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 3765, раствор массовой концентрацией 50 г/куб.дм или натрий молибденовокислый по ГОСТ 10931, раствор массовой концентрацией 50 г/куб.дм: 50 г молибденовокислого аммония или натрия растворяют в 500-600 куб.см воды при нагревании, не доводя до кипения. Полученный раствор фильтруют и доводят водой до 1 куб.дм. Раствор годен в течение месяца.

Натрий сернистокислый по ГОСТ 195, безводный.

Метол (4-метиламинофенол сульфат) марки А по ГОСТ 25664.

Раствор восстановителя 1: в 50 куб.см воды растворяют 1 г аскорбиновой кислоты и 5 г лимонной кислоты. Раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 100 куб.см, доливают до метки водой и перемешивают. Срок хранения раствора 4-5 сут.

Раствор восстановителя 2: последовательно растворяют в 500 куб.см воды, нагретой до температуры 40-50 град.С, 12 г сернистокислого натрия, 20 г метола и 12,5 г лимонной кислоты. Раствор фильтруют и доливают водой до 1 куб.дм. Срок хранения раствора в бутыли из темного стекла 2-3 недели.

6.4.2. Подготовка к анализу

6.4.2.1. Приготовление градуировочных растворов

В платиновые тигли помещают 5 навесок ОСО сырьевой смеси массой 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25 г; массовую долю оксида кремния в них рассчитывают относительно навески 0,15 г, которую принимают за основную.

К каждой навеске прибавляют до 1,5 г смеси для сплавления, тщательно перемешивают и сплавляют в течение 5 мин при температуре 900-950 град.С.

Вращательным движением вынутого из муфеля тигля распределяют жидкий плав равномерно по его стенкам. Охлажденный тигель с застывшим плавом помещают в стакан, содержащий 100 куб.см холодного раствора соляной кислоты, и растворяют плав без нагревания при постоянном перемешивании вручную или на магнитной мешалке до полного его растворения. После растворения плавов тигли обмывают водой, а растворы количественно переносят в мерные колбы вместимостью 500 куб.см, доливают до метки водой и тщательно перемешивают. Такие растворы можно использовать в течение 2-3 месяцев для построения и поверки градуировочных графиков или калибровочных уравнений.

6.4.2.2. Построение градуировочного графика

В пять мерных колб вместимостью 100 куб.см отбирают соответственно по 5 куб.см каждого градуировочного раствора, добавляют около 25 куб.см воды, по 5 куб.см раствора молибдата аммония или натрия, перемешивают и дают постоять 10 мин для полноты образования желтого кремнемолибденового комплекса. Затем добавляют по 5 куб.см раствора восстановителя 1 либо по 20 куб.см раствора восстановителя 2, разбавляют водой до метки, тщательно перемешивают и после 15 мин выстаивания и получения устойчивого синего комплекса полученные растворы фотометрируют относительно дистиллированной воды, используя светофильтры с максимумом светопропускания при длине волны 600-750 нм (красный) или 815 нм (инфракрасный) и кювету с толщиной поглощающего свет слоя 10 мм.

По полученным результатам определений оптической плотности и известной концентрации оксида кремния в фотометрируемых объемах строят градуировочный график или составляют калибровочное уравнение.

6.4.3. Проведение анализа

Навеску пробы, выбранную в зависимости от содержания оксида кремния в соответствии с табл. 2, сплавляют с 1,.5 г смеси для сплавления в платиновом тигле, накрытом крышкой, в муфельной печи при температуре 900-950 град.С в течение 5 мин. Плав распределяют по стенкам тигля, вращая его щипцами. Остывший тигель со сплавом опускают в стакан вместимостью 150 куб.см, в который в зависимости от последующего разведения предварительно налито 40; 50 или 100 куб см холодного раствора соляной кислоты 1:3.

Таблица 2

Массовая доля оксида кремния, %	Масса навески, г	Объем аликвотной части, куб.см	Разведение, куб.см
До 1 включ.	0,3	25	200
Св. 1 до 4 "	0,3	10	250
" 4 " 8 "	0,3	5	500
" 8 " 20 "	0,15	5	500
" 20 " 30 "	0,10	5	500
" 30 " 40 "	0,07	5	500

Растворяют плав при постоянном перемешивании, как изложено в п. 6.4.2.1. Полученный раствор количественно переносят в мерную колбу и разбавляют водой до объема в соответствии с табл. 2. Полученный раствор используют при систематическом анализе.

Для определения массовой доли оксида кремния в две мерные колбы вместимостью 100 куб.см отбирают: в одну - аликвотную часть анализируемого раствора в соответствии с табл. 2; в другую - 5 куб.см основного градуировочного раствора, приготовленного по п.6.4.2.1. Затем в обе колбы добавляют около 25 куб.см воды, по 5 куб.см молибдата аммония или натрия. Дальнейшие операции - по п. 6.4.2.2.

6.4.4. Обработка результатов

Перед вычислением массовой доли оксида кремния вводят поправку на изменение условий фотометрирования в соответствии с п. 1.18.

Массу оксида кремния в миллиграммах находят по градуировочному графику и вычисляют  искомую массовую долю элемента по формуле (7).

Непосредственно массовую долю оксида кремния в процентах определяют по градуировочному графику, построенному в координатах "оптическая плотность - массовая доля элемента в процентах" или находят по калибровочному уравнению. При отступлении от условий градуировки в части изменения навески, аликвотной части или разведения расчет проводят по формуле (8).

6.5. Дифференциальный фотоколориметрический метод при массовой доле оксида кремния от 40 до 80 %

Метод основан на измерении оптической плотности синего кремнемолибденового комплекса анализируемого раствора по отношению к обусловленной оптической плотности аналогичным образом полученного раствора стандартного образца.

6.5.1. Средства анализа - по п. 6.4.1.

6.5.2. Подготовка к анализу

6.5.2.1. Приготовление градуировочных растворов

В платиновые тигли помещают пять навесок ОСО глины массой 0,08; 0,09; 0,10; 0,11; 0,12 г; массовую долю оксида кремния в них рассчитывают относительно навески 0,10 г, которую принимают за основную.

К каждой навеске прибавляют по 2 г смеси для сплавления, тщательно перемешивают и сплавляют в течение 15-20 мин, остальные операции проводят аналогично п. 6.4.2.1.

6.5.2.2. Построение градуировочного графика

В пять мерных колб вместимостью 100 куб.см приливают соответственно по 5 куб.см каждого градуировочного раствора и воды до 50 куб.см. Дальнейшие операции - по п.6.4.2.2, увеличивая время образования желтого комплекса до 20 мин.

Фотометрирование проводят относительно основного градуировочного раствора. При этом оптический ноль фотометрического прибора по шкале поглощения в зависимости от чувствительности устанавливают по этому раствору в интервале оптической плотности 0,250-0,300.

По полученным результатам определений относительной оптической плотности и известной концентрации оксида кремния в фотометрируемых объемах строят градуировочный график или составляют калибровочное уравнение.

6.5.3. Проведение анализа

Навеску пробы, выбранную в зависимости от содержания оксида кремния в соответствии с табл. 3, сплавляют с 2 г смеси для сплавления в накрытом крышкой платиновом тигле в муфельной печи при температуре 900-950 град.С в течение 15-20 мин. Остальные операции выполняют по п. 6.4.2.1.

Таблица 3

Массовая доля оксида кремния, %	Масса навески, г
Св. 40 до 50 включ.	0,15
" 50 " 70 "	0,10
" 70 " 85 "	0,07

Для определения массовой доли оксида кремния в две мерные колбы вместимостью 100 куб.см отбирают: в одну - 5 куб.см анализируемого раствора; в другую - 5 куб.см основного градуировочного раствора, приготовленного по п.6.5.2.1. Затем в обе колбы добавляют  воды до 50 куб.см. Дальнейшие операции - по п. 6.5.2.2.

6.5.4. Обработка результатов - по п. 6.4.4 (без введения поправки).

6.6. Дифференциальный фотоколориметрический метод при массовой доле оксида кремния от 25 до 40%

Определение массовой доли оксида кремния проводят в соответствии с п. 6.5. При этом для построения градуировочного графика используют градуировочные растворы, приготовление из ОСО сырьевой смеси, увеличив в два раза массы навесок (п. 6.5.2.1). За основную принимают навеску массой 0,20 г; относительно нее ведут расчеты концентрацией градуировочных растворов.

7. Определение оксидов кальция и магния

7.1. Ошибка повторяемости и расхождение между результатами параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 4 и 5.

Таблица 4

%

Массовая доля оксида кальция
От 1 до 10 включ.	±0,15	0,20
Св. 10 " 40 "	±0,20	0,30
" 40 " 70 "	±0,30	0,40

Таблица 5

%

Массовая доля оксида кальция
До 1,0 включ.	±0,10	0,15
Св. 1,0 до 6,0 "	±0,20	0,30
" 6,0 " 25,0 "	±0,40	0,60

7.2. Комплексонометрический метод

Метод основан на реакции взаимодействия катионов кальция и магния с трилоном Б (комплексоном III) с образованием малодиссоциированных соединений в присутствии металлоиндикаторов в щелочном растворе, образующих окрашенные комплексы, разрушающиеся при дальнейшем титровании трилоном Б.

Конечную точку титрования визуально или фотометрической индикацией определяют по исчезновению из раствора определяемого катиона, который связывается с трилоном Б, и выделению свободного индикатора, имеющего иную окраску, чем комплекс определяемого катиона с данным индикатором.

7.2.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Печь муфельная.

Титратор.

Фотоэлектротитриметр.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и раствор 1:3.

Аммиак водный по ГОСТ 3760 и раствор 1:1,5.

Аммоний хлористый по ГОСТ 3773.

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор массовой концентрацией 50 г/куб.дм.

Калия гидроксид по ГОСТ 24363, раствор массовой концентрацией 200 г/куб.дм (хранят в полиэтиленовой посуде).

Калий хлористый по ГОСТ 4234.

Уротропин технический по ГОСТ 1381, раствор массовой концентрацией 100 г/куб.дм.

Трилон Б по ГОСТ 10652.

Раствор трилона Б № 1 молярной концентрацией 0,05 моль/куб.дм (0,05 М): 18,62 г трилона Б растворяют в воде при нагревании до температуры 70-80 град.С, раствор охлаждают, фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 куб.дм и доводят до метки водой.

Раствор трилона Б № 2 молярной концентрацией 0,005 моль/куб.дм (0,005 М) :1,8 г трилона Б растворяют в воде при нагревании до температуры 70-80 град.С, раствор охлаждают, фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 куб.дм и доводят до метки водой.

Магний серно-кислый 7-водный по ГОСТ 4523 или стандарт-титр, растворы молярной концентрацией 0,1 моль/куб.дм (0,1 М) и 0,01 моль/куб.дм (0,01 М).

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Флуорексон (индикатор) по ТУ 6-09-1368, сухая смесь: 1 г индикатора смешивают с 99 г хлористого калия, растирают в ступке и хранят в банке с крышкой.

Тимолфталеин (индикатор) по ТУ 6-09-1887, сухая смесь: 1 г индикатора смешивают с 99 г хлористого калия, растирают в ступке и хранят в банке с крышкой.

Метиловый оранжевый (индикатор): 0,1 г индикатора растворяют в 100 куб.см воды.

Фенолфталеин (индикатор) по ТУ 6-09-5360: 0,2 г индикатора растворяют в 100 куб.см этилового спирта.

Бром крезоловый пурпуровый (индикатор) по ТУ 6-09-4530: 0,1 г индикатора растворяют в 100 куб.см этилового спирта.

Натрий фтористый по ГОСТ 4463.

Триэтаноламин по ТУ 6-09-2448.

Маскирующий реагент МР-1: раствор триэтаноламина массовой концентрацией 50 г/куб.дм, содержащий 5 г фтористого натрия.

Маскирующий реагент МР-2: раствор триэтаноламина массовой концентрацией 10 г/куб.дм, содержащий 2 г фтористого натрия.

Аммиачный буферный раствор: 70 г хлористого аммония растворяют в 200 куб.см воды, фильтруют, прибавляют 570 куб.см водного аммиака, доливают до 1 куб.дм водой, pH этого раствора соответствует 10.

Хром темно-синий (индикатор) по ТУ 6-09-3970, раствор массовой концентрацией 5 г/куб.дм.

Тимолфталексон (индикатор) по ТУ 6-09-07-996, раствор массовой концентрацией 5 г/куб.дм.

Эриохром черный Т (индикатор) по ТУ 6-09-1760: 1 г индикатора смешивают с 99 г хлористого калия, растирают в ступке и хранят в банке с крышкой.

Смесь для сплавления по п.6.4.1.

7.2.2. Подготовка к анализу

7.2.2.1. Установка титра 0,05 и 0,005 М растворов трилона Б по оксиду кальция

Навеску стандартного образца состава карбоната кальция массой 5 г растворяют в 30-40 куб.см раствора соляной кислоты 1:3 при нагревании, кипятят 3-5 мин для удаления углекислоты, переводят в мерную колбу вместимостью 1 куб.дм, охлаждают и доливают до метки водой. В три конические колбы вместимостью 250-300 куб.см спускают из бюретки по 20 куб.см приготовленного раствора хлористого кальция, разбавляют водой до 100 куб.см, затем приливают из бюретки 10-15 куб.см раствора трилона Б № 1, 1-5 капель брома крезолового пурпурового, 15 куб.см раствора гидроскида калия, на кончике шпателя 0,04-0,05 г индикатора флуорексона и титруют раствором трилона Б № 1 до перехода флуоресцирующей малиново-зеленой окраски в устойчивую малиновую. Титрование проводят на темном фоне.

Титр 0,05 М раствора трилона Б по оксиду кальция  в граммах на кубический сантиметр вычисляют по формуле

где     20	-	объем аликвотной части раствора стандартного образца, взятый для титрования, куб.см;
5	-	масса навески стандартного образца, г;
	-	массовая доля оксида кальция в стандартном образце, указанная в свидетельстве, %;
	-	среднее арифметическое значение объема 0,05 М раствора трилона Б, пошедшего на титрование (с учетом прибавления перед титрованием в раствор стандартного образца), куб.см;
1000	-	объем раствора стандартного образца, куб.см.

Навесу стандартного образца состава карбоната кальция массой 0,1 г растворяют в 100 куб.см раствора соляной кислоты 1:3 при нагревании, кипятят 3-5 мин для удаления углекислоты, переводят в мерную колбу вместимостью 500 куб.см, охлаждают и доливают до метки водой. В три стакана вместимостью 150 куб.см отбирают по 50 куб.см приготовленного раствора хлористого кальция, приливают из бюретки 10-15 куб.см раствора трилона Б № 2, 15 куб.см гидроксида калия, добавляют 7 капель индикатора хрома темно-синего. В стакан опускают магнитный элемент, помещают стакан в гнездо фотоэлектротитриметра, включают прибор и мотор электромагнитной мешалки, перемешивают раствор 1 мин и титруют раствором трилона Б № 2 до остановки стрелки микроамперметра, что соответствует эквивалентной точке.

Таким же образом проводят титрование холостого раствора, состоящего из 50 куб.см воды, 2 куб.см раствора соляной кислоты 1:3 и 0,1 г смеси для сплавления.

Титр 0,005 М раствора трилона Б по оксиду кальция  в граммах на кубический сантиметр вычисляют по формуле

где      50	-	объем аликвотной части раствора стандартного образца, взятый для титрования, куб.см;
0,1	-	масса навески стандартного образца, г;
	-	массовая доля оксида кальция в стандартном образце, указанная в свидетельстве, %;
	-	среднее арифметическое значение объема 0,005 М раствора трилона Б, пошедшего на титрование (с учетом прибавления перед титрованием в раствор стандартного образца), куб.см;
	-	объем 0,005 М раствора трилона Б, пошедший на титрование холостого раствора, куб.см;
500	-	объем раствора стандартного образца, куб.см.

7.2.2.2. Установка титра 0,05 и 0,005 М растворов трилона Б по оксиду магния

В три конические колбы вместимостью 250-300 куб.см спускают из бюретки по 20 куб.см 0,1 М раствора серно-кислого магния, разбавляют водой до 100 куб.см, нагревают до 60-70 град.С, приливают по 15 куб.см аммиачного буферного раствора и добавляют 5-7 капель индикатора хрома темно-синего или эрихрома черного Т (0,04-0,05 г) и титруют раствором трилона Б № 1 при интенсивном перемешивании до перехода красной окраски соответственно в устойчивую сиреневую или синюю с зеленым оттенком. При использовании 5-7 капель индикатора тимолфталексона наблюдают переход окраски из синей в светло-серую.

Титр 0,05 М раствора трилона Б по оксиду магния  в граммах на кубический сантиметр вычисляют по формуле

где         20	-	объем аликвотной части 0,1 М раствора серно-кислого магния, взятый для титрования, куб.см;
0,002016	-	масса оксида магния, соответствующая 1 куб.см раствора трилона Б № 1, г/куб.см;
	-	среднее арифметическое значение объема 0,05 М раствора трилона Б, пошедшего на титрование, куб.см.

В три стакана вместимостью 150 куб.см помещают по 20 куб.см 0,01 М раствора серно-кислого магния, приливают 50 куб.см воды, 15 куб.см аммиачного буферного раствора. В стакан опускают магнитный элемент, помещают стакан в гнездо фотоэлектротитриметра, включают прибор и мотор электромагнитной мешалки, перемешивают раствор 1 мин, добавляют 7 капель индикатора хрома темно-синего и титруют раствором трилона Б № 2 до остановки стрелки микроамперметра, что соответствует эквивалентной точке.    

Таким же образом проводят титрование холостого раствора, состоящего из 50 куб.см воды.

Титр 0,005 М раствора трилона Б по оксиду магния  в граммах на кубический сантиметр вычисляют по формуле

где         20	-	объем аликвотной части 0,01 М раствора серно-кислого магния, взятый для титрования, куб.см;
0,0002016	-	масса оксида магния, соответствующая 1 куб.см раствора трилона Б № 2, г/куб.см;
	-	среднее арифметическое значение объема 0,005 М раствора трилона Б, пошедшего на титрование, куб.см.
	-	объем 0,005 М раствора трилона Б, пошедший на титрование холостого раствора, куб.см.

7.2.3. Проведение анализа

7.2.3.1. Титрование оксида кальция с отделением гидроксидов железа и алюминия

Навеску цемента, клинкера, сырьевой смеси и других материалов массой 0,5 г сплавляют с 2 г смеси для сплавления при температуре 950-1000 град.С. Плав растворяют в 60-70 куб.см раствора соляной кислоты 1:3 и переводят в мерную колбу вместимостью 250 куб.см.

Из мерной колбы или от фильтрата после отделения оксида кремния по п. 6.3.2 отбирают аликвотную часть объемом 50 куб.см в стакан вместимостью 150-200 куб.см. Раствор нагревают до кипения, приливают по каплям раствор аммиака до изменения окраски бумажки конго из синей в красную, прибавляют раствор соляной кислоты 1:3 до перехода красной окраски бумажки конго в сиреневую, затем добавляют 10 куб.см раствора уротропина, выдерживают 5-7 мин при температуре 70-80 град.С до просветления раствора над выделившимся осадком гидроксидов железа и алюминия и фильтруют в колбу вместимостью 500-750 куб.см, промывают осадок на фильтре горячей водой до исчезновения реакции на хлор-ион с азотно-кислым серебром. Полученный фильтрат объемом 250-300 куб.см охлаждают.

При отсутствии уротропина гидроксиды железа и алюминия можно отделить только раствором аммиака, добавляя его к анализируемому раствору до слабого запаха. Затем фильтруют раствор и промывают осадок, как описано выше.

К фильтрату прибавляют две трети предполагаемого объема 0,05 М раствора трилона Б, 100 куб.см раствора гидроксида калия, 0,04-0,05 г сухой смеси индикатора флуорексона и дотитровывают раствором трилона Б № 1 визуально до изменения окраски раствора, как изложено в п. 7.2.2.1.

Примечания:

1. При анализе шлаков и шлакопортландцемента для предотвращения окисления оксида марганца (II) в щелочном растворе кислородом воздуха перед титрованием оксида кальция приливают 1-3 куб.см гидрохлорида гидроксиламина, после чего добавляют все необходимые реактивы.

2. При анализе материалов с предполагаемой массовой долей оксида кальция менее 20% (глины и др.) титрование производят, не прибавляя предварительно раствор трилона Б к анализируемому раствору.

7.2.3.2. Титрование оксида кальция без отделения гидроксидов железа и алюминия

Навеску пробы массой 0,1 г сплавляют с 1 г смеси до сплавления при температуре 950-1000 град.С и растворяют плав в 30-40 куб.см раствора соляной кислоты 1:3. Полученный раствор количественно переносят в колбу вместимостью 500-750 куб.см, тщательно обмыв тигель.

Определение может быть выполнено также из аликвотной части раствора объемом 50 куб.см после отделения кремнекислоты по п. 6.3.3, или из оставшейся части растворов в колбе вместимостью 250 куб.см (п. 7.2.3.1), или из аликвотной части раствора объемом 250 куб.см, приготовленного для фотометрического анализа по п. 6.4.3.

В любом случае при визуальном титровании перед добавлением гидроксида калия в раствор вводят 10 куб.см МР-1 и далее анализ ведут, как описано в п. 7.2.3.1.

Титрование оксида кальция в присутствии замаскированных гидроксидов железа и алюминия позволяет выполнить определение из анализируемого раствора пробы, приготовленного для фотометрического определения основных оксидов по п. 6.4.3, используя аликвотную часть объемом 50 или 100 куб.см при общем разведении 500 куб.см. Индикацию конечной точки титрования осуществляют с использованием фотоэлектротитриметра. Титруют 0,005 М раствором трилона Б. Перед добавлением гидроксида калия к анализируемому раствору прибавляют 10 куб.см МР-2. Дальнейшие операции - по п. 7.2.2.1.

7.2.3.3. Титрование суммы оксидов кальция и магния с отделением гидроксидов железа и алюминия

Для анализа берут аликвотную часть объемом 50 куб.см или из мерной колбы вместимостью 250 куб.см (п. 7.2.3.1), или из колбы после отделения кремнекислоты по п. 6.3.3, или из колбы после растворения отдельно взятой навески пробы массой 0,1 г по п. 7.2.3.2. Гидроксиды железа и алюминия отделяют по п. 7.2.3.1. К полученному фильтрату добавляют 50 куб.см аммиачного буферного раствора, 5-7 капель индикатора хрома темно-синего или 0,1 г индикатора эрихрома черного Т и титруют 0,05 М раствором трилона Б до перехода красной окраски соответственно в устойчивую сиреневую или синюю с зеленым оттенком.

7.2.3.4. Титрование суммы оксидов кальция и магния без отделения гидроксидов железа и алюминия

При визуальном титровании аликвотную часть раствора, полученного по п. 7.2.3.1 или п. 7.2.3.2, объемом 50 или 100 куб.см отбирают в коническую колбу вместимостью 500-750 куб.см, разбавляют до 300 куб.см водой, прибавляют 10 куб.см МР-1, одну каплю индикатора метилового оранжевого и 7 куб.см раствора гидроксида калия, затем 20 куб.см аммиачного буферного раствора и 10 капель индикатора тимолфталексона. Темно-синий раствор титруют 0,005 М раствором трилона Б до неизменяющейся желтовато-серой окраски.

При использовании фототитриметра аликвотную часть объемом 50 куб.см анализируемого раствора помещают в стакан вместимостью 150 куб.см, добавляют 10 куб.см раствора МР-2, 5 капель индикатора фенолфталеина и 7 куб.см раствора гидроксида калия, затем прибавляют 20 куб.см аммиачного буферного раствора (появляется розовая окраска), добавляют 7 капель индикатора тимолфталексона. Полученный раствор титруют 0,005 М раствором трилона Б на фототитриметре до остановки стрелки микроамперметра.

Аналогично титруют 50 куб.см холостого раствора.

Примечание. При анализе материалов, содержащих соединения марганца, для устранения помех от его четырехвалентного гидроксида в кислый раствор титруемой аликвотной части добавляют 5 куб.см раствора гидрохлорида гидроксиламина, но при этом гидроксид марганца титруется вместе с суммой оксидов кальция и магния.

7.2.4. Обработка результатов

Массовую долю оксида кальция  в процентах вычисляют по формуле

где	-	объем 0,05 М раствора трилона Б, пошедший на титрование, куб.см;
	-	масса навески пробы, г

или

где	-	объем 0,005 М раствора трилона Б, пошедший на титрование, куб.см;
	-	объем 0,005 М раствора трилона Б, пошедший на титрование холостого раствора, куб.см;
	-	масса навески пробы, г.

Массовую долю оксида магния  в процентах вычисляют по формуле

где	-	объем 0,05 М раствора трилона Б, пошедший на титрование суммы оксидов кальция и магния, куб.см;
	-	объем 0,05 М раствора трилона Б, пошедший на титрование оксида кальция, куб.см;
	-	масса навески пробы, г

или

где	-	объем 0,005 М раствора трилона Б, пошедший на титрование суммы оксидов кальция и магния, куб.см;
	-	объем 0,005 М раствора трилона Б, пошедший на титрование суммы оксидов кальция и магния в холостом растворе, куб.см;
	-	объем 0,005 М раствора трилона Б, пошедший на титрование оксида кальция, куб.см;
	-	объем 0,005 М раствора трилона Б, пошедший на титрование  оксида кальция в холостом растворе, куб.см;
	-	масса навески пробы, г;
	-	массовая доля оксидов марганца, %.

7.3. Фотоколориметрический метод определения оксида магния

Метод основан на образовании в щелочной среде окрашенного в оранжево-красный цвет адсорбционного соединения титанового желтого с гидроксидом магния.

7.3.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Печь муфельная.

Фотоэлектроколориметр концентрационный.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 1:3.

Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, раствор массовой концентрацией 100 г/куб.дм.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Метиловый красный (индикатор):0,2 г индикатора растворяют в 100 куб.см этилового спирта.

Натрий фтористый по ГОСТ 4463.

Смесь для сплавления по п. 6.4.1.

Маскирующий реагент МР-2 по п. 7.2.1.

Крахмал растворимый по ГОСТ 10163:0,5 г крахмала смешивают с 100 куб.см кипящей воды, кипятят 5 мин, фильтруют и охлаждают.

Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор массой концентрацией 0,1 г/куб.см, нейтрализованный раствором гидроксида натрия массовой концентрацией 100 г/куб.дм по универсальной индикаторной бумаге.

Реагент желтый титановый по ТУ 6-09-07-979: 0,2 г реагента растворяют в 100 куб.см воды, смешивают с раствором гидрохлорида гидроксиламина, нейтрализованным гидроксидом натрия. Смесь фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 куб.дм, разбавляют до метки водой, перемешивают и оставляют на сутки. Раствор годен в течение месяца.

Раствор хлористого кальция: 2 г стандартного образца состава известняка или карбоната кальция растворяют в 50 куб.см раствора соляной кислоты 1:3 и разбавляют водой до 250 куб.см.

7.3.2. Подготовка к анализу

7.3.2.1. Приготовление градуировочных и холостого растворов

Используют градуировочные растворы, приготовленные по п. 6.4.2.1, приняв навеску ОСО массой 0,15 г за основную, и рассчитывают относительно нее массовую долю оксида магния в процентах во всех остальных навесках.

Для приготовления холостого раствора 1 г смеси для сплавления растворяют в 100 куб.см раствора соляной кислоты 1:3 и разбавляют водой до 500 куб.см.

7.3.2.2. Построение градуировочного графика

Используя шесть мерных колб вместимостью 100 куб.см. В первую колбу приливают 25 куб.см холостого раствора, во все остальные по 25 куб.см градуировочных растворов. В первую и вторую колбы добавляют по 1 куб.см раствора хлористого кальция. Во все шесть колб добавляют по 30 куб.см воды, 5 куб.см МР-2, затем по 5 куб.см раствора крахмала, по 10 куб.см реагента титанового желтого и одну каплю индикатора метилового красного. Растворы нейтрализуют раствором гидроксида натрия до лимонно-желтого цвета и добавляют его избыток объемом 10 куб.см, разбавляют водой до метки, перемешивают, выдерживают 5 мин и фотометрируют относительно дистиллированной воды, используя зеленый светофильтр с областью светопропускания при длине волны 530-536 нм и кювету с толщиной поглощающего свет слоя 20 мм.

По полученным результатам определений оптической плотности и известной концентрации оксида магния в фотометрируемых объемах строят градуировочный график или составляют  калибровочное уравнение.

7.3.3. Проведение анализа

В две мерные колбы вместимостью 100 куб.см отбирают: в одну - 25 куб.см анализируемого раствора по п. 7.2.3.1 или п. 6.4.3; в другую - 25 куб.см близкого по массовой доле оксида магния к анализируемому градуировочного раствора, приготовленного по п. 7.3.2.1. Затем в обе колбы добавляют 30 куб.см воды, вводят 5 куб.см МР-2. Дальнейшие операции - по п. 7.3.2.2.

При предполагаемой массовой доле оксида магния в анализируемой пробе менее 1 или более 3% определение выполняют либо из отдельной навески, либо варьируют аликвотной частью анализируемого раствора.

При предполагаемой массовой доле оксида кальция в анализируемой пробе менее 10% к отобранной аликвотной части исходного раствора добавляют 1 куб.см раствора хлористого кальция.

7.3.4. Обработка результатов

Перед вычислением массовой доли оксида магния вводят поправку на изменение условий фотометрирования в соответствии с п. 1.18.

Массу оксида кремния в миллиграммах находят по градуировочному графику и вычисляют искомую массовую долю элемента по формуле (7).

Непосредственно массовую долю оксида магния в процентах определяют по градуировочному графику, построенному в координатах "оптическая плотность - массовая доля элемента в процентах" или находят по калибровочному уравнению. При отступлении от условий градуировки в части изменения навески, аликвотной части или разведения расчет проводят по формуле (8).

8. Определение оксидов железа (III), (II)

8.1. Ошибка повторяемости и расхождение между результатами параллельных определений не должны превышать значений, указанных в табл. 6.

Таблица 6

%

Массовая доля оксида железа (III), (II)
До 0,5 включ.	±0,02	0,03
Св. 0,5 до 1,0 "	±0,04	0,05
" 1,0 " 3,0 "	±0,10	0,15
" 3,0 " 10,0 "	±0,15	0,20
" 10,0 " 25,0 "	±0,20	0,30
" 25,0	±0,60	0,80

8.2. Комплексонометрический метод при массовой доле оксида железа (III), (II) более 1,0%

Метод основан на образовании комплексного соединения трехвалентного железа с сульфосалициловой кислотой и разрушении его трилоном Б при pH раствора 1-2 с образованием слабоокрашенного комплекса трилоната железа (III).

Присутствие в растворе оксидов кремния, алюминия, кальция и магния не мешают определению.

8.2.1. Средства анализа

Весы лабораторные общего назначения.

Электропечь муфельная.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 и раствор 1:3.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор 1:1,5.

Трилон Б по ГОСТ 10652, раствор молярной концентрацией 0,05 моль/куб.дм (0,05 М):18,62 г трилона Б растворяют в воде при слабом нагревании, охлаждают раствор, фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 куб.дм и доводят до метки водой.

Натрия гидроксид по ГОСТ 4328 или калия гидроксид по ГОСТ 24363, раствор массовой концентрацией 200 г/куб.дм.

Кислота сульфосалициловая 2-водная по ГОСТ 4478.

Сульфосалициловый индикатор: 10 г сульфосалициловой кислоты растворяют в 50 куб.см воды, нейтрализуют раствором гидроксида натрия или калия до изменения окраски индикаторной бумаги "конго" красной на сиреневую и доливают до 100 куб.см водой.

Смесь для сплавления по п. 6.4.1.

Железо треххлористое 6-водное по ГОСТ 4147 или железоаммонийные квасцы, раствор молярной концентрацией 0,05 моль/куб.дм (0,05 М):13,5 г треххлористого железа или 24,1 г железоаммонийных квасцов растворяют в 300 куб.см воды, фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 куб.дм, добавляют 8-10 куб.см соляной кислоты, доливают до метки водой и тщательно перемешивают.

Аммоний азотно-кислый по ГОСТ 22867, раствор с массовой концентрацией 20 г/куб.дм.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

Метиловый красный (индикатор): 0,2 г индикатора растворяют в 100 куб.см этилового спирта.

8.2.2. Подготовка к анализу

8.2.2.1. Установка титра 0,05 М раствора треххлористого железа по оксиду железа (III)

Установку титра проводят гравиметрическим методом в параллельных пробах (не менее трех). Для этого из раствора треххлористого железа, приготовленного по п. 8.2.1, отбирают аликвотную часть объемом 25 куб.см, помещают ее в стакан вместимостью 100-150 куб.см, разбавляют водой до 50-60 куб.см, нагревают на плитке примерно до температуры 70-80 град.С и осаждают гидроскид железа (III), прибавляя по каплям раствор аммиака в присутствии 3-4 капель индикатора метилового красного до пожелтения раствора над осадком. Затем стакан выдерживают в теплом месте 3-5 мин и отфильтровывают осадок гидроксида железа (III) через фильтр "красная лента" и промывают его на фильтре 10-12 раз горячим раствором азотно-кислого аммония до исчезновения реакции на ион хлора. Осадок вместе с фильтром переносят в тигель, подсушивают и прокаливают в муфельной печи при температуре 1000 град.С в течение 20-25 мин до постоянной массы. Титр раствора  треххлористого железа в граммах на кубический сантиметр вычисляют по формуле

где	-	среднее арифметическое значение массы прокаленного осадка, г;
25	-	аликвотная часть треххлористого железа, куб.см.

8.2.2.2. Установка титра 0,05 М раствора трилона Б по оксиду железа (III)

В три конические колбы вместимостью 250-300 куб.см отбирают по 20 куб.см треххлористого железа, разбавляют до 100 куб.см водой и нагревают примерно до 50 град.С, добавляют 6-7 капель сульфосалицилового индикатора и титрируют раствором трилона Б до исчезновения фиолетовой окраски сульфосалицилата железа. Титр раствора трилона Б  в граммах на кубический сантиметр вычисляют по формуле

где	-	среднее арифметическое значение объема 0,05 М раствора трилона Б, прошедшего на титрование треххлористого железа, куб.см;
20	-	объем раствора треххлористого железа, взятый для титрования, куб.см.

8.2.3. Проведение анализа

Навеску анализируемого материала массой 0,2 г сплавляют в платиновом тигле с 2 г смеси для сплавления при 1000 град.С в течение 3-5 мин. Плав растворяют в 50 куб.см раствора соляной кислоты.

Материалы, растворяющиеся в соляной кислоте без остатка, помещают в коническую колбу вместимостью 250-300 куб.см, содержащую 15-20 куб.см воды, приливают 5-7 куб.см соляной кислоты и осторожно нагревают на плитке до полного разложения навески. Затем при любом способе разложения навески добавляют 7-10 капель азотной кислоты, разбавляют водой до 100 куб.см, слабо кипятят раствор 1-2 мин, после чего нейтрализуют раствором аммиака до изменения окраски бумажки конго в красный цвет, затем добавляют по каплям раствор соляной кислоты до изменения окраски индикаторной бумажки на сиреневую, после чего добавляют 8-10 капель избытка той же кислоты и титруют горячий раствор трилоном Б в присутствии 6-7 капель сульфосалицилового индикатора до исчезновения фиолетовой окраски раствора. Далее раствор сохраняют для определения оксида алюминия. Определение можно также вести из аликвотной части объемом 100 куб.см из раствора после определения оксида кремния по п. 6.4.3.

8.2.4. Обработка результатов

Массовую долю оксида железа (III)  в процентах вычисляют по формуле

где	-	объем 0,05 М раствора трилона Б, пошедший на титрование, куб.см;
	-	масса навески пробы, г.

При анализе материалов, содержащих двух- и трехвалентное железо, массовую долю оксида железа (III)  вычисляют по формуле

где	-	массовая доля оксида железа (II), определяемая по п. 8.6, %;
1,1114	-	коэффициент пересчета массовой доли оксида железа (II) на оксид железа (III).

При анализе материалов, содержащих только оксид железа (II), его массовую долю  в процентах вычисляют по формуле

где 0,891

-

коэффициент пересчета массовой доли оксида железа (III) на оксид железа (II).