ГОСТ 22552.3-2019. Межгосударственный стандарт. Песок кварцевый, молотые песчаник, кварцит и жильный кварц для стекольной промышленности. Методы определения оксида алюминия

4 Определение оксида алюминия объемным комплексонометрическим методом (при массовой доле оксида алюминия более 0,1%)

4.1 Сущность метода

Сущность метода заключается в образовании трилонатного комплекса алюминия при pH = 5,2 - 5,8 и титровании избытка трилона Б раствором сернокислого цинка.

4.2 Средства измерений, аппаратура, реактивы и растворы

4.2.1 Для проведения анализа применяют:

- баню водяную, обеспечивающую температуру воды до 100 °C;

- бюретки по ГОСТ 29251;

- весы лабораторные по ГОСТ OIML R 76-1;

- колбы 1(2)-100(250, 500, 1000)-2 по ГОСТ 1770;

- колба Кн-2-250 ТХС, Кн-2-500 ТХС, Кн-2-750 ТХС и Кн-2-1000 ТХС по ГОСТ 23932, ГОСТ 25336;

- набор гирь по ГОСТ OIML R 111-1;

- электроплитку по ГОСТ 14919;

- чашки платиновые по ГОСТ 6563;

- чашку фарфоровую по ГОСТ 9147;

- шпатели платиновые по ГОСТ 6563;

- аммиак водный по ГОСТ 3760 концентрированный и раствор массовой концентрации (C), равной 100 г/дм³;

- аммоний хлористый по ГОСТ 3773;

- аммоний уксуснокислый по ГОСТ 3117;

- воду дистиллированную по ГОСТ 6709;

- гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, раствор массовой концентрации (C), равной 100 г/дм³;

- калий хлористый по ГОСТ 4234;

- кислоту азотную по ГОСТ 4461,

- кислоту серную по ГОСТ 4204;

- кислоту соляную по ГОСТ 3118;

- кислоту уксусную по ГОСТ 61;

- кислоту фтористоводородную по ГОСТ 10484;

- спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300;

- соль динатриевая этилендиамин-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты 2-водная (ди-Na-ЭДТА) (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³;

- соль цинка раствор молярной концентрации точно 0,025 моль/дм³, готовят по 4.3 3 (для определения коэффициента молярности раствора трилона Б);

- цинк металлический гранулированный по нормативному документу;

- цинк сернокислый 7-водный по ГОСТ 4174, раствор молярной концентрации c(ZnSO₄·7H₂O) = 0,025 моль/дм³.

4.2.2 Индикаторы

4.2.2.1 Для проведения анализа применяют:

- бумагу индикаторную универсальную для определения pH;

- бумагу индикаторную "конго";

- кислотный хром темно-синий (2-(5-хлор-2-оксифения)-азо-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислоты динатриевая соль), готовят по 4.2.2.2;

- ксиленоловый оранжевый, раствор массовой концентрации (C) равной 2 г/м³; хранят в герметично закрытой банке из темного стекла;

- эриохром черный Т (1-(1-окси-2-нафтилазо)-6-нитро-2-нафтол-4-сульфокислоты натриевая соль), сухая индикаторная смесь с хлористым калием в соотношении 2:100, хранят в герметично закрытой банке из темного стекла.

4.2.2.2 Приготовление индикаторов

Кислотный хром темно-синий (2-(5-хлор-2-оксифения)-азо-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислоты динатриевая соль) готовят следующим образом: 0,15 г индикатора растворяют в 5 см³ аммиачного буферного раствора, добавляют 20 см³ этилового спирта и перемешивают.

4.2.3 Буферные растворы

4.2.3.1 Приготовление буферного раствора с pH 5,5 - 6,0

Ацетатный буферный раствор с pH 5,5 - 6,0, готовят следующим образом: 100 г уксуснокислого аммония, взвешенного с погрешностью не более 0,01 г, растворяют в 300 - 400 см³ воды (для лучшего растворения раствор подогревают). Фильтруют, добавляют 10 см³ уксусной кислоты, перемешивают и доводят объем раствора водой до 1 дм³. pH буферных растворов проверяют на pH-метре и при необходимости добавляют кислоты, аммиака или щелочи.

4.2.3.2 Приготовление буферного раствора с pH 9,5 - 10,0

Аммиачный буферный раствор с pH 9,5 - 10,0 готовят следующим образом: 54 г хлористого аммония растворяют в 200 см³ воды, к полученному раствору прибавляют 350 см³ концентрированного раствора аммиака и доводят объем раствора водой до 1 дм³.

4.3 Подготовка к анализу

4.3.1 Приготовление титрованных растворов проводят по ГОСТ 10398.

4.3.2 Раствор трилона Б молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³ готовят следующим образом: 9,31 г трилона Б растворяют в воде и доводят объем водой до 1 дм³. Раствор хранят в полиэтиленовых или стеклянных, парафинированных изнутри сосудах.

Допускается приготовление раствора из стандарт-титра трилона Б.

4.3.3 Раствор соли цинка молярной концентрации точно 0,025 моль/дм³ (для установки коэффициента молярности раствора трилона Б) готовят следующим образом: 1,6345 г цинка, свежеочищенного стальным ножом от окиси цинка, измельчают в стружку и сразу же помещают в фарфоровую чашку и растворяют при медленном нагревании на водяной бане в смеси 100 см³ воды и 15 см³ концентрированной азотной кислоты, накрыв чашку часовым стеклом, затем тщательно смывают стекло водой, собирая ее в ту же чашку, и упаривают раствор до объема от 3 до 4 см³. Остаток из чашки количественно переносят, смывая стенки чашки водой, в мерную колбу вместимостью 1 дм³ и доводят объем раствора водой до метки.

Раствор годен в течение 30 сут.

4.3.4 Коэффициент молярности раствора трилона Б молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³ определяют по соли цинка следующим образом: 25 см³ раствора соли цинка молярной концентрации 0,025 моль/дм³ помещают в коническую колбу, прибавляют 70 см³ воды, 10 см³ буферного аммиачного раствора, 0,1 г индикаторной смеси эриохрома черного Т или от 10 до 12 капель раствора кислотного хрома темно-синего.

Раствор перемешивают и титруют из бюретки раствором трилона Б до перехода фиолетово-красной окраски в синюю (при применении эриохрома черного Т) или малиновой в неизменяющуюся синюю (при применении кислотного хрома темно-синего). Отмечают объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование.

Коэффициент молярности для раствора трилона Б молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³ K вычисляют по формуле

, (1)

где V - объем раствора трилона Б молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³, израсходованный на титрование, см³.

Допускается устанавливать коэффициент молярности раствора трилона Б по Государственному стандартному образцу состава стекла, а также по стандарт-титру сернокислого магния.

4.3.5 Рабочий раствор 7-водного сернокислого цинка молярной концентрации c(ZnSO₄·7H₂O) = 0,025 моль/дм³ для титрования оксида алюминия готовят следующим образом: 7,2 г 7-водного сернокислого цинка помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см³, растворяют в воде и доводят объем раствора водой до метки.

Коэффициент соответствия рабочего раствора 7-водного сернокислого цинка определяют следующим образом: в коническую колбу для титрования отмеряют бюреткой 10 см³ раствора трилона Б молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³, прибавляют 70 см³ воды и нагревают до 50 °C. Опускают в раствор индикаторную бумагу "конго" и прибавляют аммиак по каплям до покраснения бумаги. Затем добавляют 20 см³ ацетатного буферного раствора, нагревают до кипения и титруют из бюретки рабочим раствором сернокислого цинка молярной концентрации c(ZnSO₄·7H₂O) = 0,025 моль/дм³ с индикатором ксиленоловым оранжевым до перехода желтой окраски раствора в фиолетово-красную. Отмечают объем 7-водного сернокислого цинка, израсходованный на титрование. Коэффициент соответствия рабочего раствора 7-водного сернокислого цинка молярной концентрации c(ZnSO₄·7H₂O) = 0,025 моль/дм³ K₁ для титрования вычисляют по формуле

, (2)

где K - коэффициент молярности раствора трилона Б молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³;

V₁ - объем рабочего раствора 7-водного сернокислого цинка, израсходованного на титрование, см³.

Коэффициент молярности раствора трилона Б и коэффициент соответствия сульфата цинка должны быть 0,95 - 1,05.

4.4 Проведение анализа

4.4.1 Масса используемой навески песка в зависимости от массовой доли оксида алюминия указана в таблице 1.

Таблица 1

Массовая доля оксида алюминия, %	Масса навески песка, г	Объем приливаемого раствора трилона Б, см³
От 0,05 до 0,3 включ.	0,5	5
Св. 0,3 " 1,0 "	0,2	5
" 1,0 " 2,0 "	0,2	5
" 2,0 " 4,0 "	0,2	10

4.4.2 Навеску песка помещают в платиновую чашку, смачивают водой и смешивают платиновым шпателем с серной кислотой в объеме от 1 до 2 см³ и от 8 до 10 см³ фтористоводородной кислоты. Смесь выпаривают на электрической плитке со слабым нагревом до удаления паров плавиковой кислоты, периодически перемешивая. Затем повышают температуру нагрева до обильного выделения белых паров серной кислоты, пока содержимое чашки не примет в горячем виде сиропообразную консистенцию.

Полученный остаток солей полностью растворяют при нагревании в небольшом количестве воды и соляной кислотой от 3 до 5 см³. Раствор переносят в коническую колбу для титрования вместимостью 250 см³ и прибавляют раствор трилона Б. Объем приливаемого раствора трилона Б в зависимости от содержания оксида алюминия указан в таблице 1. Раствор нагревают до 50 °C и прибавляют по каплям раствор аммиака массовой концентрации (C) равной 100 г/дм³ до покраснения бумаги "конго". При отсутствии бумаги "конго" добавляют от 2 до 3 капель ксиленолового оранжевого и приливают аммиак до изменения окраски индикатора. Затем прибавляют 20 см³ ацетатного буферного раствора, кипятят от 1 до 2 мин, приливают 10 см³ раствора гидрохлорида гидроксиламина, после чего сразу же в горячем состоянии титруют из бюретки раствором сернокислого цинка молярной концентрации c(ZnSO₄·7H₂O) = 0,025 моль/дм³ с индикатором ксиленоловым оранжевым до перехода желтой окраски раствора в фиолетово-красную. Отмечают объем раствора сернокислого цинка, израсходованный на титрование.

4.5 Обработка результатов

4.5.1 Массовую долю оксида алюминия X, в процентах, вычисляют по формуле

, (3)

где V - объем раствора трилона Б молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³, израсходованный на титрование, см³;

V₁ - объем раствора сернокислого цинка молярной концентрации c(ZnSO₄·7H₂O) = 0,025 моль/дм³, израсходованный на титрование, см³;

K - коэффициент молярности раствора трилона Б молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³;

K₁ - коэффициент соответствия раствора сернокислого цинка молярной концентрации c(ZnSO₄·7H₂O) = 0,025 моль/дм³;

0,001275 - масса оксида алюминия, соответствующая 1 см³ молярной концентрации c(ди-Na-ЭДТА) = 0,025 моль/дм³ раствора трилона Б, г;

m - масса навески песка, г;

X₁ - массовая доля оксида железа (III), %;

0,6384 - коэффициент пересчета массовой доли оксида железа на оксид алюминия;

X₂ - массовая доля оксида титана, %;

0,6380 - коэффициент пересчета оксида титана на оксид алюминия.

4.5.2 Допускаемые расхождения между результатами параллельных определений не должны превышать:

0,05% - при массовой доле оксида алюминия в песке до 0,8%;

0,1% - при массовой доле оксида алюминия в песке более 0,8%.