TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9916:2013

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

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

Lời nói đầu

TCVN 9916: 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 MAGIE OXIT - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ COMPLEXON

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

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp chuẩn độ complexon xác định hàm lượng magie oxit (MgO) lớn hơn hoặc bằng 0,5 % trong các đá silicat, phục vụ cho 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 đem phân tích phải có cỡ hạt không lớn hơn 0.075 mm và được sấy khô trước đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105 °C đến 110 °C.

Mẫu sau khi phân hủy thành dung dịch bằng cách nung chảy với natri cacbonat hoặc kali hidroxit, tách silic nhôm, sắt, titan...dưới dạng kết tủa hidroxit bằng urotropin. Xác định hàm lượng magie bằng phương pháp chuẩn độ complexon khi chuẩn độ tổng lượng canxi và magie ở pH 9,6 ÷ 10,5 với chỉ thị eriocrom T đen rồi trừ đi hàm lượng canxi được xác định riêng theo TCVN 9912:2013, Đất, đá, quặng nhóm silicat - Xác định hàm lượng caxi oxit - Phương pháp chuẩn độ complexon.

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  Axil 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  Kali xianua, dung dịch 5 %.

4.9  Chỉ thị hỗn hợp eriocrom T đen. Trộn 1 gam eriocrom T đen với 100 gam kali clorua và nghiền trong cối sứ đến cỡ hạt 0,1 ÷ 0,2 mm. Bảo quản chỉ thị trong lọ có nút nhám ở nơi khô mát.

4.10  Dung dịch đệm pH=10, chuẩn bị như sau: Hòa tan 70 gam amoni clorua trong 200 ml nước. Thêm 570 ml amoni hidroxit 25 %, pha nước đến 1 lít, lắc đều.

4.11  Dung dịch chuẩn trilon B 0.02 M (hoặc 0.05 M). Pha từ ống chuẩn (fixanan) hoặc từ thuốc thử thương phẩm.

4.12  Hòa tan 8 gam (hoặc 20 gam) trilon B trong 100 ml nước, pha thêm nước đến 1 lít trong bình định mức. 1 ml dung dịch trilon B 0.05 M tương ứng với 0.00202 gam magie oxit.

6.1  Độ chuẩn của dung dịch trilon B theo magie oxit được xác định bằng cách thiết lập đồ thị chuẩn của dung dịch theo canxi oxit (mục III.1.10, T.C.N. 01-VII PTH/94, TCVN...2013) rồi nhân với hệ số chuyển đổi 0.7182.

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, độ chính xác 2.10^-4 g.

5.2  Lò nung, có điều khiển 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, Φ 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.

5. 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 mẫu và tách silic, nhôm, sắt, titan:

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 clohidrlc (1 1), sau đó 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 thủy 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 (Φ 11 cm). Rửa kết tủa 3 ÷ 4 lần bằng 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 900 °C đến khối lượng không đổi. Tro hóa giấy lọc và nung kết tủa ở 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 cân được 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 lí với axit flohidric ở trên đem nung ở 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 pyrosuntat 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. Chuẩn bị dung dịch II

Lấy chính xác 100 ml dung dịch I cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt dung tích 250 ml, thêm vài giọt axit nitric d=1,40 hoặc hidro peoxit 30 %. Đun sôi dung dịch trong 3 ÷ 5 phút. Trung hòa dung dịch bằng amoniac (1 1) đến chuyển màu giấy chỉ thị công-gô sang màu nâu và xuất hiện kết tủa vẩn đục. Hòa tan kết tủa bằng vài giọt axit dohidric (1 1). Thêm 15 ÷ 20 ml dung dịch urotropin 15 %, đun dung dịch đến bắt đầu sôi. Để yên trên bếp ấm 15 ÷ 20 phút cho đông tụ kết tủa.

Lọc nóng dung dịch qua giấy lọc băng đỏ (Φ11 cm) vào bình định mức dung tích 250 ml. Rửa kết tủa bằng dung dịch urotropin 0,5 %. Pha thêm nước đến vạch, lắc đều dung dịch. Dung dịch này (dung dịch II) dùng để xác định canxi và magie.

7.3. Xác định tổng lượng canxi và magie:

Lấy chính xác 50 ml dung dịch II cho vào bình nón dung tích 250 ml. Thêm 20 ml dung dịch đệm amoni pH=10, 10 giọt dung dịch kali xyanua 5 %, 30 ÷ 50 mg chỉ thị eriocrom T đen. Chuẩn bằng dung dịch trilon B đến chuyển màu dung dịch từ đỏ nho sang xanh lam. Ghi thể tích dung dịch trilon B tiêu tốn.

8. Biểu thị kết quả

8.1. Tính hàm lượng canxi oxit và magie oxit

Hàm lượng magie oxit được tính theo công thức:

trong đó:

T: Độ chuẩn của dung dịch trilon B theo magie oxit (g/ml);

V₂: Thể tích dung dịch chuẩn trilon B tiêu tốn cho chuẩn độ tổng lượng canxi và magie (đã trừ thể tích tiêu tốn cho chuẩn độ mẫu trắng), ml;

V₁: Thể tích dung dịch chuẩn trilon B tiêu tốn cho chuẩn độ riêng canxi, ml;

V_dm1: Thể tích dung dịch mẫu định mức sau khi loại silic (dung dịch I), ml;

V_h1: Thể tích dung dịch mẫu lấy ra để loại nhôm, sắt, titan, ml;

V_đm2: Thể tích dung dịch mẫu định mức sau khi loại nhôm, sắt, titan (dung dịch II), ml;

V_h2: Thể tích dung dịch mẫu lấy để xác định tổng canxi và magie, ml;

G: Khối lượng phần mẫu thử (g).

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;