ДСТУ 3563—97
(ГОСТ 30511.1—97)

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ШЛАКИ МЕТАЛУРГІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА

Методи визначення фосфору

 

Не є офіційним виданням.
Офіційне видання розповсюджує національний орган стандартизації
(ДП «УкрНДНЦ» http://uas.gov.ua)

 

 

ПЕРЕДМОВА

 

1    РОЗРОБЛЕНО І ВНЕСЕНО Українським державним науково-дослідним інститутом металів (ТК 3)

2    ЗАТВЕРДЖЕНО наказом Держстандарту України від 26 травня 1997 р. № 298

ВВЕДЕНО В ДІЮ наказом Держстандарту України від 27 лютого 1998 р. № 125

3    ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ

4    РОЗРОБНИКИ: Д. К. Нестеров, канд. техн. наук; С. В. Спіріна (керівник розробки), канд. хім. наук; Н. М. Гриценко (керівник розробки), канд. хім. наук; Л. І. Березова; Г. М. Моісеєва

© Держстандарт України, 1999

Цей стандарт не може бути повністю чи частково відтворений, тиражований
і розповсюджений як офіційне видання без дозволу Держстандарту України

 

ЗМІСТ

1    Галузь використання

2    Нормативні посилання

3    Загальні вимоги

4    Фотометричний метод

5    Титрометричний метод  

6    Норми точності

7    Вимоги безпеки

ДСТУ 3563-97
(ГОСТ 30511.1-97)

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ШЛАКИ МЕТАЛУРГІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА
Методи визначення фосфору

ШЛАКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Методы определения фосфора

SLAGS OF METALLURGIC PRODUCTION
Methods for the determination of phosphorus

Чинний від 1999—07—01

 

1    ГАЛУЗЬ ВИКОРИСТАННЯ

Цей стандарт встановлює фотометричний (за масової частки фосфору від 0,005 % до 2,0 %) та титрометричний (за масової частки фосфору від 0,02 % до 20,0 %) методи визначення фосфору у шлаках металургійного виробництва.

2    НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

У цьому стандарті є посилання на такі стандарти:

ГОСТ 12.1.004—91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.007—76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.010—76 ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.019—79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 83—79 Натрий углекислый. Технические условия

ГОСТ 195—77 Натрий сернисто-кислый. Технические условия

ГОСТ 3118—77 (СТ СЭВ 4276—83) Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3760—79 Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 3765—78 Аммоний молибденово-кислый. Технические условия

ГОСТ 3773—72 Аммоний хлористый. Технические условия

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

ГОСТ 4165—78 Медь (II) серно-кислая 5-водная. Технические условия

ГОСТ 4197—74 Натрий азотисто-кислый. Технические условия

ГОСТ 4198—75 Калий фосфорно-кислый однозамещенный. Технические условия

ГОСТ 4204—77 Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4209—77 Магний хлористый 6-водный. Технические условия

ГОСТ 4217—77 Калий азотно-кислый. Технические условия

ГОСТ 4328—77 Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4332—76 Калий углекислый—натрий углекислый. Технические условия

ГОСТ 4461—77 Кислота азотная. Технические условия

ГОСТ 5456—79 Гидроксилам и на гидрохлорид. Технические условия

ГОСТ 5962—67 Спирт этиловый ректификованный. Технические условия

ГОСТ 6344—73 Тиомочевина. Технические условия

ГОСТ 6563—75 Изделия технические из благородных металлов и сплавов. Технические условия

ГОСТ 7298—79 Гидроксиламин серно-кислый. Технические условия

ГОСТ 10484—78 (СТ СЭВ 3857—82) Кислота фтористоводородная. Технические условия

ГОСТ 11125—84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия

ГОСТ 13610—79 Железо карбонильное радиотехническое. Технические условия

ГОСТ 14261—77 Кислота соляная особой чистоты. Технические условия

ГОСТ 14262—78 Кислота серная особой чистоты. Технические условия

ГОСТ 15054—80 Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Методы отбора и подготовки проб для химического анализа и определения содержания влаги

ГОСТ 18300—87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 19275—73 Аммоний бромистый. Технические условия

ГОСТ 20490—75 Калий марганцово-кислый. Технические условия

ГОСТ 22180—76 Кислота щавелевая. Технические условия

ГОСТ 23581.0—80 (СТ СЭВ 1224—78) Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Общие требования к методам химического анализа

ГОСТ 27067—86 Аммоний роданистый. Технические условия

ГОСТ 28473—90 (СТ СЭВ 463—86, СТ СЭВ 487—77) Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа

3 ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

3.1    Загальні вимоги до методів аналізу — згідно з ГОСТ 23581.0 та ГОСТ 28473.

3.2    Відбір проб — згідно з ГОСТ 15054.

3.3    Норми точності та нормативи контролю точності наведено в розділі 6.

4 ФОТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД

4.1    Суть методу

Метод грунтується на реакції утворення жовтої фосфорномолібденової гетерополікислоти, відновленні її до синьої комплексної сполуки іонами двовалентного заліза у присутності гідро-ксиламіну, тіосечовиною у присутності сульфату міді чи аскорбіновою кислотою у присутності антимонілтартрату калію та подальшому вимірюванні світлопоглинання розчинів за довжини хвилі 680—900 нм, 680—880 нм чи 830—920 нм відповідно.

4.2    Апаратура, реактиви та розчини

Спектрофотометр або фотоелектроколориметр.

Тиглі та чашки платинові згідно з ГОСТ 6563.

Тиглі та чашки із скловуглецю марки СУ-2000.

Тиглі нікелеві.

Тиглі залізні.

Кислота азотна згідно з ГОСТ 4461 або ГОСТ 11125, розведена 1:1, 1:10.

Кислота соляна згідно з ГОСТ 3118 або ГОСТ 14261, розведена 1:1, 5:95 та густиною 1,105 г/см³.

Для приготування розчину соляної кислоти густиною 1,105 г/см³ 560 см³ соляної кислоти розводять водою до 1 дм³ і перемішують.

Кислота сірчана згідно з ГОСТ 4204 або ГОСТ 14262, розведена 1:4.

Кислота фтористоводнева згідно з ГОСТ 10484.

Кислота хлорна х. ч. або ч. д. а.

Кислота аскорбінова фармакопейна, розчин з масовою концентрацією 20 г/дм³.

Натрію карбонат згідно з ГОСТ 83.

Калію карбонат—натрію карбонат згідно з ГОСТ 4332.

Натрію пероксид за нормативною документацією.

Калію дигідроортофосфат однозаміщений згідно з ГОСТ 4198.

Калію антимонілтартрат за нормативною документацією, розчин з масовою концентрацією З г/дм³.

Галун залізоамонійний, розчин з масовою концентрацією 100 г/дм³: 100 г галуну залізоамо-нійного розчиняють, нагріваючи, у 150 см³ соляної кислоти, розведеної 1:10, розчин охолоджують, фільтрують у мірну колбу місткістю 1 дм³ і розводять водою до позначки.

Аміак водний згідно з ГОСТ 3760, розведений 1:1 та 1:100.

Амонію молібдат 4-водний згідно з ГОСТ 3765, перекристалізований, розчин з масовою концентрацією 50 г/дм³: 50 г молібдату амонію розчиняють у 300 см³ води за температури 40 °С, розчин фільтрують у мірну колбу місткістю 1 дм³, розводять до позначки водою і перемішують.

Розчин слід зберігати у кварцовому або поліетиленовому посуді.

Для перекристалізації молібдату амонію 250 г реактиву розчиняють у 400 см³ води, нагріваючи до 70—80 °С, розчин фільтрують через фільтр «біла стрічка», охолоджують до кімнатної температури, підливають, перемішуючи, 300 см³ етилового спирту, дають осаду відстоятися протягом 1 год і відфільтровують його на фільтр «біла стрічка», вміщений у лійку Бюхнера, користуючись водоструминним насосом. Осад промивають 2—0 рази етиловим спиртом і висушують на повітрі.

Гщроксиламіну гідрохлорид згідно з ГОСТ 5456 або гідроксиламіну сульфат згідно з ГОСТ 7298, розчин з масовою концентрацією 200 г/дм³.

Тіосечовина згідно з ГОСТ 6344, розчин з масовою концентрацією 80 г/дм³.

Міді сульфат 5-водний згідно з ГОСТ 4165, розчин з масовою концентрацією 10 г/дм³.

Натрію сульфіт згідно з ГОСТ 195, розчин з масовою концентрацією 100 г/дм³.

Залізо карбонільне радіотехнічне згідно з ГОСТ 13610.

Спирт етиловий ректифікований згідно з ГОСТ 18300 або ГОСТ 5962.

Відновлювальна суміш: 150 см³ розчину сульфату міді змішують з 700 см³ розчину тіосечовини. Після відстоювання протягом 24 год суміш фільтрують через щільний фільтр і осад відкидають.

Магнію хлорид 6-водний згідно з ГОСТ 4209.

Амонію хлорид згідно з ГОСТ 3773.

Папір індикаторний «конго».

Магнезіальна суміш: 50 г хлориду магнію та 100 г хлориду амонію розчиняють у 500 см³ води, додають невеликий надлишок аміаку і залишають розчин на 12 год, після чого відфільтровують осад на щільний фільтр. До фільтрату додають соляну кислоту, розведену 1:1, до появи синього забарвлення індикаторного паперу «конго».

Реакційна суміш: 1,74 г молібдату амонію, нагріваючи, розчиняють у 100 см³ води, додають 21 см³ сірчаної кислоти, охолоджують, доливають водою до 250 см³ і перемішують; готують перед застосуванням.

Стандартні розчини фосфору:

Розчин А: 0,4393 г дигідроортофосфату калію, перекристалізованого та висушеного до сталої маси за температури 100—105 °С, вміщують у мірну колбу місткістю 1 дм³, розчиняють у 100 см³ води, доливають водою до позначки і перемішують.

1    см³ розчину А містить 0,0001 г фосфору.

Розчин Б: 50 см³ розчину А вміщують у мірну колбу місткістю 1 дм³, доливають до позначки водою і перемішують.

1    см³ розчину Б містить 0,000005 г фосфору.

У разі необхідності встановлюють масову концентрацію стандартного розчину фосфору таким чином: 50 см³ стандартного розчину вміщують у стакан місткістю 300 см³, додають 5 см³ соляної кислоти (1,19 г/см³) та 20 см³ магнезіальної суміші. Додають розчин аміаку до появи запаху, охолоджують до температури не вище 10 °С, енергійно перемішують скляною паличкою, додають ще 10 см³ аміаку і залишають на 12 год.

Осад відфільтровують на щільний фільтр, який містить невелику кількість беззольної фільтро-паперової маси, і промивають 12—15 разів холодним розчином аміаку, розведеним 1:100. Фільтр з осадом вміщують у попередньо прожарений та зважений платиновий тигель, висушують, озолюють та прожарюють за температури 1000—1100 °С, після чого охолоджують та зважують. Одночасно проводять контрольний дослід на вміст фосфору у реактивах.

Масову концентрацію стандартного розчину Т, виражену у грамах фосфору на 1 см³ розчину, обчислюють за формулою

де     m₁     — маса осаду пірофосфату магнію в аналізованому зразку, г;

        m₂    — маса осаду пірофосфату магнію у розчині контрольного досліду, г;

        0,2787 — коефіцієнт перерахунку маси осаду пірофосфату магнію на фосфор;

        V     — об’єм розчину, взятого для аналізу, см³.

4.3 Проведення аналізу

4.3.1    Наважку шлаку залежно від масової частки фосфору (таблиця 1), тонкоподрібненого, просіяного та попередньо звільненого від металевого заліза, вміщують у платинову або скловугле-цеву чашку, змочують 1—2 см³ води, додають 15—20 см³ азотної кислоти і обережно, краплями, додають 10—15 см³ фтористоводневої кислоти.

Таблиця 1

Масова частка фосфору, %	Маса наважки, г	Аліквотна частина розчину, см3
Від 0,005 до 0,05 включ.	1,00	10
Понад 0,05     »     0,10     »	0,50	10
»      0,10     »     0,25     »	0,25	10
»      0,25     »     0,50     »	0,2	5
»      0,5       »     2,0       »	0,1	5

Вміст чашки нагрівають до розчинення наважки, обмивають стінки чашки водою, підливають 10—15 см³ хлорної кислоти і випарюють розчин до припинення виділення білих парів хлорної кислоти. Після цього додають 10 см³ соляної кислоти і випарюють розчин насухо. Після охолодження солі розчиняють у 50 см³ води і переводять розчин у мірну колбу місткістю 100 см³. Якщо під час розчинення з’являється осад, розчин фільтрують на фільтр середньої щільності. Осад промивають 3—4 рази гарячою водою. Фільтрат зберігають. Фільтр з осадом вміщують у платиновий тигель, висушують, озолюють та прожарюють за температури 800—900 °С протягом 10—15 хв. Потім осад у тиглі сплавляють з 3—5 г карбонату калію—карбонату натрію за температури 1000—1100 °С протягом 10—15 хв. Плав вилуговують водою та відфільтровують на фільтр середньої щільності. Тигель обмивають водою і приєднують фільтрат до основного розчину. Розчин випарюють до об’єму 50—60 см³.

Одержаний розчин переводять у мірну колбу місткістю 100 см³, охолоджують, доливають до позначки водою, перемішують і фільтрують через сухий фільтр середньої щільності у сухий стакан місткістю 100 см³, відкидаючи перші порції фільтрату.

4.3.2    Визначення фосфору із застосуванням іонів двовалентного заліза, як відновника, у присутності хлориду або сульфату гідроксиламіну (якщо масова частка фосфору становить від 0,05 % до 2,0 %)

У дві мірні колби місткістю по 100 см³ вміщують аліквотні частини одержаного розчину згідно з таблицею 1, підливають 10 см³ води, додають 8,0 см³ розчину залізоамонійного галуну та розчин аміаку до початку випадання гідроксиду заліза, який потім розчиняють, додаючи краплями соляну кислоту густиною 1,105 г/см³. Потім додають 10 см³ розчину гідроксиламіну і залишають на теплій плиті до знебарвлення розчину. Якщо розчини зберігають жовтувате забарвлення, необхідно додати 1—2 краплі розчину аміаку, розведеного 1:1; у разі появи каламуті додають по 2—3 краплі соляної кислоти густиною 1,105 г/см³.

Розчини охолоджують і підливають по 10 см³ розчину соляної кислоти густиною 1,105 г/см³. В одну з мірних колб краплями, безперервно перемішуючи, додають 8 см³ розчину молібдату амонію. Розчин перемішують протягом 1—2 хв до появи голубого забарвлення, доливають водою до позначки і перемішують.

Оптичну густину розчинів вимірюють через 10 хв на спектрофотометрі за довжини хвилі 680—900 нм або на фотоелектроколориметрі з червоним світлофільтром, що має максимум пропускання в інтервалі довжин хвиль 620—670 нм. Як розчин порівняння використовують другу аліквотну частину, до якої додають усі зазначені реактиви, за винятком розчину молібдату амонію. Одночасно з виконанням аналізу проводять контрольний дослід на забруднення реактивів. До алі-квотної частини розчину контрольного досліду додають 5 см³ розчину залізоамонійного галуну, води до об’єму 25—30 см³ і нейтралізують аміаком. Далі аналіз виконують, як зазначено вище.

Від значення оптичної густини кожного аналізованого розчину віднімають значення оптичної густини контрольного досліду.

Масу фосфору знаходять за градуювальним графіком або методом порівняння із стандартним зразком.

4.3.3    Визначення фосфору із застосуванням тіосечовини як відновника (якщо масова частка фосфору становить від 0,01 % до 0,25 %)

У дві мірні колби місткістю по 100 см³ вміщують аліквотні частини, згідно з таблицею 1, одержаного за 4.3.1 досліджуваного розчину, підливають 15 см³ води, додають 8,0 см³ розчину залізоамонійного галуну і краплями підливають розчин аміаку, розведеного 1:1, до початку випадання гідроксиду заліза, який розчиняють, додаючи краплями розчин соляної кислоти густиною 1,105 г/см³ та 2 см³ у надлишок. До одержаного розчину додають 10 см³ відновлювальної суміші, дають постояти протягом 1—2 хв, додають 10 см³ соляної кислоти густиною 1,105 г/см³ та краплями, безперервно перемішуючи, в одну з колб додають 8 см³ розчину молібдату амонію. Розчин перемішують протягом 1—2 хв, після чого розводять водою до позначки і перемішують.

Через 10 хв вимірюють оптичну густину розчину на спектрофотометрі за довжини хвилі 680— 880 нм або на фотоелектроколориметрі з червоним світлофільтром, який має максимум пропускання в інтервалі довжин хвиль 620—670 нм. Як розчин порівняння використовують другу аліквотну частину аналізованої проби, до якої додають усі реактиви, за винятком розчину молібдату амонію.

Одночасно з виконанням аналізу проводять контрольний дослід на забруднення реактивів. До аліквотної частини розчину контрольного досліду додають 8 см³ розчину залізоамонійного галуну, води до об’єму 25—30 см³ і нейтралізують аміаком. Далі аналіз виконують, як зазначено вище.

Від значення оптичної густини кожного аналізованого розчину віднімають значення оптичної густини розчину контрольного досліду.

Масу фосфору знаходять за градуювальним графіком або методом порівняння із стандартним зразком.

4.3.4    Визначення фосфору із застосуванням аскорбінової кислоти, як відновника, у присутності антимонілтартрату калію (якщо масова частка фосфору становить від 0,005 % до 0,25 %)

У два стакани місткістю 100 см³ вміщують аліквотні частини, згідно з таблицею 1, одержаного за 4.3.1 досліджуваного розчину, додають 1—2 см³ хлорної кислоти і випарюють до початку виділення її парів.

Нагріваючи, солі розчиняють у 20 см³ води, додають 3 см³ розчину сульфіту натрію та кип'ятять протягом 2—3 хв. Розчини охолоджують до температури 20 °С. В один із стаканів підливають 5 см³ реакційної суміші, 10 см³ розчину аскорбінової кислоти та 1 см³ розчину антимонілтартрату калію.

Розчин переводять у мірну колбу місткістю 100 см³, доливають водою до позначки і перемішують.

Оптичну густину розчину вимірюють через 10 хв на спектрофотометрі за довжини хвилі 880 нм або на фотоелектроколориметрі зі світлофільтром, що має максимум пропускання в інтервалі довжин хвиль 680—750 нм.

Як розчин порівняння використовують другу аліквотну частину, до якої додають усі реактиви, за винятком реакційної суміші.

Результати аналізу з урахуванням поправки контрольного досліду обчислюють за градуювальним графіком або методом порівняння із стандартним зразком.

4.3.5    Побудова градуювального графіка за умови використання, як відновника, іонів двовалентного заліза у присутності хлориду гідроксиламіну або тіосечовини у присутності сульфату міді

У сім мірних колб місткістю 100 см³ послідовно вміщують 2; 5; 8; 11; 14; 17 та 20 см³ стандартного розчину Б, що відповідає 0,000010; 0,000025; 0,000040; 0,000055; 0,000070; 0,000085 та 0,000100 г фосфору. Восьму колбу використовують для проведення контрольного досліду на вміст фосфору у реактивах.

У кожну колбу підливають воду до об’єму 25 см³, 8,0 см³ розчину залізоамонійного галуну і додають краплями розчин аміаку, розведеного 1:1, до початку випадання гідроксиду заліза, який розчиняють, додаючи краплями розчин соляної кислоти густиною 1,105 г/см³.

Далі аналіз проводять, як зазначено у 4.3.2 або 4.3.3.

Як розчин порівняння використовують розчин контрольного досліду.

За знайденими значеннями оптичної густини з урахуванням поправки контрольного досліду та відповідними до них значеннями маси фосфору будують градуювальний графік. Допускається побудова градуювального графіка в координатах оптична густина — масова частка фосфору.

4.3.6    Побудова градуювального графіка за умови використання, як відновника, аскорбіно

вої кислоти

У вісім стаканів місткістю 100 см³ послідовно вміщують 1; 2; 4; 6; 8; 10; 12 та 14 см³ стандартного розчину Б, що відповідає 0,000005; 0,000010; 0,000020; 0,000030; 0,000040; 0,000050; 0,000060 та 0,000070 г фосфору. Дев’ятий стакан використовують для проведення контрольного досліду на вміст фосфору в реактивах.

У всі стакани додають 1—2 см³ хлорної кислоти і випарюють розчин до початку виділення її парів.

Далі аналіз проводять, як зазначено у 4.3.4.

Як розчин порівняння використовують розчин контрольного досліду.

За знайденими значеннями оптичної густини з урахуванням поправки контрольного досліду та відповідними до них значеннями маси фосфору будують градуювальний графік. Допускається побудова градуювального графіка в координатах оптична густина — масова частка фосфору.

4.4 Опрацювання результатів

4.4.1    Масову частку фосфору X₁ у відсотках обчислюють за формулою

X1 =	m1	· 100,	(2)
	m

де     m₁     — маса фосфору, знайдена за градуювальним графіком, г;

         m     — маса наважки проби, яка відповідає аліквотній частині розчину, г.

5    ТИТРОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД

5.1    Суть методу

Метод грунтується на осадженні окисленого до п'ятивалентного стану фосфору у вигляді фосфорномолібденової комплексної сполуки жовтого кольору, розчиненні осаду у розчині гідроксиду натрію та титруванні надлишку гідроксиду натрію азотною кислотою.

5.2    Апаратура, реактиви та розчини

Тиглі та чашки платинові згідно з ГОСТ 6563.

Тиглі та чашки із скловуглецю марки СУ-2000.

Кислота азотна згідно з ГОСТ 4461 або ГОСТ 11125, розведена 1:1, 1:10, 1:100.

Кислота соляна згідно з ГОСТ 3118.

Калію перманганат згідно з ГОСТ 20490, розчин з масовою концентрацією 40 г/дм³.

Калію нітрат згідно з ГОСТ 4217, розчин з масовою концентрацією 10 г/дм³.

Кислота фтористоводнева згідно з ГОСТ 10484.

Натрію карбонат згідно з ГОСТ 83.

Калію карбонат—натрію карбонат згідно з ГОСТ 4332.

Натрію пероксид за нормативною документацією.

Натрію нітрит згідно з ГОСТ 4197, розчин з масовою концентрацією 50 г/дм³.

Амонію бромід згідно з ГОСТ 19275, розчин з масовою концентрацією 100 г/дм³.

Амонію молібдат згідно з ГОСТ 3765.

Аміак водний за ГОСТ 3760.

Амонію роданід згідно з ГОСТ 27067, розчин з масовою концентрацією 100 г/дм³.

Барію гідроксид 8-водний згідно з ГОСТ 4107.

Кислота щавлева згідно з ГОСТ 22180, перекристалізована та висушена до сталої маси за температури 110—120 °С.

Вапно натронне.

Галун залізоамонійний, розчин з масовою концентрацією 100 г/дм³:100 г галуну залізоамо-нійного розчиняють, нагріваючи, у 150 см³ соляної кислоти, розведеної 1:10, розчин охолоджують, фільтрують у мірну колбу місткістю 1 дм³ і розводять до позначки водою.

Спирт етиловий ректифікований згідно з ГОСТ 18300 або ГОСТ 5962.

Молібденова рідина: 36 г молібдату амонію розчиняють у 30 см³ розчину аміаку та 50 см³ води; 115 см³ розчину аміаку обережно вливають у 575 см³ азотної кислоти, розведеної 1:1, і додають 230 см³ води. Одержані розчини охолоджують та змішують, обережно вливаючи перший розчин у другий, сильно збовтуючи, щоб утворювана біла каламуть розчинилася. При цьому потрібно періодично охолоджувати розчин, не допускаючи його нагрівання. Потім розчин витримують протягом 48 год; перед застосуванням його фільтрують через щільний фільтр.

Індикатор фенолфталеїн, спиртовий розчин з масовою концентрацією 10 г/дм³: 1 г фенолфталеїну розчиняють у 60 см³ етилового спирту і додають 40 см³ води.

Вода нейтральна: до 1 дм³ дистильованої, води, з якої попередньо вилучають вуглекислоту кип’ятінням протягом 2—3 год, підливають 5 см³ розчину фенолфталеїну і таку кількість стандартного розчину гідроксиду натрію, щоб вода набула стійкого рожевого забарвлення. Потім до розчину краплями додають стандартний розчин азотної кислоти до зникнення забарвлення. 50 см³ нейтралізованої таким чином води повинні забарвитися у рожевий колір від додання однієї краплі стандартного розчину гідроксиду натрію.

Натрію гідроксид згідно з ГОСТ 4328, стандартний розчин: 35 г гідроксиду натрію розчиняють у 10 дм³ холодної води, звільненої від вуглекислоти попереднім кип’ятінням протягом 2—3 год. До розчину додають 5 г гідроксиду барію, перемішують та витримують протягом 2—3 діб, доки утворений осад карбонату барію відстоїться повністю. Розчин зберігають у бутлі, закритому гумовою пробкою з двома отворами: в один з них вставляють поглинач, що містить натронне вапно, у другий — сифонну трубку з краном, що не доходить до дна бутля на 0,5 см, з загнутим вгору кінцем.

Прозорий розчин сифонують в інший бутель і зберігають, як зазначено вище.

Кислота азотна, стандартний розчин: 50 см³ азотної кислоти вміщують у бутель і розводять до об’єму 10 дм³ водою, з якої попередньо вилучають вуглекислоту кип’ятінням протягом 2—3 год. 1 см³ розчину азотної кислоти повинен відповідати приблизно 1 см³ титрованого розчину гідроксиду натрію. Розчин зберігають у бутлі, закритому гумовою пробкою з двома отворами: в один з них вставляють поглинач з натронним вапном, у другий — сифонну трубку з краном, що не доходить до дна бутля на 0,5 см.

Співвідношення між об’ємами стандартних розчинів гідроксиду натрію та азотної кислоти встановлюють таким чином: у конічну колбу місткістю 250 см³ наливають з бюретки 25 см³ розчину гідроксиду натрію, додають 25 см³ нейтральної води і титрують стандартним розчином азотної кислоти до зникнення рожевого забарвлення.

Коефіцієнт К, що визначає співвідношення між об’ємами розчинів гідроксиду натрію та азотної кислоти, обчислюють за формулою

K =	V	,	(3)
	V1

де V — об’єм розчину гідроксиду натрію, взятого для титрування, см³;

V₁ — об’єм розчину азотної кислоти, витраченого на титрування, см³.

Масову концентрацію розчину гідроксиду натрію встановлюють за наважкою щавлевої кислоти або за стандартним зразком, близьким за складом та масовою часткою фосфору до аналізованої проби.

Масову концентрацію розчину гідроксиду натрію T₁, виражену у грамах фосфору на 1 см³ розчину, обчислюють за формулою

T1 =	m	· 0,0214,	(4)
	V

де      m      — наважка щавлевої кислоти, г;;г;

          V      — об’єм розчину гідроксиду натрію, витраченого на титрування щавлевої кислоти, см³;

          0,0214     — співвідношення еквівалентних мас фосфору та щавлевої кислоти.

5.3    Проведення аналізу

Наважку шлаку залежно від масової частки фосфору (таблиця 2), тонкоподрібненого, просіяного та попередньо звільненого від металевого заліза, вміщують у платинову або скловуглецеву чашку, змочують водою, підливають 15—20 см³ азотної кислоти і обережно, краплями, додають 10—15 см³ фтористоводневої кислоти.

Вміст чашки нагрівають до розчинення наважки, обмивають стінки чашки водою, переводять розчин у колбу місткістю 200—250 см³ і випарюють насухо. Після охолодження додають 10 см³ азотної кислоти, 10—15 см³ води і нагрівають до розчинення солей. Якщо шлак повністю не розчинився, розчин фільтрують на фільтр середньої щільності. Осад промивають 4—5 разів гарячою водою. Фільтрат зберігають. Фільтр з осадом вміщують у платиновий тигель, висушують, озолюють і прожарюють за температури 800—900 °С протягом 10—15 хв. Потім осад сплавляють з 9—5 г карбонату калію—карбонату натрію за температури 1000—1100 °С протягом 15—20 хв. Плав вилуговують азотною кислотою, розведеною 1:10, відфільтровують на фільтр середньої щільності. Тигель обмивають водою і приєднують фільтрат до основного розчину. Розчин випарюють до 50—60 см³.

Таблиця 2

Масова частка фосфору, %	Маса наважки, г	Розведення, см3	Аліквотна частина розчину, см3
Від    0,02   до    0,10   включ.	2,00	—	—
Понад 0,10   »   0,25      »	1,00	—	—
»    0,25   »   0,50      »	0,50	—	—
»    0,50   »   2,00      »	0,20	—	—
»    2,0     »   5,0       »	0,25	250	50
»    5,0     »   10,0      »	0,20	250	50
»    10,0    »   20,0      »	0,20	250	25

До киплячого розчину підливають 5 см³ розчину перманганату калію і кип’ятять розчин до випадання бурого осаду оксиду марганцю (IV). Не припиняючи нагрівання, краплями додають розчин нітриту натрію до повного розчинення осаду та одержання прозорого розчину. Розчин кип’ятять до видалення оксидів азоту та охолоджують.

Якщо масова частка фосфору становить від 0,02 % до 2,0 %, аналіз продовжують з усієї наважки проби. Якщо проба містить понад 2 % фосфору, розчин переводять у мірну колбу місткістю 250 см³, доливають до позначки водою, переміщують і відбирають аліквотну частину, згідно з таблицею 2, у конічну колбу місткістю 200—250 см .

У колбу з розчином підливають 10 см³ розчину галуну залізоамонійного, потім додають розчин аміаку до початку випадання осаду гідроксиду заліза, який розчиняють кількома краплями азотної кислоти, після чого підливають 5 см³ кислоти в надлишок.

Розчин нагрівають до 50—60 °С, додають 50 см³ молібденової рідини і збовтують протягом кількох хвилин до випадання жовтого осаду фосфоромолібдату амонію. Осаду дають відстоятися у теплому місці протягом 2—3 год.

Осад відфільтровують на фільтр «синя стрічка», додаючи невелику кількість беззольної паперової маси. Колбу, у якій проводили осадження, та осад на фільтрі промивають 5—7 разів азотною кислотою, розведеною 1:100, до видалення іонів заліза. Для перевірки повноти відмивання осаду від заліза 0,5—1,0 см³ стікаючої промивної рідини збирають у пробірку і підливають 3—5 крапель роданіду амонію. Рідина у пробірці повинна залишатися безбарвною.

Осад на фільтрі промивають розчином нітриту калію для видалення азотної кислоти. Для перевірки повноти відмивання осаду 2—3 см³ фільтрату відбирають у пробірку, додаючи дві краплі розчину фенолфталеїну та одну краплю розчину гідроксиду натрію. Якщо осад відмито, то розчин у пробірці повинен набути рожевого кольору.

Фільтрат відкидають. Фільтр з осадом вміщують у ту саму колбу, в якій проводили осадження, підливають 25 см³ нейтральної води, додають п’ять крапель розчину фенолфталеїну, розривають фільтр скляною паличкою на дрібні частинки та збовтують вміст колби. Потім підливають з бюретки стандартний розчин гідроксиду натрію до появи незникаючого рожевого забарвлення розчину та 3—5 см³ у надлишок, закривають колбу гумовою пробкою і збовтують до повного розчинення осаду. Пробку виймають, обполіскують її та стінки колби нейтральною водою і титрують надлишок розчину гідроксиду натрію стандартним розчином азотної кислоти до зникнення рожевого забарвлення.

Одночасно проводять контрольний дослід на вміст фосфору у реактивах. До фільтру з осадом контрольного досліду підливають 25 см³ нейтральної води, 25 см³ стандартного розчину гідроксиду натрію і після розчинення осаду титрують надлишок гідроксиду натрію стандартним розчином азотної кислоти, як зазначено вище.

5.4    Опрацювання результатів

5.4.1    Масову частку фосфору X₂ у відсотках обчислюють за формулою

 

 

де     V     — об’єм розчину гідроксиду натрію, взятого з надлишком, для розчинення осаду фосфоромолібдату амонію, см³;

        V₁     — об'єм розчину азотної кислоти, витраченого на титрування надлишку гідроксиду натрію з урахуванням об’єму, витраченого на титрування розчину контрольного досліду, см³;

        T₁     — масова концентрація розчину гідроксиду натрію, виражена у грамах фосфору на 1 см³ розчину;

        К     — коефіцієнт співвідношення між об’ємами стандартних розчинів гідроксиду натрію та азотної кислоти;

        m     — маса наважки проби у випадку аналізу повної наважки або маса наважки проби, що відповідає аліквотній частині розчину, у випадку аналізу аліквотної частини досліджуваного розчину, г.

6    НОРМИ ТОЧНОСТІ

Норми точності та нормативи контролю точності визначення масової частки фосфору наведено у таблиці 3.

Таблиця 3

У відсотках

Масова частка фосфору, %	Δ	Допустима розбіжність			δ
		dк	d2	d3
Від     0,005   до   0,010    включ.	0,0035	0,0044	0,0037	0,0045	0,0023
Понад 0,01     »     0,02          »	0,005	0,006	0,005	0,006	0,003
»       0,02     »     0,05          »	0,008	0,010	0,008	0,010	0,005
»       0,05     »     0,10          »	0,011	0,014	0,012	0,014	0,007
»       0,10     »     0,20          »	0,016	0,020	0,016	0,020	0,010
»       0,2       »     0,5            »	0,024	0,030	0,030	0,031	0,016
»       0,5       »     1,0            »	0,09	0,11	0,09	0,11	0,06
»       1,0       »     2,0            »	0,12	0,16	0,13	0,16	0,08
»       2,0       »     5,0            »	0,2	0,25	0,20	0,25	0,13
»       5,0       »    10,0           »	0,3	0,4	0,3	0,4	0,2
»      10,0      »    20,0           »	0,4	0,5	0,4	0,5	0,3

7    ВИМОГИ БЕЗПЕКИ

7.1    Підчас проведення аналізів слід дотримуватися вимог техніки безпеки, викладених в інструкціях, що діють у хімічних лабораторіях та розроблених на підставі ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1.007, ГОСТ 12.1.010, ГОСТ 12.1.019 та чинної нормативної документації.

7.2    Особливо слід звернути увагу на вибухонебезпечність хлорної кислоти у присутності аміаку, сполук азоту та будь-яких органічних матеріалів.

УДК 620.17/18

77.040

В19

Ключові слова: шлак, фосфор, фотометричний метод, титрометричний метод