TCVN3861:2009

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 3861:2009 (ISO 7692 : 1983) về Ferotian - Xác định hàm lượng Titan - Phương pháp chuẩn độ TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 3861 : 2009 ISO 7692 : 1983 FEROTITAN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TITAN - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ Ferrotitanium - Determination of titanium co n tent- Titrimetric method Lời nói đầu TCVN 3861 : 2009 thay thế TCVN 3861 : 1983. TCVN 3861 : 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 7692 : 1983. TCVN 3861 : 2009 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 132 Fero biên soạn, Tổng cục Tiêu chu ẩ n Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công b ố . FEROTITAN - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TITAN - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ Ferrotitanium - Determination of titanium co n tent- Titrimetric method 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp chuẩn độ để xác định hàm lượng titan trong f erotitan. Ph ươ ng pháp này áp dụng cho f erotitan có hàm lượng titan ở giữa 20 % và 80 % (theo khối lượng). 2. Tài liệu viện dẫn Các t à i liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được n ê u. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có). ISO 3713, Ferroalloys - Sampling and sample preparation - General rules (Hợp kim fero - Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu - Quy tắc chung) . 3. Nguyên lý H òa tan một phần mẫu thử với axit sun f uric, axit nitric, axit clohydric và axit fl ohydric. Tách các nguyên tố gây cản trở (crom, vanadi, molipden và thiếc) nếu có bằng cách kết tủa titan hydroxit khi có mặt của hydro peroxit. Khử titan thành Ti 3 + bằng nhôm kim loại trong môi trường cacbon dioxit hoặc nitơ. Chuẩn độ Ti 3 + bằng dung dịch amoni sắt (III) sun f at tiêu chuẩn khi có mặt của thioxyanat như là chất chỉ thị. 4. Thuốc thử Trong quá trình phân tích, trừ khi có quy định khác, chỉ sử dụng các thuốc thử loại phân tích đã được công nhận và ch ỉ sử dụng nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương. 4.1. Nhôm có độ tinh khiết tối thiểu 99,5 % ở dạng lá có chiều dày 0,05 mm và không có titan. 4.2. Natri hydro cacbonat (NaHC O 3 ). 4.3. Axit nitric, r = 1,42 g/ml. 4.4. Axit sun f uric, r = 1,84 g/ml. 4.5. Axit clohydric, r = 1,19 g/ml. 4.6. Axit fl ohydric, r = 1,14 g/ml. 4.7. Axit sun f uric, được pha lo ã ng (1:1). Thêm một cách c ẩ n thận một thể tích axit sun f uric (4.4) vào 1 th ể tích nước. Làm nguội trong quá trì nh trộn. 4.8. Axit sun f uric, được pha loãng (1 : 4). Thêm một cách c ẩ n thận một thể t í ch axit sunfuric (4.4) vào 4 thể tích nước. Làm nguội trong quá trình trộn. 4.9. Natri hydroxit, dung dịch 100 g/ l . 4.10. Natri hy d roxit, dung dịch 20 g/ l . 4.11. Amoni thioxyanat, d ung dịch 100 g/ l . 4.12. Nitơ, trên thực tế không chứa oxy (nhỏ hơn 10 phần triệu theo thể tích, độ tinh khiết 99,998 % hoặc cacbon đioxit có độ tinh khiết tương tự. 4.13. Hydro peroxit 30 % hoặc dung dịch thể tích 100. 4.14. Amoni sắt (III) sun f at [Fe 2 (SO 4 ) 3 (NH 4 ) 2 SO 4 24H 2 O ] du n g dịch chuẩn độ tiêu chuẩn. Cho 10,2 g amoni sắt (III) sun f at vào một cốc c ó m ỏ 400 ml và thêm 100 ml nước lạnh và 50 ml axit sun f uric (4.7). Chuyển lượng dung dịch này sang một b ì nh định mức thể tích 1000 ml và pha loãng tới vạch định mức này. 1 ml của dung dịch này tương đương với khoảng 1 mg titan. 4.15. Dung dịch sắt (III) sun f at H òa tan 2 g sắt nguyên chất (ví dụ như BCS 149/3) trong 50 ml axit clohydric (4.5), oxy hóa với 10 ml axit nitric (4.3), thêm 40 ml dung dịch axit sun f uric (4.7) và đun nóng cho tới khi có khói trắng t ỏa ra. Làm nguội, pha loãng tới 200 ml và đun sôi trong 15 min. Làm nguội, chuyển lượng dung dịch này sang một b ì nh định mức thể tích 500 ml và pha loãng tới vạch định mức này. 4.16. Titan xốp hoặc các titan kim loại khác có độ tinh khiết lớn hơn 99,9 %. 4.17. Titan, dung dịch tiêu chuẩn tương đương với 0,5000 g Ti trong một lít, được chuẩn bị bằng một trong các phương pháp sau. 4.17.1. Chu ẩ n bị từ titan dioxit Cân 0,834 g ± 0,0002 g titan đioxit đã được nung trước trong 2 h ở 800 ° C . Nấu chảy dần dần lượng vật liệu này với 10 g pirosun f at trong một chén bằng platin có nắp cũng bằng platin hoặc trong một chén bằng thạch anh, có dung tích 170 ml, có nắp dạng tấm, hoặc trong một bình tam giác b ằ ng thạch anh. Sau khi làm nguội, h òa tan sản phẩm nóng chảy trực tiếp trong chén bằng thạch anh hoặc trong b ì nh tam giác bằng thạch anh với 100 ml nước ấm, sau đó gạn dung dịch vào trong một cốc có mỏ 400 ml. Rửa chén b ằ ng thạch anh hoặc bình tam giác bằng thạch anh nhiều lần. Nếu sử dụng chén bằng platin, đặt chén sau khi làm nguội trong một cốc có mỏ 400 ml với 100 ml nước ấm để h òa tan sản phẩm nóng chảy. Khi sản phẩm được h òa tan, lấy chén ra, rửa chén nhiều lần trong nước. Thêm 50 ml dung d ịch axit sun f uric (4.8) vào dung dịch của sản phẩm nóng chảy. Đun nóng từ từ trên một bếp gia nhiệt tới khi dung d ị ch trở n ê n hoàn toàn trong. Làm nguội, chuyển lượng dung dịch này sang một bình định mức thể tích 1000 ml, pha loãng tới vạch định mức bằng nước và trộn đều. 4.17.2. Chu ẩ n bị từ kali hexa f lorotitanat Cân 2,506 g ± 0,0002 g kali hexa f lorotitanat (K 2 TiF 6 ) đã được sấy khô từ trước trong 2 h ở 105 ° C trong một chén b ằ ng platin. Đặt chén trong một cốc có mỏ 100 ml, thêm 50 ml dung dịch axit sun f uric (4.8) và nung nóng tới khi kali hexa f lorotitanat được h òa tan (trong khoảng 15 min). Làm nguội, lấy ch é n ra, rửa ch é n nhiều lần bằng nước. Chuyển lượng dung dịch trong chén sang một b ì nh định mức thể tích 1000 ml, sau khi làm nguội, pha loãng tới vạch đ ị nh mức bằng nước và trộn đều. 5. Thiết bị, dụng cụ Thiết bị thông thường trong phòng thí nghiệm và đặc biệt là. 5.1. Cốc có mỏ bằng Polytetra f loroetylen (PTFE), dung tích 250 ml. 5.2. Cốc có mỏ bằng th ủy tinh, dung tích 600 ml. 5.3. Bình tam giác hoặc tròn với đáy phẳng, dung tích 500 ml. 5.4. Van Busen hoặc b ì nh ngưng tụ/ b ì nh Goeckel Van Busen (xem H ì nh 1) gồm có một nút cao su (1) cho hai ống th ủy tinh (2 và 6) đi qua. Các ống cao su (3) được lắp lên trên các ống th ủy tinh này, các đầu mút trên của các ống cao su được nút kín bằng các nút th ủy tinh (5). Ố ng cao su (3) lắp trên ống th ủy tinh (2) được xẻ rãnh (4) có chiều dài 10 đến 15 mm, ở giữa chiều dài ống bằng lưỡi dao cạo. Ố ng (6) c ó đầu mút cao h ơ n dung dịch được chuẩn độ 5 cm để có thể d ẫn nitơ hoặc cacbon d ioxit thay cho ống c ấ p khí đối với ống cao su (3). 5.5. Máy khuấy từ có cánh khuấy bọc PTFE. 5.6. Thiết b ị để chu ẩ n độ trong môi trường nitơ (xem Hình 2). 6. Mẫu thử Sử dụng bột lọt qua được sàng có cỡ lỗ sàng 160 m m, được chu ẩ n bị phù hợp với ISO 3713. 7. Cách tiến hành 7.1. Phần mẫu thử Lấy một phần mẫu thử 1,000 g ± 0,0002 g. 7.2. Thử mẫu trắng Thực hiện một phép thử mẫu trắng song song với việc xác định theo cùng một quy trình và sử dụng cùng một lượng của t ấ t cả các thuốc thử (trừ dung dịch amoni s ắ t (III) sun f at (4.14), nhưng không có phần mẫu thử). 7.3. Thử kiểm tra Kiểm tra tính hợp lệ của các quy tr ì nh thao tác được sử dụng bằng cách thực hiện, song song với việc xác định hàm lượng titan của một hoặc nhiều mẫu thử cùng loại có hàm lượng titan đã biết. 7.4. Sự chuẩn hóa dung dịch amoni sắt (III) sunfat 7.4.1. Phương pháp sử dụng titan xốp Thực hiện việc xác định trên một phần mẫu thử bằng titan xốp (4.16) có khối lượng 0,75 đến 0,85 g. Hình 1 - Van Busen Hình 2 - Thiết b ị để chuẩn độ trong môi trường n i tơ 7.4.2. Phương pháp sử dụng dung d ị ch titan tiêu chuẩn Dùng pipet để chuyển 50 ml dung dịch titan tiêu chuẩn (4.17), 5 ml dung dịch axit sun f uric (4.7) và 80 ml axit clohydric (4.5) vào một b ì nh tam giác 500 ml. Tiến hành như quy định trong 7.5.3.2. Thực hiện ki ể m tra mẫu tr ắ ng trong cùng điều kiện đ ể chứng minh sự không có mặt của titan trong các thuốc thử được sử dụng để pha chế dung dịch chuẩn. 7.5. Xác định 7.5.1. H òa tan phần mẫu thử Đặt phần mẫu thử trong cốc có mỏ bằng PTFE dung tích 250 ml và bổ sung thêm khoảng 20 ml nước, 35 ml dung dịch axit sun f uric (4.7). Khi phản ứng xảy ra chậm, bổ sung thêm 20 ml axit clohydric (4.5) và 1 ml axit Aohydric (4.6). Đậy cốc có mỏ bằng nắp PTFE. Oxy hóa trong điều kiện nguội bằng cách nhỏ thêm từng giọt 5 ml axit nitric (4.3). Khi phản ứng đã hoàn thành, tháo n ắ p cốc ra và đun nóng từ từ tới khi có khói trắng t ỏa ra. Tiếp tục đun nóng trong 5 min. Làm nguội, thêm 30 ml axit clohydric (4.5) khuấy nhẹ, đậy nắp và đun nóng trên một tấm được đốt nóng tới khi dung dịch tr ở nên trong. Rửa sạch nắp với 5 ml axit clohydric (4.5). Làm nguội và chuy ể n dung dịch vào b ì nh định mức thể tích 500 ml, rửa sạch cốc có m ỏ và pha loãng tới vạch định mức bằng nước (dung d ịch A). Nếu hàm lượng titan yêu cầu của mẫu thử nằm trong phạm vi 20 % đến 45 % (theo khối lượng) thì l ấ y một cách chính xác 50 ml của dung dịch A, nếu hàm lượng titan yêu cầu n ằ m trong phạm vi 45 % đến 75 % (theo khối lượng) th ì lấy một cách chính xác 25 ml của dung dịch A. Chuyển phần đã lấy của dung dịch A này vào một cốc tháp dung tích 250 ml c ó chứa 10 ml dung dịch sắt (III) sun f at (4.15), nếu các nguyên tố gây cản trở được tách th ì tiến hành như quy định trong 7.5.2, hoặc chuyển vào một b ì nh tam giác dung tích 500 ml và nếu các nguyên tố gây c ả n trở không được tách th ì tiến hành như quy định trong 7.5.3.1. 7.5.2. Tách các nguyên tố gây cản trở Thêm 50 ml dung dịch natri hydroxit (4.9) và 2 ml dung dịch hydro peroxit (4.13) vào phần d ung dịch A chứa trong cốc có mỏ 250 ml, đun nóng tới sôi và giữ ở trạng thái sôi trong 5 min cho kết tủa lắng xuống và lọc qua một bộ lọc kép nhanh hoặc qua một bộ lọc có lớp lót b ằ ng bột gi ấ y. Sau khi đã chuyển tất cả các kết tủa hydroxit lên bộ lọc, rửa bộ lọc có kết tủa bằng dung dịch natri hydroxit (4.10) và rửa cốc có mỏ và chất kết tủa sáu lần với khoảng 10 ml dung dịch natri hydroxit (4.10). Rửa cuống ph ễu bằng nước và đặt phễu lên b ì nh tam giác dung tích 500 ml. Cho 45 ml axit dohydric (4.5) và 15 ml dung dịch axit sun f uric (4.8) vào trong cốc có mỏ dung tích 250 ml và đun nóng 60 ° C đến 70 ° C . Sử dụng hỗn hợp axit này để h òa tan kết tủa hydroxit tr ê n bộ lọc bằng cách thêm h ỗ n hợp thành từng phần nhỏ 10 ml và cho mỗi phần chảy hết hoàn toàn trước khi thêm tiếp. Khi cốc có mỏ đã hết, thêm 35 ml axit clohydric (4.5), đun nóng như trước và rửa bộ lọc với các phần nhỏ khoảng 10 ml axit clohydric. Cuối cùng r ử a cốc có mỏ, bộ lọc và cuống phễu bằng nước nóng (70 ° C đến 80 °C) khi sử dụng tổng thể tính không vượt quá 40 ml. Tiến hành như quy định trong 7.5.3.2. 7.5.3. Chuẩn độ 7.5.3.1. Khi không có các nguyên tố gây cản trở Thêm 85 ml axit clohydric (4.5) và 25 ml nước vào phần đã lấy của dung dịch A trong b ì nh tam giác dung tích 500 ml. Tiến hành như quy định trong 7.5.3.2. 7.5.3.2. Khử titan Thêm vào dung dịch thử (được chuẩn bị như trong 7.5.2 hoặc 7.5.3.1) 2 g ± 0,2 g natri hydrocacbonat (4.2) và 4 g ± 0,2 g nhôm (4.1) được cắt thành nhiều mảnh. Nút k í n ngay lập tức b ì nh chứa có van Busen hoặc bình/bầu ngưng tụ Goeckel, được nạp đầy dung d ị ch natri hydrocacbonat 1) b ã o h òa . Lắc b ì nh thường xuy ê n trong quá trình khử. 7.5.3.3. Chuẩn độ trong môi trường khí n i tơ Trước khi nhôm được h òa tan hoàn toàn, nối ống đi xuống (6) của van Busen với ngu ồ n nitơ sau khi đ ã rút ống cao su (3) ra. Điều chỉnh lưu lượng nitơ đến 0,7 l /min ± 0,1 l /min. Khi nhôm được h òa tan (ngừng sủi bọt), nhúng ch ì m b ì nh hoàn toàn trong nước nguội và cho phép nitơ thoát ra khỏi rãnh (4) tr ê n ống cao su (3) và giữ cho tới khi dung dịch có nhiệt độ b ằ ng nhiệt độ môi trường xung quanh (thời gian yêu cầu khoảng 7 min). Không ngắt dòng nitơ, nâng van Busen, con khuấy của máy khu ấ y từ và thêm 10 ml dung dịch amoni thioxynat (4.11), rửa ống đi xuống (6) với nước nguội được đun sôi và thay th ế van Busen b ằ ng bộ phận chu ẩ n độ (xem H ì nh 2), sau khi đã nối bộ phận này với nguồn nitơ. Vận hành máy khu ấ y từ (5.5) và chu ẩ n độ với dung dịch amoni sắt (III) sun f at (4.14) tới khi thu được màu hồng ổn định. 7.5.3.4. Chuẩn độ trong khí quyển cacbon điox i t Khi nhôm được h òa tan, làm nguội dung d ị ch và rút van Busen hoặc b ầ u ngưng tụ Goeckel ra. Thêm 10 ml d ung dịch amoni thioxyanat (4.11) và chuẩn độ với dung dịch amoni sắt (III)sunfat (4.14) tới khi thu được màu hồng ổn định. 8. Tính kết quả 8.1. Nếu dung dịch amoni sắt (III) sun f at đã được chu ẩ n hóa bằng phương pháp sử dụng titan xốp (xem 7.4.1) th ì hàm lượng titan t í nh theo phần trăm khối lượng được xác định theo công thức trong đó: V 1 là thể tích tính bằng mililít của dung dịch amoni sắt (III) sun f at (4.14) được sử dụng trong thử mẫu trắng; V 2 là thể tích t í nh bằng mililít của dung dịch amoni s ắ t (III) sunfat (4.14) được dùng để chuẩn hóa khi sử dụng titan xốp; V 3 là thể tích tính b ằ ng mililít của d ung dịch amoni sắt (III) sun f at (4.14) được dùng trong xác định; m 1 là khối lượng tính bằng gam của bọt titan (4.16) chứa trong phần đã lấy của dung d ịch A được lấy trong 7.5.1; m 2 là khối lượng tính bằng gam của f erotitan chứa trong phần đã lấy của dung dịch A được lấy trong 7.5.1. 8.2. Nếu d ung dịch amoni s ắ t (III) sun f at đã được chuẩn hóa dung dịch titan tiêu chuẩn (xem 7.4.2) th ì hàm lượng titan, tính theo phần trăm khối lượng được xác định theo công thức: trong đó: V 1 là thể tích tính bằng mililít của dung dịch amoni sắt (III) sun f at (4.14) được dùng trong thuốc thử trắng khi chuẩn hóa ; V 2 là th ể tích tính bằng mililít của dung dịch amoni sắt (III) sun f at (4.14) được dùng để chuẩn độ 50 ml dung dịch titan tiêu chu ẩ n (4.17); V 3 là th ể tích tính bằng mililít của dung dịch amoni sắt (III) sun f at (4.14) được dùng trong xác định; V 4 là thể tích tính b ằ ng mililít của dung dịch amoni sắt (III) sun f at (4.14) được sử dụng trong chuẩn độ mẫu trắng; m 1 là khối lượng tính bằng gam của titan chứa trong 50 ml dung dịch titan tiêu chu ẩ n 4.17; m 2 là khối lượng tính bằng gam của f erotitan chứa trong phần ước số của dung dịch A được lấy trong 7.5.1. 9. Báo cáo thử Báo cáo thử phải bao gồm các thông tin sau: a) Tham chiếu tiêu chuẩn này; b) Nhận dạng mẫu th ử ; c) Kết quả và phương pháp trình bày được dùng; d) Bất cứ đặc tính không b ì nh thường nào được ghi lại trong quá trình xác định; e) Chi tiết về bất cứ thao tác nào không được quy định trong tiêu chuẩn này hoặc được lựa chọn.