TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9915:2013

ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÔM OXIT - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON

Soils, rocks and ores of silicate - Determination of alumina content - Titrimetric method

Lời nói đầu

TCVN 9915 : 2013 do Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

ĐẤT, ĐÁ, QUẶNG NHÓM SILICAT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÔM OXIT - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON

Soils, rocks and ores of silicate - Determination of alumina content - Titrimetric method

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp chuẩn độ complexon (phương pháp florua) xác định hàm lượng nhôm oxit (AI₂O₃) lớn hơn hoặc bằng 0,1% trong các đá silicat phục vụ cho công tác điều tra cơ bản địa chất về khoáng sản, thăm dò khoáng sản.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. 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).

TCVN 4851 (ISO 3696), Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử

TCVN 7151 (ISO 648), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Pipet một mức

TCVN 7153 (ISO 1042), Dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh - Bình định mức

TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt.

3. Nguyên tắc

Mẫu sau khi phân hủy thành dung dịch bằng cách nung chảy với natri cacbonat hoặc kali hidroxit, tách silic rồi xác định hàm lượng nhôm bằng phương pháp chuẩn độ complexon (phương pháp florua).

Cơ sở của phương pháp là xác định tổng lượng nhôm và titan bằng cách chuẩn độ lượng trilon B được giải phóng ra sau khi phân hủy phức trilonat của chúng bằng natri florua. Dung dịch chuẩn độ là kẽm axetat với chỉ thị xylen da cam, chuyển màu ở pH = 5,6. Hàm lượng nhôm xác định được bằng cách: Xác định riêng hàm lượng titan bằng phương pháp đo quang; hàm lượng titan được chuyển đổi ra hàm lượng nhôm bằng cách nhân hệ số chuyển đổi. Hiệu số hai giá trị hàm lượng tổng nhôm và titan với hàm lượng nhôm chuyển đổi từ hàm lượng titan là hàm lượng thực của nhôm.

4. Hóa chất, thuốc thử

Trong quá trình phân tích, chỉ sử dụng thuốc thử loại tinh khiết phân tích và nước phù hợp với loại 2 của TCVN 4851 (ISO 3696).

4.1  Axit clohidric, d=1,19, các dung dịch (1 1) và 2%.

4.2  Axit sunfuric, d = 1,84. dung dịch (1 1).

4.3  Axit flohidric, 40%.

4.4  Gelatin, dung dịch 1% mới pha. Hòa tan 1 gam gelatin trong 100 ml nước khi đun nóng đến 70°C.

4.5  Natri cacbonat khan.

4.6  Kali hidroxit

4.7  Kali pyrosunfat.

4.8  Trilon B, dung dịch 2%.

4.9  Amoni hidroxit 25%, dung dịch (1 1).

4.10  Metyl da cam, dung dịch 0,5%. Hòa tan 0,5 gam metyl da cam trong 100 ml nước.

4.11  Xylen da cam. Nghiền nhỏ rồi trộn đều 1 gam xylen da cam với 100 gam kali clorua. Bảo quản thuốc thử trong lọ thủy tinh màu ở nơi khô ráo.

4.12  Dung dịch đệm axetat pH 5.6. Hòa tan 200 gam natri axetat ngậm 3 phân tử nước (NaCH₃COO. 3H₂O) hoặc 120 gam natri axetat khan trong 500 ml nước. Thêm 12,4 ml axit axetic 98% và nước đến thể tích 1 lít.

4.13  Natri florua, dung dịch bão hoà.

4.14  Dung dịch chuẩn kẽm axetat 0,05 M. Hòa tan 3,2960 gam kẽm kim loại trong 30 ml axit clohidric (1 1). Đun dung dịch đến còn 10 ml. Chuyển dung dịch vào bình định mức 1 lít, trung hòa dung dịch bằng amoni hidroxit (1 1) đến chuyển màu metyl da cam từ đỏ sang vàng. Thêm 100 ml dung dịch đệm axetat pH = 5,6. Pha nước đến vạch, lắc đều dung dịch.

Độ chuẩn của dung dịch theo nhôm oxit được xác định thông qua kết quả xác định mẫu tiêu chuẩn thành phần theo cùng một cách tiến hành phân tích.

5. Thiết bị - Dụng cụ

Các thiết bị, dụng cụ phòng thử nghiệm thông thường, bao gồm pipet một mức, bình định mức phù hợp với các quy định trong TCVN 7151 (ISO 648) và TCVN 7153 (ISO 1042), (trừ khi có quy định khác), và các thiết bị, dụng cụ sau.

5.1  Cân phân tích, có độ chính xác 2.10^-4 g.

5.2  Lò nung, có khả năng điều khiển đến nhiệt độ 1000°C

5.3  Chén bạch kim, có dung tích 30 ml.

5.4  Chén niken, có dung tích 30-50 ml.

5.5  Cốc thủy tinh chịu nhiệt, có dung tích 250 ml.

5.6  Bình hút ẩm, Ф 25 cm.

5.7  Bình định mức, có dung tích 250 ml.

5.8  Bình nón, có dung tích 250 ml.

5.9  Pipet, có dung tích 25 ml.

6. Chuẩn bị mẫu thử

Chuẩn bị và gia công mẫu thử theo TCVN 9924:2013, Đất, đá, quặng - Quy trình gia công mẫu sử dụng cho các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, rơnghen, nhiệt

7. Cách tiến hành

7.1. Phân hủy phần mẫu thử và tách silic

7.1.1  Phân hủy bằng cách nung chảy với natri cacbonat

Cân 0,5000 gam mẫu, trộn đều với 3 gam natri cacbonat trong chén bạch kim, phủ lên trên mẫu một lớp natri cacbonat nữa. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 900-980°C và giữ ở nhiệt độ này trong 20-25 phút. Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa thành ngoài và đáy chén bằng nước. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30- 35 ml dung dịch axit clohidric (1 1) để lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1 1), sau đó rửa bằng nước.

7.1.2. Phân hủy bằng cách nung chảy với kali hidroxit

Cân 0,5000 gam mẫu cho vào chén niken đã có sẵn 4-5 gam kali hidroxit đã làm mất nước trên bếp điện hoặc trong lò nung ở nhiệt độ 200-300°C. Tiến hành nung chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 600- 650°C và giữ ở nhiệt độ này trong 10-15 phút.

Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa thành ngoài và đáy chén bằng dung dịch axit clohidric 2%. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận rót vào cốc 30-50 ml nước nóng đổ lấy khối chảy ra khỏi chén. Rửa sạch chén bằng axit clohidric (1 1), sau đó bằng nước nóng. Hòa tan khối chảy bằng 20-25 ml axit clohidric d=1,19.

7.1.3. Tách axit silicic và xác định silic dioxit

Dung dịch thu được bằng một trong hai cách phân hủy mẫu ở trên đem đun nóng và làm bay hơi trên bếp cách thuỷ hoặc cách cát. Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh khuấy dung dịch và làm tơi kết tủa. Cô cho dung dịch đến dạng muối ẩm. Sau đó thêm 10 ml dung dịch axit clohldric d=1,19. Tia nước rửa thành cốc rồi đun nóng để hòa tan muối. Cho 10 ml dung dịch gelatin 1%, khuấy kỹ dung dịch 2-3 phút. Thêm 30 ml nước nóng. Để yên trên bếp cách thủy 10 phút.

Lọc dung dịch vào bình định mức 250 ml qua giấy lọc băng xanh (Ф 11 cm). Rửa kết tủa 3-4 lần băng axit clohidric 2% và sau đó rửa 8-10 lần bằng nước nóng đến sạch ion Cl^- (thử bằng dung dịch bạc nitrat). Chuyển kết tủa vào chén bạch kim đã được nung trước ở nhiệt độ 900°C đến khối lượng không đổi. Tro hóa giấy lọc và nung kết tủa ở nhiệt độ 950°C trong 1,5-2 giờ. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và đem cân. Nếu cần, tiếp tục nung đến khi khối lượng đem cân không thay đổi. Cho vào kết tủa vài giọt axit sunfuric (1 1). 5-6 ml axit flohidric 40%. Đun nóng đến thoát khí anhidrit sunfurơ và bốc khô. Phần bã còn lại trong chén sau khi xử lý với axit flohidric ở trên đem nung ở nhiệt độ 950°C trong 10 phút. Lấy ra, để nguội trong bình hút ẩm rồi cân lại khối lượng. Hiệu số khối lượng trước và sau khi xử lí bằng axit là lượng silic dioxit. Bã trong chén sau khi cân đem nung chảy với 1 gam kali pyrosunfat ở nhiệt độ 400 - 450°C trong 10 phút. Hòa tan khối chảy bằng nước nóng để axit hóa bằng vài giọt axit clohidric. Dung dịch thu được đem nhập với phần nước lọc tách silic trong bình định mức 250 ml ở trên. Định mức đến vạch bằng nước. Lắc đều dung dịch (dung dịch I) Dung dịch này dùng để xác định các nguyên tố tiếp theo (nhôm, sắt, titan, canxi, magie v.v.).

7.2. Xác định nhôm

Lấy chính xác 25 ml dung dịch l cho vào bình nón 250 ml. Thêm 15-20 ml (tùy theo hàm lượng nhôm) dung dịch trilon B 2% rồi từ từ trung hòa bằng dung dịch amoni hidroxit (1 1) tới đổi màu chỉ thị metyl da cam từ hồng sang vàng hoặc đổi màu giấy công-gô tử đỏ sang nâu. Cho 25-30ml dung dịch đệm axetat pH= 5,6. Đun đến sôi trong 3 phút. Để nguội dung dịch đến nhiệt độ phòng, thêm 30 mg chỉ thị xylen da cam. Chuẩn độ dung dịch bằng dung dịch chuẩn kẽm axetat tới khi dung dịch chuyển màu từ vàng sang hồng. Không cần ghi thể tích dung dịch chuẩn đã tiêu tốn.

Tiếp tục cho thêm 30-35 ml dung dịch natri florua bão hoà. Đun dung dịch đến sôi trong 3 phút. Để nguội dung dịch đến nhiệt độ phòng, thêm 10 mg chỉ thị xylen da cam. Chuẩn độ dung dịch lần nữa bằng dung dịch chuẩn kẽm axetat tới chuyển màu dung dịch từ vàng sang hồng. Lần này ghi thể tích dung dịch chuẩn kẽm axetat đã tiêu tốn.

Tiến hành xác định hàm lượng titan bằng phương pháp đo quang.

8. Tính kết quả

8.1  Tính hàm lượng nhôm oxit và titan oxit

Tổng hàm lượng nhôm oxit và titan oxit (qui ra nhôm oxit) được tính theo công thức:

trong đó:

% X: Tổng hàm lượng nhôm oxit và titan oxit (qui theo nhôm oxit), %;

T: Độ chuẩn của dung dịch kẽm axetat theo nhôm oxit (g/ml);

V: Thể tích dung dịch chuẩn kẽm axetat tiêu tốn cho chuẩn độ.

dung dịch sau khi cho natri florua,

V_đm: Thể tích định mức dung dịch mẫu, ml;

V_h: Thể tích dung dịch mẫu lấy để phân tích, ml;

G: Khối lượng phần mẫu thử (g).

Hàm lượng nhôm oxit tính theo công thức: %AI₂O₃ = %X - %TiO₂*0,63

Trong đó: 0,638 là hệ số tính chuyển từ titan oxit ra nhôm oxit.

Hàm lượng TiO₂ được xác định bằng các phương pháp khác.

8.2. Sai số phân tích

Sai lệch lớn nhất giữa hai kết quả xác định song song hoặc đối song không vượt quá giá trị A trong bảng sau:

9  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;