ГОСТ 16274.8-77

ГОСТ 16274.8-77 Вісмут. Спектральні методи аналізу (зі змінами N 1, 2, 3)

ГОСТ 16274.8-77

Група В59

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

ВІСМУТ

Спектральні методи аналізу

Bismuth. Spectral methods of analysis

ОКСТУ 1709

Дата введення 1978-01-01

ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ

1. Розроблено та внесено Міністерством кольорової металургії СРСР

РОЗРОБНИКИ

П. С. Поклонський, Ф. М. Мумджі , Г. В. Хабарова

2. ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету стандартів Ради Міністрів СРСР від 25.01.77 N 172

3. Періодичність перевірки 5 років

4. ВЗАМІН ГОСТ 16274.8-70

5. ПОСИЛОЧНІ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ

6. Постановою Держстандарту від 30.07.92 N 836 знято обмеження строку дії

7. ПЕРЕВИДАННЯ (липень 1997 р.) зі Змінами N 1, 2, 3, затвердженими в січні 1983 р., червні 1987 р., липні 1992 р. (ІУС 5-83, 11-87, 10-92)


Цей стандарт поширюється на вісмут марок Ві00, Ві1, Ві2 та встановлює спектральні методи визначення вмісту срібла, міді, кадмію, свинцю, телуру, цинку, сурми, заліза, кобальту, марганцю та хіміко-спектральний метод визначення миш'яку та телуру.

(Змінена редакція, Изм. N 2, 3).

1. ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ

1.1. Загальні вимоги до методів аналізу – за ГОСТ 16274.0 .

2. СПЕКТРАЛЬНИЙ МЕТОД АНАЛІЗУ ВІСМУТУ МАРОК Ві2 та Ві1

2.1. Сутність методу

Метод ґрунтується на збудженні та реєстрації емісійного спектру проби.

Оцінку концентрації елементів проводять шляхом порівняння почорнінь та інтенсивностей спектральних ліній у пробах та градуювальних зразках.

Метод забезпечує визначення домішок у відсотках у концентраціях:

2.2. Апаратура, реактиви та розчини

Спектрограф кварцовий типу ІСП-28 із трилінзовою системою освітлення (можна використовувати кварцовий спектрограф середньої дисперсії будь-якого іншого типу).

Послаблювачі трьох-і дев'ятиступінчасті.

Генератор іскрової типу ІГ-2 або ІГ-3.

Генератор дуги типу ДГ-2.

Мікрофотометр призначений для вимірювання почорнінь спектральних ліній.

Тигли фарфорові N 5 та 6.

Чашки порцелянові N 2.

Тиглі залізні місткістю 150-200 см .

Пекти муфельна або тигельна з регулятором температури до 600 °C.

Виливниця для виливки електродів циліндричної форми діаметром 8 мм, довжиною 50-100 мм.

Терези аналітичні.

Напильники для заточування електродів.

Верстат для заточування електродів.

Фотопластинки спектрографічні типу II діапозитивні.

Електроди вугільні із спектрального вугілля марки С-2; нижній з кратером глибиною 3 мм, діаметром 4 мм і товщиною стінок 0,5-0,7 мм, верхній - заточується на усічений конус із майданчиком діаметром 1,5-2,0 мм.

Прилад кварцовий для перегонки води та кислот з кварцовим холодильником та приймачем.

Кислота азотна ОС.Ч.21-4 або ОС.Ч.21-5 за ГОСТ 11125 та розведена 1:1, 1:2.

Сіль динатрієва етилендіамін тетраоцтової кислоти (трилон Б) за ГОСТ 10652 , 10%-ний розчин.

Кальцій хлористий за ТУ 6-09-4711, розчин 0,05 моль/дм .

Амоній азотнокислий за ГОСТ 22867 , 5%-ний розчин.

Аміак водний особливої чистоти за ГОСТ 24147 та розчин 1:1.

Ксиленоловий помаранчевий, 0,5%-ний водний розчин.

Вісмут азотнокислий за ГОСТ 4110 .

Вісмут марки Ві00 згідно з ГОСТ 10928 .

Спектрально чистий оксид вісмуту; готують наступним чином: 300-400 г вісмуту марки Ві00 розчиняють у 1000-1500 см азотної кислоти, розведеної 1:1. Розчин проводять окремими порціями по 40-50 г металу. Отриманий розчин вісмуту нітрату випарюють до сиропоподібного стану на водяній бані.

Спектрально чистий оксид вісмуту можна приготувати з азотнокислого вісмуту. У цьому випадку 300-400 г азотнокислого вісмуту розчиняють у невеликій кількості дистильованої води, підкисленої азотною кислотою, і розчин випарюють до сиропоподібного стану. Отриманий густий розчин переливають невеликими порціями (5-10 см) ) при ретельному перемішуванні в конічну колбу, що містить 2000 см окропу.

У цьому випадає кристалічний осад основного нітрату вісмуту. Для кращої кристалізації вміст колби знову доводять до кипіння і залишають на 2-3 год. Після цього розчин зливають, залишаючи осад основного нітрату вісмуту. Осад відфільтровують через щільний фільтр і три рази промивають водою, підкисленою азотною кислотою, після чого осад переносять у кварцову склянку, розчиняють додаванням гарячої концентрованої азотної кислоти, знову випарюють до сиропоподібного стану, потім висушують, прожарюють при 500 °C до спектрально-чистого оксиду вісмуту. і зберігають їх у закритій банку.

Терези торзійні типу ВТ, межа зважування до 1000 мг.

Примітка. Допускається застосування приладів з фотоелектричною реєстрацією спектрів та інших спектральних приладів, інших реактивів, матеріалів та фотопластинок, що забезпечують одержання показників точності, встановлених цим стандартом.


(Змінена редакція, Зм. N 1, 2, 3).

2.3. Визначення вмісту срібла, свинцю та міді

2.3.1. Підготовка проб

Спектральний аналіз піддають проби у вигляді стрижнів діаметром 8 мм і довжиною 50-100 мм.

Пробу відбирають ложкою з котла під час розливання металу або поплавець розплавляють металевого вісмуту під шаром вугільного порошку в залізному тиглі. Розплавлений вісмут відливають у виливницю. Проби та зразки порівняння заточують на площину напилком.

(Змінена редакція, Зм. N 1, 2, 3).

2.3.2. Приготування зразків порівняння.

Готують лігатуру свинцю та вісмуту, срібла та вісмуту, міді та вісмуту. Отримані лігатури аналізують хімічними методами та сплавляють у необхідних пропорціях. Потім лігатуру розбавляють вісмутом марки Ві00 і одержують зразки порівняння, що містять певну кількість домішок (табл.1). Концентрацію домішок у зразках порівняння встановлюють хімічними методами, наведеними у цьому стандарті.

Таблиця 1

Примітка. Масові частки домішок у зразках порівняння можуть відрізнятися від зазначених у таблиці на ±30 відн. %.


(Змінена редакція, Изм. N 2, 3).

2.3.3. Проведення аналізу

Як джерело збудження використовують іскровий генератор типу ІГ-3 або ІГ-2, включений за складною схемою. Режим роботи генератора:

сила струму в первинному ланцюзі трансформатора - 1,2 А;

допоміжний іскровий проміжок – 3 мм;

аналітичний проміжок – 4,5 мм;

величина індуктивності – 0,15 мГ;

ємність конденсатора - 0,005 мкФ.

Спектри фотографують на спектрограф типу ІСП-28 з трилінзової системою освітлення. Ширина щілини спектрографа 0,02 мм. Експозиція – 45 с.

Прояв та фіксування пластинок ведуть, як зазначено у ГОСТ 16274.0 .

2.3.4. Обробка результатів

Застосовувані аналітичні лінії та лінії порівняння наведені у табл.2.

Таблиця 2

Концентрації домішок визначають методом трьох зразків порівняння. По три спектри зразків порівняння та по шість спектрів проб фотографують на одній фотопластинці.

Вимірюють почорніння ліній кожної домішки за допомогою мікрофотометра та лінії порівняння . Знаходять різницю між почорніннями ліній домішки, що визначається, і лінії вісмуту, обраної в якості лінії порівняння:

.

З трьох паралельних спектрограм визначають середнє арифметичне значення різниці почорніння .

За результатами фотометрування зразків порівняння будують градуювальні графіки визначення домішок.

По осі ординат відкладають різниці почорнінь домішки та основної речовини, а по осі абсцис - логарифми концентрацій домішки у зразку порівняння.

Вміст домішки в металевому вісмуті знаходять за відомими значеннями за відповідними градуювальними графіками.

Східність методу характеризується відносним стандартним відхиленням трохи більше 0,03 щодо свинцю, срібла і трохи більше 0,1 — щодо міді.

Розбіжність результатів двох паралельних визначень ( ) та результатів двох аналізів ( ) при довірчій ймовірності 0,95 не повинно перевищувати допускаються розбіжності, зазначені в табл.2а.

Таблиця 2а

Допустимі розбіжності для проміжних масових часток розраховують методом лінійної інтерполяції або за формулами:

; при визначенні свинцю та срібла;

; при визначенні міді,

де - Середнє арифметичне результатів двох паралельних визначень;

- Середнє арифметичне результатів двох аналізів.

За результат аналізу приймають середнє арифметичне результатів двох паралельних визначень, за трьома спектрограмами кожне, отриманих на одній фотопластинці.

(Змінена редакція, Зм. N 3).

2.4. Визначення вмісту сурми, заліза, цинку, миш'яку та телуру.

2.4.1. Приготування проби для визначення сурми, заліза, цинку

1 г вісмуту поміщають у фарфоровий тигель, доливають 5-10 см азотної кислоти, розведеної 1:1, розчиняють при помірному нагріванні. Розчин випарюють насухо, залишок прожарюють протягом 30 хв у муфелі при 500 °C до одержання окису вісмуту. Підготовлену пробу розтирають у агатовій ступці до частинок розміром мінус 0,074 мм і передають спектральний аналіз. Визначення ведуть із двох паралельних наважок.

(Змінена редакція, Зм. N 1, 3).

2.4.2. Приготування концентрату миш'яку та телуру

Концентрат миш'яку та телуру отримують трилонометричним методом, заснованим на властивості комплексонату вісмуту в аміачному середовищі (при рН 8) при додаванні солі кальцію переходити в комплексонат кальцію. Витіснений вісмут випадає у вигляді гідроксиду, захоплюючи з собою миш'як, телур та інші тривалентні метали.

Шість навісок вісмуту по 3 г поміщають у конічні колби з жаростійкого скла місткістю 250 см. , доливають 15 см азотної кислоти, розведеної 1:1, закривають годинниковим склом і при помірному нагріванні розчиняють. Після розчинення навішування годинникове скло знімають і розчин кип'ятять до видалення парів оксидів азоту. Потім доливають 45 см гарячого 10%-ного розчину трилону Б та гарячою водою доводять об'єм розчину до 100 см . Після цього додають індикатор ксиленоловий помаранчевий (2-3 краплі) і титрують розчин 10% гарячим розчином трилону Б до переходу малинового забарвлення в жовте.

Розчин нейтралізують аміаком до рН 5 по індикаторному паперу, титрують гарячим розчином трилону Б до появи жовтого фарбування, додають 5 см. розчину аміаку, розведеного 1:1, 4-5 см розчину хлористого кальцію 0,05 моль/дм і кип'ятять 2 хв до випадання осаду. Надлишок хлористого кальцію призводить до збільшення маси концентрату, тобто зменшення коефіцієнта збагачення.

Осад відстоюють при слабкому нагріванні протягом 15 хв, фільтрують через щільний фільтр і промивають гарячим 5% розчином азотнокислого амонію. Потім осад на фільтрі розчиняють у невеликій кількості гарячої азотної кислоти, розведеної 1:2, збираючи розчин у зважену порцелянову чашку для випарювання. У цю чашку збирають розчин ще від двох паралельних наважок вісмуту. Розчин випарюють при слабкому нагріванні, потім на гарячій електроплитці. Краї охолола чашки обмивають 2-3 см азотної кислоти та знову випарюють при слабкому нагріванні. Осад прожарюють у муфелі 30 хв при 500 °C до утворення спектрально чистого оксиду вісмуту. Чашки з оксидом вісмуту зважують, визначають масу осаду і встановлюють коефіцієнт збагачення розподілом вихідної навішування 9 г (3 навішування по 3 г) на отриману масу осаду. Концентрат передають спектральний аналіз. Одночасно через весь хід аналізу з кількістю реактивів, що витрачаються на три паралельні наважки, проводять контрольний досвід для внесення поправки в результат.

а.

2.4.3. Приготування зразків порівняння

10 г спектрально-чистого оксиду вісмуту розчиняють у азотній кислоті, додають по 10 см розчинів, що містять 1 мг/см заліза, сурми, цинку та миш'яку.

Розчин випарюють насухо, залишок прожарюють при 500 °C. Залишок змочують водою (2-3 см ) і додають 10 см стандартного розчину телуру (концентрація 1 мг/см ). Залишок висушують при слабкому нагріванні. Приготування стандартних розчинів – за додатком до ГОСТ 16274.1 .

Отримують основний зразок, що містить по 0,1% заліза, сурми, цинку, миш'яку та телуру. Зразки порівняння із вмістом домішок 0,03; 0,01; 0,003; 0,001% готують послідовним розведенням основного зразка порівняння спектрально чистим оксидом вісмуту.

2.4.2, 2.4.3. (Змінена редакція, Зм. N 1, 2, 3).

2.4.4. Проведення аналізу

Наважки по 30 мг підготовлених проб і зразків порівняння поміщають у кратери вугільних електродів. Від кожної проби та зразка порівняння готують по два електроди.

Спектри фотографують на спектрографі типу ІСП-28 із трилінзовою системою освітлення. Ширина щілини – 0,025 мм, сила струму дуги – 15 А від генератора типу ДГ-2. Експозиція – 40 с. У касету поміщають дві фотопластинки: в короткохвильову область спектра - спектрографічну типу II, довгохвильову - діапозитивну.

Для побудови характеристичної кривої ту саму пластинку фотографують спектр заліза через дев'ятиступінчастий ослаблювач. Прояв та фіксування пластинок ведуть, як зазначено у ГОСТ 16274.0 .

2.4.5. Обробка результатів

На отриманих спектрограм вимірюють почорніння ( ) ліній наступних довжин хвиль (табл.3) та мінімальне почорніння фону праворуч і ліворуч від них.

Таблиця 3

Середнє з двох почорнінь фону вважають справжнє почорніння фону. Вимірюють рівень інтенсивності для побудови характеристичної кривої.

За характеристичною кривою фотопластинки знаходять відповідні виміряним почорнінням значення логарифмів інтенсивності , .

Обчислюють значення , знаходять середнє арифметичне результатів, отриманих за трьома спектрограмами кожного градуювального зразка та будують градуювальні графіки в координатах , , де - Зміст домішки у зразках порівняння у відсотках. Усі розрахунки роблять, користуючись розрахунковим приладом.

За отриманими градуювальними графіками знаходять вміст домішок, що відповідає обчисленим для проб значенням

.

Розбіжності результатів двох паралельних визначень ( ) та результатів двох аналізів ( ) при довірчій ймовірності 0,95 не повинні перевищувати допускаються розбіжності, зазначені в табл.3а.

Таблиця 3а

Допустимі розбіжності для проміжних масових часток розраховують методом лінійної інтерполяції або за формулами:

; при визначенні заліза, сурми та цинку;

; при визначенні миш'яку та телуру,

де - Середнє арифметичне результатів двох аналізів;

- Середнє арифметичне результатів паралельних визначень.

За результат аналізу приймають середнє арифметичне результатів двох паралельних визначень, отриманих на одній фотопластинці (при визначенні миш'яку і телуру готують два концентрати, кожен з яких одержують об'єднанням розчинів від трьох навісок вісмуту).

2.4.4, 2.4.5. (Змінена редакція, Изм. N 2, 3).

3. СПЕКТРАЛЬНИЙ МЕТОД АНАЛІЗУ ВІСМУТУ МАРКИ Ві00

3.1. Сутність методу

Метод заснований на збудженні та реєстрації спектру елементів основи та домішок у дузі постійного струму. Кількісну оцінку вмісту домішок проводять шляхом порівняння інтенсивностей спектрів проб і зразків порівняння.

Прямий спектральний метод забезпечує визначення домішок у металевому вісмуті у відсотках у таких концентраціях:

(Змінена редакція, Изм. N 2, 3).

3.2. Апаратура, реактиви та розчини

Спектрограф кварцовий типу ІСП-28 із трилінзовою системою освітлення (можна використовувати кварцовий спектрограф середньої дисперсії будь-якого іншого типу).

Послаблювачі трьох-і дев'ятиступінчасті.

Генератор дуги типу ДГ-2.

Джерело постійного струму, що забезпечує напругу не менше 200 В і розраховане на навантаження не менше 30 А.

Мікрофотометр призначений для вимірювання почорнінь спектральних ліній.

Терези аналітичні.

Електроди вугільні із спектрального вугілля марки С-2 — нижній із кратером глибиною 6 мм та діаметром 4,5 мм.

Ступки та маточки сталеві та агатові.

Фотопластинки спектрографічних типів II та УФШ.

Верстат для заточування вугільних електродів.

Бокси, кювети, скляні ковпачки для зберігання електродів.

Формалін за ГОСТ 1625 .

Спирт етиловий ректифікований за ГОСТ 18300 .

Фенол за ТУ 6-09-5303 або клей медичний БФ-6, розведений спиртом етиловим 1:5.

Бакелітовий клей; готують наступним чином: 25 г фенолу і 25 г формаліну поміщають у зважену фарфорову чашку і нагрівають на водяній бані, потім додають 5-7 см аміаку і ставлять на водяну киплячу лазню (аміак готують насиченням тридистиляту води). Клей варять 5-6 год, помішуючи паличкою до того часу, поки він стане жовто-бурштиновий, прозорий. Витягнута кварцовою паличкою нитка клею має бути тонкою та крихкою, клей не повинен пахнути. Коли клей готовий, його зважують і відразу додають спирт для отримання 5% розчину.

Бакелітовий клей зберігають у скляній баночці із притертою пробкою.

Терези торзійні типу ВТ, межа зважування до 1000 мг.

Зразки порівняння, виготовлені за додатком.

(Змінена редакція, Зм. N 1, 2, 3).

3.3. Підготовка проб

5-10 г металевого вісмуту дроблять до порошкоподібного стану, розтирають в ступні агатовой. Порошок металу змішують у кварцовому тиглі з порошковим графітом у співвідношенні 30:1. До суміші додають 5%-ний спиртовий розчин бакелітового клею або спиртового розчину клею БФ-6 з розрахунку 2 см. на 25 г порошку. Суміш ретельно розмішують, підсушують при 100 C і розтирають.

(Змінена редакція, Зм. N 1, 2).

3.4. (Виключений, Зм. N 2).

3.5. Проведення аналізу

Вугільні електроди попередньо випалюють у дузі постійного струму силою 12 А протягом 15 с.

Після випалу кратер вугільного електрода завантажують по 30 мг порошку проби і зразків порівняння. Для кожного зразка порівняння беруть по три, проби по шість наважок.

Для реєстрації спектрів використовують спектрограф типу ІСП-28 із трилінзовою системою освітлення. Ширина щілини – 0,01 мм. Перед щілиною спектрографа встановлюють двоступінчастий ослаблювач зі сходинками пропускання 10 і 100%. Проби та зразки порівняння спалюють у дузі постійного струму силою 12 А. Експозиція – 2 хв. Спектри зразків порівняння та проб фотографують по три рази на двох паралельних пластинах. Характеристичну криву фотопластинки будують за марками інтенсивності (ГОСТ 24977.1, додаток 2).

Прояв та фіксування пластинок ведуть, як зазначено у ГОСТ 16274.0 .

3.6. Обробка результатів

Підрахунок результатів аналізу проводять, як зазначено у п. 2.4.5.

Застосовувані аналітичні лінії наведено у табл.5.

Таблиця 5

Східність методу характеризується відносним стандартним відхиленням трохи більше 0,2 щодо срібла, міді, свинцю, кобальту, марганцю, сурми, заліза і трохи більше 0,3 — щодо кадмію, телуру, цинку.

Розбіжності результатів двох паралельних визначень ( ) та результатів двох аналізів ( ) при довірчій ймовірності 0,95 не повинні перевищувати значень, зазначених у табл.5а.

Таблиця 5а

Допустимі розбіжності для проміжних масових часток розраховують методом лінійної інтерполяції або за формулами:

; при визначенні срібла, міді, свинцю, кобальту, марганцю, сурми та заліза;

; при визначенні кадмію, телуру та цинку,

де - Середнє арифметичне результатів двох аналізів;

- Середнє арифметичне результатів паралельних визначень.

За результат аналізу приймають середнє арифметичне результатів двох паралельних визначень, за трьома спектрограмами кожне, отриманих на одній фотопластинці.

3.5, 3.6. (Змінена редакція, Зм. N 1, 2, 3).

ДОДАТОК (обов'язковий). ПРИГОТУВАННЯ СТАНДАРТНИХ РОЗЧИН І ЗРАЗКІВ ДЛЯ ПОБУДУВАННЯ ГРАДУЮВАЛЬНОГО ГРАФІКА

ПРИКЛАДНА ПРОГРАМА
Обов'язкове

Основою для приготування зразків порівняння є вісмут марок Ві0000 або Ві000. Домішки вводять стандартними розчинами на порошковий графіт, який змішують у співвідношенні 1:30 з вісмутом.

Стандартні розчини готують за додатком ГОСТ 16274.1 з доповненням.

Стандартний розчин У міді та кадмію: у мірну колбу місткістю 100 см переносять по 10 см стандартних розчинів А, що містять 5 мг/см міді та кадмію. Доводять до мітки водою, перемішують.

1 см розчину містить по 0,5 мг міді і кадмію.

Стандартний розчин Д марганцю та срібла: у мірну колбу місткістю 100 см переносять по 10 см стандартних розчинів Б, що містять 1 мг/см марганцю та срібла. Доводять до мітки водою, перемішують.

1 см розчину Д містить по 0,1 мг марганцю та срібла.

Зразок порівняння N 1: в кварцову або фторопластову чашку поміщають 2 г порошкового графіту і розрахункова кількість стандартних розчинів, зазначене в таблиці.

Розчин випарюють насухо під інфрачервоною лампою за температури (100±10) °С.

Методом послідовного розведення зразка N 1 і кожного знов приготовленого зразка графітовим порошком в 2-3 рази одержують серію робочих зразків порівняння.

По 1 г кожного з приготовлених зразків поміщають у ступку, додають по 30 г дрібноподрібненого вісмуту марок Ві0000 або Ві000, ретельно перетирають. Потім у два прийоми по 2 см додають спиртовий розчин бакелітового клею або клею БФ-6, щоразу висушуючи розчин клею при температурі (100±10) °С, і знову перемішують.

Зразки порівняння зберігають у бюксах чи банках з кришками.

(Змінена редакція, Изм. N 2, 3).