TCVN9914:2013

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9914:2013 về Đất, đá, quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng sắt tổng - Phương pháp chuẩn độ TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9914:2013 ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG S Ắ T TỔNG - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN Đ Ộ Soils, rocks and ores of silicate group - Determination of total iron content - Titr i metr i c method Lời nói đầu TCVN 9914: 2013 do Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản biên soạn, Bộ T à i nguyên và Môi trường đề nghị Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm đ ị nh, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG S Ắ T TỔNG - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN Đ Ộ Soils, rocks and ores of silicate group - Determination of total iron content - Titr i metr i c method 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp chuẩn độ xác đ ị nh hàm lượng sắt tổng số (Fe 2 O 3 ) từ 1% trở lên trong các đá silicat trong điều tra cơ bản địa chất về khoáng sản, thăm dò khoáng sản. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố th ì áp dụng phiên bản được nêu. Đ ố i v ớ i các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố th ì áp dụng phiên b ả n mới nhất, bao gồm c ả các sửa đổi, bổ sung (nếu có). TCVN 4851 (ISO 3696), Nước dùng để phân tích trong phòng th í nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử TCVN 7151 (ISO 648), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Pipet một m ứ c TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Bình định mức TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp ph â n tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt. 3. Nguyên tắc M ẫ u sau khi phân hủy thành dung dịch bằng cách nung chảy với natri cacbonat hoặc kali hidroxit tách silic rồi xác định hàm lư ợ ng sắt t ổ ng số bằng phương pháp chu ẩ n độ bicromat. Cơ sở của phương pháp là chuẩn độ sắt (II) b ằ ng dung dịch chu ẩ n kali bicromat với chỉ thị natr i diphenyl sunfonat sau khi khử sắt (III) v ề sắt (II) bằng thiếc (II) clorua, ảnh hưởng của sắt (II) tạo thành trong quá trình chu ẩ n độ được khắc phục bảng axit photphoric 4. Hóa chất, thuốc thử Trong quá trình phân tích, ch ỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích và nước phù hợp với loại 2 của TCVN 4851 (ISO 3696). 4.1 Axit clohidric, d=1,19, các dung dịch (1+1) và 2%. 4.2 Axil sunfuric, d = 1,84. dung dịch (1+1). 4.3 Axit f lohidric 40%. 4.4 Gelatin, dung dịch 1% mới pha . Hòa tan 1 gam gelatin trong 100 ml nước khi đun nóng đến 70°C. 4.5 Natri cacbonat khan. 4.6 Kali hidroxit 4.7 Kali pyrosunfat. 4.8 Axit clohldric, d=1,19, dung dịch (1+1). 4.9 Thiếc (II) clorua, dung dịch 10% mới pha: Hòa tan 25 gam SnC l 2 .2H 2 O trong 50 ml axit clohidric d=1,19. Pha loãng bằng nước đến 250 ml. 4.10 Thu ỷ ngân (II) clorua, dung dịch bão hòa trong nước. 4.11 Hỗn hợp axit sunfuric và axit photphor i c (hỗn hợp.Kn ố p): Thận trọng thêm 150 ml H 2 S O 4 d=1,84 vào 500 ml nước c ấ t, khuấy đều. Để nguội, thêm tiếp 150 ml H 3 PO 4 d=1.69,. kh uấ y đều, để nguội. Pha thêm nước đến 1 lít. 4.12 Natri -diphenylsunfonat, dung dịch 0,1%. Hòa tan 0,1 gam natri diphenyl sunfonat trong 100 ml nước, thêm vài giọt axit sunfuric (1=1), lắc đều. 4.13 Dung dịch chuẩn kali bicromat 0.01 N , pha từ ống chuẩn (fixanan), Hoặc hòa tan 4,9032 gam kali bicromat (đ ã kết tinh lại) trong bình định mức 1 lít. Thêm nước đến vạch, lắc đều. Dung dịch thu được có nồng độ 0,1 N. Pha loãng 10 lần dung dịch trên thì được dung dịch có nồng độ 0,01 N. 1 ml dung dịch kali bicromat 0,01 N tương ứng với 0,0007985 gam sắt (III) oxit. Kiểm tra độ chuẩn của dung dịch kali bicromat theo sắt tinh khiết như sau: Cân 0,2 gam sắt (III) oxit đã sấy đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105 ÷ 110°C cho vào bình nón dung tích 250 ml. Hòa tan bằng 20 ÷ 25 ml axit clohidric d=1,19. Đun dung dịch trên bếp cách thu ỷ đến gần sôi. Kh ử sắt (III) bằng từng giọt dung dịch thiếc (II) clorua 10% đến mất màu vàng. Cho dư 1- 2 giọt dung dịch thiếc nữa. Để nguội dung dịch đến nhiệt độ phòng, thêm 10 ml dung dịch thu ỷ ngân (II) clorua bão hoà. Lắc đều. Để yên 5 phút, thêm 20ml dung dịch hỗn hợp Kn ố p, 50 ml nước, 1-2 giọt chỉ thị natri diphenylamin sun f onat 0,1% và chuẩn độ bằng dung dịch kali bicromat đến xuất hiện màu tím bền trong 30 giây. Độ chu ẩ n của dung dịch kali bicromat theo g/ml sắt (III) oxit bằng: trong đó: a: Lượng sắt (III) oxit lấy để chuẩn độ, gam; V: Thể tích dung dịch kali bicromat tiêu tốn cho chu ẩ n độ, ml. 5. Thiết bị - Dụng cụ Các thiết bị, dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường, bao gồm pipet một mức, bình định mức phù hợp với các quy định trong TCVN 7151 (ISO 648) và TCVN 7153 (ISO 1042), (trừ khi có quy định khác) và các thiết bị, dụng cụ sau. 5.1 Cân phân tích, có độ ch í nh xác 2.10 -4 g. 5.2 Lò nung, có điều khi ể n nhiệt độ 1000°C 5.3 Chén bạch kim, có dung tích 30 ml. 5.4 Chén niken, c ó dung tích 30-50 ml. 5.5 C ố c thủy t i nh chịu nhiệt có, dung tích 250 ml. 5.6 B ì nh hút ẩm, Ф 25 cm. 5.7 B ì nh định mức, có dung tích 250 ml. 5.8 B ì nh nón, có dung tích 250 ml. 5.9 Pipet, có dung tích 25 ml. 6. Chuẩn b ị mẫu th ử Chuẩn b ị và gia công mẫu thử theo TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, h ó a lý, rơnghen, nhiệt. 7. Cách tiến hành 7.1. Phân hủy mẫu và tách silic 7.1.1. Phân hủy bằng cách nung chảy với natri cacbonat Cân 0,5000 ga m mẫu, trộn đều với 3 gam natri cacbonat trong chén bạch kim, ph ủ lên trên mẫu một lớp natri cacbonat nữa. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 900-980°C và giữ ở nhiệt độ này trong 20-25 phút. Khi mẫu ch ả y thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa thành ngoài và đáy chén bằng nước. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30- 35 ml dung dịch axit clohidr i c (1+1) để lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidr i c (1+1), sau đó bằng nước. 7.1.2. Phân hủy bằng cách nung ch ả y với kali hidroxit Cân 0.5000 gam mẫu cho vào chén niken đã có sẵn 4-5 gam kali hidroxit đã làm mất nước trên bếp điện hoặc trong lò nung ở nhiệt độ 200-300°C. Tiến hành nung ch ả y trong lò t ừ nhiệt độ thấp đến khoảng 600- 650°C và giữ ở nhiệt độ này trong 10-15 phút. Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. R ử a thành ngoài và đáy chén b ằ ng dung dịch axit clohidric 2%. Đặt chén v à o cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30-50 ml nước nóng đổ lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1+1), sau đó bằng nước nóng. Hòa tan khối chày bằng 20-25 ml axit clohidric d=1,19. 7.1.3 Tách axit silicic và xác định silic dioxit Dung dịch thu được bằng một trong hai cách phân hủy mẫu ở trên đem đun nóng và l à m bay hơi trên bếp cách thủy hoặc cách cát. Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh khu ấ y dung dịch và làm tơi kết t ủ a. Cô cho dung dịch đến dạng muối ẩ m. Sau đó thêm 10 ml dung dịch axit cloh i dric d=1,19. Tia nước rửa thành cốc rồi đun nóng để hòa tan muối. Cho 10 ml dung dịch gelatin 1%, khuấy kỹ dung dịch 2-3 phút. Thêm 30 ml nước nóng: Để yên trên bếp cách thu ỷ 10 phút. Lọc dung dịch vào b ì nh định m ứ c 250 ml qua giấy lọc b ă ng xanh (Ф 11 cm). Rửa kết tủa 3-4 lần bằng axit clohidric 2% và sau đó rửa 8-10 lần bằng nước nóng đến s ạ ch ion Cl - (thử bằng du n g dịch bạc nitrat). Chuyển kết tủa vào chén bạch kim đã được nung trước ở 900°C đến khối lượng không đổi. Tro hóa giấy lọc và nung kết tủa ở nhiệt độ 950°C trong 1,5-2 giờ. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩ m đến nhiệt độ phỏng và đ e m cân. N ế u cần, tiếp tục nung đến khi khối lượng cân được không thay đ ổi. Cho vào kết t ủ a v à i giọt axit sunfuric (1+1). 5-6 ml axit flohidric 40%. Đun nóng đ ến thoát kh í anhidrit sun f urơ và bốc khô. Phần bã còn lại trong chén sau khi xử lí với axit flohidric ở trên đem nung ở 950°C trong 10 ph ú t. Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩ m rồi cân lại khối lượng. Hiệu số khối lượng trước v à sau khi x ử lí b ằ ng axit là lượng silic dioxit. Bã trong chén sau khi cân đem nung chảy với 1 gam kali pyrosuntat ở nhiệt độ 400 - 450°C trong 10 phút. Hòa tan khối chảy bằng nước nóng để axit hóa bằng vài giọt axit clohidric. Dung dịch thu được đem nhập với phần nước lọc tách silic trong b ì nh định mức 250 ml ở trên. Định mức đến vạch b ằ ng nước. Lắc đều dung dịch (dung dịch I) Dung dịch này dùng để xác định các nguyên tố ti ế p theo (nhôm, sắt, titan, canxi, mage v . v .). 7.2. Xác định sắt Lấy ch í nh xác 25 ml dung dịch I cho vào bình nón 250 ml. Thêm 5 ml dung dịch axit cloh i dric (1+1). Đun n ó ng đến gần sôi rồi vừa nhỏ từng giọt dung dịch thiếc (II) c l orua 10% vừa lắc cho t ớ i khi dung dịch mất màu v à ng. Cho dư 1-2 giọt dung dịch thiếc nữa. Làm nguội nhanh dung dịch đến nhiệt độ ph ò ng bằng cách ngâm trong nước lạnh. Cho 5 ml dung dịch thủy ngân (II) clorua bão hoà, lắc đều. Đ ể yên dung dịch 3-5 phút, thêm 15 ml dung dịch hỗn hợp Knốp, 50 ml nước, 2-3 giọt chỉ thị natri diphenylamin sunfonat 0.1% và chuẩn độ bằng dung dịch kali bicromat đến xuất hiện m à u tím b ề n trong 30 giây. Ghi thể tích dung dịch kali bicromat tiêu tốn cho chuẩn độ. 8. Biểu thị kết quả 8.1 Tính hàm Iượng sắt (III) oxit tổng số Hàm lượng sắt (III) oxit tổng số được tính theo công thức: %Fe 2 O 3 (ts) = T.V.V dm .100 V h .G.1000 trong đó: T: Độ chuẩn của dung dịch kali bicromat theo sắt (III) oxit (g/ml); V: Thể tích dung dịch chu ẩ n kali bicromat tiêu tốn cho chuẩn độ, ml; V dm : Thể tích định mức dung dịch mẫu, ml; V h : Thể tích dung dịch mẫu lấy để phân tích, ml; G: Khối lượng phần mẫu thử (g). 8.2 Sai số phân tích Sai lệch lớn nh ấ t giữa hai kết qu ả xác định song song hoặc đối song không vượt qu á giá trị Δ trong bảng sau: S ố TT Cấ p hàm lượng (%Fe 2 O 3 ) Sai lệch tuyệt đối (%) (Δ ) 1 1,0 ÷ <2,00 0,15 2 2,0 ÷ <5,0 0,2 3 5,0 ÷ <10,0 0,3 4 10,0 ÷ <20,0 0 , 4 5 ≥20,0 0,5 9. Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau: a) Viện dẫn tiêu chuẩn này; b) Nhận dạng mẫu thử; c) Tên và địa chỉ phòng thử nghiệm; d) Ngày tiến hành thử nghiệm; e) Ngày báo cáo kết qu ả thử; f) Bất kỳ các đặc điểm đã ghi nhận trong quá trình xác định, các thao tác không quy đị nh trong tiêu chuẩn này có thể ảnh hưởng đến kết quả của mẫu thử. Thư mục tài liệu tham khảo (T.C.N.01-IVPTH/94) - Phương pháp (chuẩn độ bicromat) xác định hàm lượng sắt tổng số.