Боксит. Методы определения диоксида углерода

ГОСТ 14657.9-96
Группа А39

     
     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

БОКСИТ

Методы определения диоксида углерода

Bauxite. Methods for determination of carbon dioxide content

МКС 73.060*
ОКСТУ 1711
_______________
* В указателе "Национальные стандарты" 2007 г.
МКС 73.060.40. - Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения 1999-01-01

     
     
Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом 99 "Алюминий", Всероссийским алюминиево-магниевым институтом (АО ВАМИ)

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 9 от 12 апреля 1996 г.)

За принятие проголосовали:

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 17 декабря 1997 г. N 415 межгосударственный стандарт ГОСТ 14657.9-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1999 г.

4 ВЗАМЕН ГОСТ 14657.9-78

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ

1 Область применения

     1 Область применения
     

Настоящий стандарт распространяется на боксит и устанавливает газоволюметрический и титриметрический методы определения диоксида углерода при массовой доле от 0,1% до 15%.

При возникновении разногласий определение проводят газоволюметрическим методом.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 83-79 Натрий углекислый. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 4107-78 Бария гидроокись 8-водная. Технические условия

ГОСТ 4108-72 Бария хлорид 2-водный. Технические условия

ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4233-77 Натрий хлористый. Технические условия

ГОСТ 6552-80 Кислота ортофосфорная. Технические условия

ГОСТ 14657.0-96 (ИСО 8558-85) Боксит. Общие требования к методам химического анализа

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

3 Общие требования

Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 14657.0.

4 Газоволюметрический метод

Метод основан на разложении карбонатов, содержащихся в боксите, соляной кислотой и измерении объема выделившегося диоксида углерода.

4.1 Аппаратура, реактивы и растворы

Газоволюметр (рисунок 1).

Рисунок 1 - Газоволюметр

1 - реакционная пробирка; 2 - резиновая пробка с отводной трубкой и капельной воронкой;
3 - метка на капельной воронке; 4 - капельная воронка; 5 - трехходовой кран; 6 - термометр;
7 - газосборная бюретка; 8 - водяная рубашка; 9 - уравнительная склянка; 10 - водяная баня

Рисунок 1 - Газоволюметр

Пробирка реакционная П2Т-31-ТС по ГОСТ 25336.

Барометр.

Электропечь муфельная с терморегулятором, обеспечивающая температуру нагрева 400 °С.

Термометр лабораторный.

Известь натронная.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 1:1.

Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552, раствор 1:1.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Натрий хлористый по ГОСТ 4233, раствор с массовой долей 20%.

Спирт этиловый по ГОСТ 18300.

Метиловый оранжевый (пара-диметиламиноазобензосульфокислый натрий), спиртовой раствор с массовой долей 0,1%.

Растворы для заполнения газосборной бюретки: раствор ортофосфорной кислоты, окрашенный метиловым оранжевым до ярко-розовой окраски, или раствор хлорида натрия с массовой долей 20%, подкисленный серной кислотой и окрашенный метиловым оранжевым.

Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83.

Стандартный раствор углекислого натрия: 9,4600 г предварительно прокаленного при температуре 400 °С 1 ч углекислого натрия помещают в стакан вместимостью 400 см и растворяют в воде. Раствор переливают в мерную колбу вместимостью 500 см, доливают водой до метки и перемешивают.

Стандартный раствор хранят в бутыли, закрытой пробкой с хлоркальциевой трубкой, заполненной натронной известью.

1 см стандартного раствора содержит 0,00785 г диоксида углерода, который в газообразном состоянии при нормальных условиях занимает объем 4 см.

Для приготовления стандартного раствора углекислого натрия используют свежепрокипяченную дистиллированную воду.

4.2 Проведение анализа

4.2.1 Навеску боксита массой 0,1-2 г (в зависимости от массовой доли диоксида углерода) помещают в реакционную пробирку (рисунок 1), закрывают пробкой и наливают в капельную воронку раствор соляной кислоты до метки. Пробирку помещают в водяную баню, температура воды в которой одинакова с температурой воды в рубашке газоволюметра. Трехходовым краном соединяют систему с атмосферным воздухом и с помощью уравнительной склянки устанавливают затворную жидкость в газосборной бюретке на нулевое деление. Поворотом крана отсоединяют систему от атмосферного воздуха, опускают уравнительную склянку и через 5-10 мин снова поднимают ее до первоначального положения. Если уровень затворной жидкости в газосборной бюретке останется на нулевом делении, то система считается герметичной. Опускают уравнительную склянку, отмеряют 10 см раствора соляной кислоты в капельную воронку, и, открывая кран капельной воронки, постепенно вливают раствор соляной кислоты в реакционную пробирку. Закрывают кран капельной воронки в тот момент, когда мениск раствора соляной кислоты дойдет до метки. Помещают реакционную пробирку в водяную баню с кипящей водой и нагревают 10 мин при периодическом встряхивании.

Реакционную пробирку сначала охлаждают в стаканах с водой комнатной температуры, а затем в водяной бане с термометром до температуры, которая была в начале анализа, хорошо встряхивают до полного насыщения соляной кислоты углекислым газом и измеряют объем выделившегося газа. Повторяют термостатирование и измерение через каждые 5 мин до тех пор, пока объем не станет постоянным.

4.2.2 Одновременно с анализом пробы определяют объем диоксида углерода, выделившегося из стандартного раствора углекислого натрия. Пипеткой, с помощью груши в пробирку отмеряют рассчитанное количество стандартного раствора, содержащего приблизительно такое же количество диоксида углерода, которое выделилось при разложении боксита. Далее анализ проводят, как указано в 4.2.1. Объем раствора в реакционной пробирке должен быть таким, как объем раствора при анализе пробы, поэтому необходимое количество раствора соляной кислоты для разложения углекислого натрия рассчитывают по разности объемов раствора соляной кислоты (10 см), прибавляемой при разложении пробы боксита и стандартного раствора углекислого натрия, взятого на определение.

Допускается проводить одно разложение стандартного раствора углекислого натрия и разложение нескольких проб боксита, если температура окружающей среды не меняется более чем на 2-3 °С, атмосферное давление - более чем на 5 мм рт.ст. и объемы диоксида углерода, выделившиеся при разложении пробы и стандартного раствора углекислого натрия, отличаются друг от друга не более чем на .

4.3 Обработка результатов

4.3.1 Массовую долю диоксида углерода , %, вычисляют по формуле

,

где - объем диоксида углерода, измеренный после разложения боксита, см;

- объем раствора соляной кислоты, введенный в реакционную колбу для выделения из боксита диоксида углерода, см;

- объем стандартного раствора углекислого натрия, израсходованного на определение, см;

0,00785 - массовая концентрация углекислого натрия, выраженная в граммах диоксида углерода, г/см;

- объем диоксида углерода, измеренный после разложения стандартного раствора углекислого натрия, см;

- объем раствора соляной кислоты, введенный в реакционную колбу для выделения диоксида углерода из стандартного раствора углекислого натрия, см;

- масса навески бокси

та, г.

4.3.2 Результаты анализа рассчитывают до третьего и округляют до второго десятичного знака при массовой доле диоксида углерода от 0,10% до 3,00% включительно, рассчитывают до второго и округляют до первого десятичного знака при массовой доле диоксида углерода свыше 3,00%.

4.3.3 Допускаемое расхождение результатов параллельных определений и результатов анализа не должно превышать значения, указанного в таблице 1.


Таблица 1

5 Титриметрический метод

Метод основан на разложении карбонатов, содержащихся в боксите, серной кислотой, поглощении выделяющегося диоксида углерода раствором гидроксида бария и титровании избытка раствора гидроксида бария соляной кислотой.

5.1 Аппаратура, реактивы и растворы

Установка для определения диоксида углерода (рисунок 2).

Рисунок 2 - Установка для определения диоксида углерода

1 - нагреватель; 2 - автотрансформатор; 3 - реакционная колба; 4 - капельная воронка;
5 - холодильник; 6 - верхний кран; 7 - средний кран; 8 - нижний кран; 9 - отвод холодильника

Рисунок 2 - Установка для определения диоксида углерода

Вода, не содержащая углекислого газа: воду кипятят 20 мин, охлаждают в бутыли, закрытой пробкой с хлоркальциевой трубкой. Используют для приготовления растворов и в процессе анализа.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 0,1 моль/дм.

Кислота серная по ГОСТ 4204, раствор 1:4.

Спирт этиловый по ГОСТ 18300.

Тимоловый синий, раствор с массовой долей 0,5% в этиловом спирте.

Известь натронная.

Бария хлорид по ГОСТ 4108.

Бария гидроксид по ГОСТ 4107.

Пентан, ч.

Эфир петролейный.

Раствор гидроксида бария: 53 г гидроксида бария и 100 г хлорида бария растворяют примерно в 1800 см воды при слабом нагревании и быстром перемешивании. Охлажденный раствор с осадком углекислого бария отфильтровывают через фильтр средней плотности в мерную колбу вместимостью 2000 см. Опалесцирующий фильтрат доливают водой до метки и перемешивают.

5.2 Проведение анализа

5.2.1 Бюретку заполняют примерно на 1-2 см по высоте пентаном или петролейным эфиром, затем раствором гидроксида бария. На верхний конец бюретки устанавливают небольшую трубку с натронной известью.

5.2.2 Навеску пробы массой согласно таблице 2 в зависимости от массовой доли диоксида углерода помещают в реакционную колбу, затем в колбу приливают 50 см воды. Для равномерного кипения добавляют несколько стеклянных бусинок.


Таблица 2

Отмечают уровень растворов в реакционной колбе, поддерживая его постоянным в процессе кипения. Колбу и насадку прикрепляют друг к другу за стеклянные ушки, имеющиеся на их поверхности, с помощью стальных стержней. Аппарат закрепляют в штатив в средней части холодильника (рисунок 2).

После установки аппарата трубку капельной воронки заполняют водой всасыванием во избежание образования пузырьков воздуха и включают нагреватель. Нагревание регулируют с помощью лабораторного автотрансформатора так, чтобы поддерживалось равномерное кипение в реакционной колбе.

5.2.3 После обильного выделения водяного пара в отводе холодильника включают водяное охлаждение. Открывают нижний кран холодильника и закрывают средний и верхний краны. Одновременно в коническую колбу вместимостью 200 см добавляют 5-10 см пентана или петролейного эфира и раствор гидроксида бария согласно таблице 2. Раствор со стенок колбы смывают 3-5 см воды и колбу закрывают корковой пробкой, в которую вставлен холодильник так, чтобы трубка достигала дна колбы. В воронку, расположенную в другом отверстии корковой пробки, помещают последовательно слой сухой ваты и смоченный в растворе гидроксида бария ватный тампон. Открывают средний кран холодильника и закрывают нижний кран, при этом раствор гидроксида бария в холодильнике поднимается примерно до нижней трети высоты.

В капельную воронку приливают 10 см раствора серной кислоты, затем по каплям добавляют ее в реакционную колбу.

5.2.4 Одновременно следят за уровнем раствора гидроксида бария в холодильнике с тем, чтобы пузырьки диоксида углерода не барбатировали в поглотительную колбу. При необходимости устанавливают третью степень охлаждения, открывая верхний кран и закрывая средний кран.

Во избежание подсоса воздуха в реакционную колбу при добавлении раствора серной кислоты в капельной воронке оставляют небольшой затворный слой раствора (примерно 1 см).

Кипячение проводят 20 мин, добавляя одновременно через капельную воронку воду для сохранения постоянного объема раствора в реакционной колбе. Затем приемную колбу опускают на 2-3 мм, закрывают верхний и средний краны и одновременно открывают нижний кран. При этом раствор гидроксида бария вытесняется из холодильника. Далее приемную колбу опускают настолько, чтобы конец отводной трубки холодильника оказался выше уровня жидкости. Кипячение продолжают еще 1 мин для того, чтобы промыть холодильник.

5.2.5 К раствору в приемной колбе добавляют 10 капель индикатора тимолового синего и титруют медленно раствором соляной кислоты до образования зеленого окрашивания. При титровании содержимое колбы многократно интенсивно встряхивают, закрывая ее пробкой.

5.2.6 Одновременно с анализом пробы определяют объем раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование раствора гидроксида бария.

В коническую колбу вместимостью 200 см добавляют примерно 10 см пентана или петролейного эфира, растворов гидроксида бария согласно таблице 2, затем доливают водой до объема, соответствующего объему при определении массовой доли диоксида углерода в пробе. В колбу добавляют 10 капель индикатора тимолового синего и титруют раствором соляной кислоты согласно 5.2.5.

5.3 Обработка результатов

5.3.1 Массовую долю диоксида углерода , %, вычисляют по формуле

,

где - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование раствора гидроксида бария, см;

- объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование раствора гидроксида бария после поглощения диоксида углерода, см;

0,0022 - массовая концентрация (титр) 0,1 моль/дм раствора соляной кислоты, выраженный в граммах диоксида углерода, г/см;

- масса навески пробы, г

5.3.2 Расчет результатов анализа - по 4.3.2.

5.3.3 Допускаемое расхождение результатов параллельных определений и результатов анализа - по 4.3.3.