книги из ГПНТБ / Ахметов Т.Г. Аналитические методы контроля производства бариевых и сульфитных солей

Г л а в а II

Анализ сырья для производства

соединений бария

Анализ баритового концентрата

При анализе баритового концентрата определяют влажность, сульфат бария, соединения кальция, стронция, магния, полутор­ ные окислы, двуокись кремния и водорастворимые соли. Все рас­ четы проводят на сухое вещество.

Определение влажности

Сущность метода, ход анализа и расчет указаны на стр. 39. Для определения влажности взвешивают 10 г баритового концен­ трата с точностью до 0,0002 г.

Определение сульфата бария

Для определения содержания сульфата бария определяют со­ держание общего (xj) и кислоторастворимого (х2) бария. По раз­ ности результатов определения вычисляют содержание сульфата бария (х3); хг — х2 = х3.

Определение общего бария

Подготовка пробы к анализу

Для определения содержания общего бария 1 г сухого барита, взятого с точностью до 0,0002 г, подвергают обработке с целью пе­ ревода содержащихся в баритовом концентрате компонентов в рас­ творимое состояние и получают фильтрат 2, как указано на стр. 29. Далее проводят определение бария одним из указанных методов.

В е с о в о й ме т о д

Реактивы см. иа стр. 9.

Ход определения. В стакан вместимостью 300мл переносят 100 мл фильтрата 2, приливают 50 мл дистиллированной воды и продол­ жают анализ, как указано на стр. 9.

40

Расчет. Содержание общего бария х г в % в пересчете на суль­

фат бария в сухом веществе вычисляют по формуле:

gr 500-100

X l= g - 100

где — масса осадка после прокаливания, г; g — навеска образца, взятая для анализа, г.

К о м п л е к с о н о м е т р и ч е с к ий ме т о д

Реактивы см. на стр. 10.

Ход определения. В две конические колбы вместимостью по 500 мл помещают по 100 мл фильтрата и продолжают анализ, как

где V — объем 0,05 М раствора ЭДТА, израсходованного на титрование рас­ твора в первой колбе, мл; 1Д — объем 0,05 М раствора ЭДТА, израсходованного на титрование раствора во второй колбе, мл; К — поправочный коэффициент к концентрации 0,05 М раствора ЭДТА; g — навеска образца, взятая для анализа, г; 0,01167 — количество сульфата бария, соответствующее 1 мл точно 0,05 М раствора ЭДТА, г.

Определение кислоторастворимых соединений бария

Подготовка пробы к анализу

Пробу баритового концентрата обрабатывают соляной кислотой для перевода кислоторастворимых соединений бария в раствор. Для этого 2 г сухого баритового концентрата взвешивают с точ­ ностью до 0,0002 г, переносят в стакан вместимостью 400 мл, при­ бавляют 50 мл 5% -ной уксусной кислоты и кипятят 30 мин, пере­ мешивая, на электроплитке, покрытой асбестом. Стакан охлаждают, количественно переносят раствор в мерную колбу вместимостью 250 мл, добавляют воду до метки и перемешивают.

Содержимое колбы фильтруют через сухой плотный фильтр в сухую коническую колбу, отбрасывая первые порции фильтрата. В фильтрате определяют барий одним из описанных ниже методов.

В е с о в о й ме т о д

Реактивы см. на стр. 9.

Ход определения. Переносят 100 мл полученного фильтрата в стакан вместимостью 300 мл, прибавляют 50 мл воды и продол­ жают анализ, как описано на стр. 9.

41

Расчет. Содержание кислоторастворимых соединений бария (х 2)

в % в сухом веществе в пересчете на сульфат бария вычисляют по формуле:

К о м п л е к с о н о м е т р и ч е с к ий ме т о д

Реактивы см. па стр. 10.

Ход определения. В две конические колбы вместимостью по 500 мл переносят по 100 мл полученного фильтрата и продолжают

Быстрое комплексонометрическое определение бария

Метод основан на образовании растворимого комплексного со­ единения бария с ЭДТА в щелочной среде при нагревании. Избы­ ток ЭДТА оттитровывают раствором хлорида бария.

Относительная ошибка метода 0,3—0,5%.

Реактивы Аммиак, 25%-ный раствор.

Гидроокись натрия. Карбонат натрия-калия.

Нитрат серебра, 2%-ный раствор.

Соляная кислота плотностью 1,19 г/см3. Серная кислота, 10%-ный раствор.

Хлорид бария, 0,05 М раствор. Точную концентрацию устанавливают ве­ совым методом.

Азотная кислота плотностью 1,2 г/см3.

ЭДТА 0,05 Л4 раствор, содержащий гидроокись натрия. В мерную колбу вместимостью 1 л помещают 18,61 г ЭДТА, приливают 200—300 мл воды и взбал­ тывают до полного растворения. Растворяют 4 г порошка гидроокиси натрия в небольшом количестве воды и приливают к раствору ЭДТА, перемешивают, доводят объем раствора водой до метки и снова перемешивают. Если раствор мутный, то фильтруют. Концентрацию полученного 0,05 М раствора ЭДТА уста­ навливают по стандартному 0,05 М раствору хлорида бария.

Ход определения. В платиновом тигле взвешивают с точностью до 0,0002 г 0,2—0,25 г сухого тонко измельченного баритового кон­ центрата, сплавляют в тигле с десятикратным количеством карбо­ ната калия-натрия, опускают тигель в стакан, содержащий 100 мл

42

горячей воды и кипятят несколько минут. Осторожно прибавляют соляную кислоту плотностью 1,19 г/см3 до прекращения выделения пузырьков газа и затем дополнительно прибавляют еще 20—25 мл той же кислоты и 1—2 мл 10%-ной серной кислоты. Это приводит к количественному выпадению сульфата бария в виде очень мелко­ зернистого осадка. Остальные компоненты концентрата переходят в раствор.

Осадок отфильтровывают и промывают горячей водой до отрица­ тельной реакции на хлорид-ионы (см. стр. 9). Осадок вместе с филь­ тром переносят в коническую колбу вместимостью 500 мл, прибав­ ляют небольшое количество воды, 25—30 мл 0,05 М раствора ЭДТА, содержащего гидроокись натрия, и перемешивают в горячем со­ стоянии до получения прозрачного раствора. После разбавления водой до 200—300 мл и охлаждения прибавляют 8—10 мл 25%-ного раствора аммиака, 10—12 капель кислотного хром темно-синего и оттитровывают избыток ЭДТА 0,05 М раствором хлорида бария до перехода синей окраски в красно-фиолетовую.

Кі — поправочный коэффициент к концентрации 0,05 М раствора хлорида ба­ рия; g — навеска образца, взятая для анализа, г.

Определение суммы кальция, магния и стронция

При комплексонометрическом методе определения общего бария в баритовом концентрате (см. стр. 41) расход 0,05 М раствора ЭДТА (1^) соответствует содержанию суммы кальция, магния и стронция. Это дает возможность вычислить содержание суммы кальция, маг­ ния и стронция в сухом веществе в пересчете на окись кальция по

формуле:

Ѵі -К -0,0028-500-100 g - 100

где 0,0028 — количество окиси кальция, соответствующее 1 мл точно 0,05 М раствора ЭДТА.

Остальные обозначения см. на стр. 41.

Определение двуокиси кремния

В е с о в о й м е т о д Реактивы см. на стр. 24.

Ход определения. При определении содержания общего бария в баритовом концентрате (см. стр. 40) в результате обработки 1 г

43

сухого вещества, для перевода содержащихся в баритовом концент­ рате компонентов в растворимое состояние получают фильтрат 2, фильтрат 1 и осадок 2 (см. стр. 29).

Фильтрат 1 и осадок 2 используют для определения содержания двуокиси кремния. Для этого фильтрат 1 переносят в фарфоровую

К полученному осадку кремневой кислоты прибавляют осадок 2, помещают в предварительно прокаленный и взвешенный фарфоро­ вый тигель и подсушивают на электроплитке. Затем озоляют и про­ каливают в муфельной печи при 950—1000 °С до постоянной массы.

Расчет. Содержание двуокиси кремния (х) в % в сухом веществе вычисляют по формуле:

g2'100

'ѵ ~ gi

гдeg* —'масса осадка после прокаливания, г; щ — навеска образца, взятая для анализа, г.

К о л о р и м е т р и ч е с к и й ме т о д

Реактивы см. на стр. ?5.

Ход определения. Обрабатывают 1 г сухого баритового кон­ центрата с целью перевода содержащихся в баритовом концентрате компонентов в растворимое состояние и получают фильтрат 1 и оса­ док 1 (см. стр. 28). Осадок 1 смывают с фильтра в мерную колбу вместимостью 500 мл сначала кипящей водой, затем фильтр промы­ вают соляной кислотой (1 : 1) и еще раз горячей водой, объем рас­ твора доводят водой до метки и перемешивают (раствор 2).

Отбирают по 10 мл фильтрата 1 и раствора 2 в мерные колбы вместимостью 100 мл и продолжают анализ, как описано на стр. 26.

Расчет. Содержание двуокиси кремния (х) в % в сухом веществе как в фильтрате 1, так и в растворе 2, вычисляют по формуле:

Примечание. В случае получения плава зеленого цвета, что может быть при неполном окислении присутствующих в барите хрома, марганца и других элементов, необходимо в мерную колбу вместимостью 100 мл внести несколько, кристалликов персульфата аммония.

Ф о т о к о л о р и м е т р и ч е с к и й м е т о д

Определение проводят фотоколориметрическим методом по ок­ раске кремнемолибденового комплекса (см. стр. 26).

Реактивы

Карбонат натрия-калия.

Остальные реактивы см. на стр. 26.

Подготовка пробы к анализу. Анализируемый материал (1г) пере­ водят в растворимое состояние, как указано на стр. 28, и получают фильтрат 1 и осадок 1. Далее ход подготовки пробы несколько ме­ няется.

Осадок 1 смывают в мерную колбу вместимостью 500 мл сначала кипящей водой, затем фильтр промывают горячей соляной кисло­ той (1 : 1) и горячей водой. После чего охлаждают колбу и объем раствора доводят до метки водой (раствор 2). Фильтрат 1 и раствор 2, анализируют раздельно, так как при смешивании этих растворов выпадает сульфат бария, мешающий определению.

Ход определения. В мерную колбу вместимостью 100 мл поме-

Iщают 10 мл фильтрата 1 или раствора 2 и продолжают анализ, как описано на стр. 26.

Расчет. Содержание двуокиси кремния в каждом растворе вы­ числяют по формуле, приведенной в предыдущей методике.

Результаты суммируют.

Примечание. В случае получения плава зеленого цвета, что может быть при неполном окислении присутствующих в барите хрома, марганца и др., необходимо в мерную колбу вместимостью 100 мл внести несколько кристаллов персульфата аммония.

Определение железа и алюминия

Подготовка пробы к анализу

При определении общего бария в баритовом концентрате (см. стр. 40) в результате обработки 1 г сухого вещества с целью пере­ вода содержащихся в баритовом концентрате компонентов в рас­ творимое состояние получают фильтрат 1 и 2, как указано на стр. 28.

Из фильтрата 1 выделяют кремневую кислоту, как указано в методике определения двуокиси кремния весовым методом (см. стр. 43). Фильтрат и промывные воды после отделения двуокиси кремния собирают в мерную колбу вместимостью 500 мл. Объем раствора доводят до метки водой и перемешивают (фильтрат 3). В фильтратах 2 и 3 определяют полуторные окислы одним из ука­

45

Промытые осадки вместе с фильтрами помещают в предваритель­ но прокаленный и взвешенный фарфоровый тигель и прокаливают при 950—1000 °С до постоянной массы.

Расчет. Содержание полуторных окислов (х) в % в сухом ве­ ществе вычисляют по формуле:

конические колбы вместимостью по 500 мл и продолжают анализ, как описано на стр. 14.

Расчет. Содержание окиси железа (хг) и окиси алюминия (х2) в % в сухом баритовом концентрате вычисляют по формуле:

где Ѵг и Ѵо — объем 0,025 М раствора ЭДТА, израсходованного на титрование в фильтратах 2 и 3, мл; К — поправочныя коэффициент к концентрации 0,025 М раствора ЭДТА, установленный по стандартному раствору железа (см. стр. 14); У3 н Ѵ'і — объем 0,025 М раствора хлорида железа (III), израсходованного на титрование в фильтратах 2 и 3, мл; g — навеска образца, взятая для анализа, г; 0,001995 и 0,001274 — количество окиси железа и окиси алюминия, соответст­ вующее 1 мл 0,025 Л4 раствора ЭДТА.

Определение водорастворимых солей

Метод заключается в выщелачивании водой водорастворимых солей и последующем выпаривании фильтрата с получением сухого остатка водорастворимых солей.

Ход определения. Около 5 г баритового концентрата взвешивают с точностью до 0,0002 г и переносят в стакан вместимостью 300 мл. Приливают 150 мл дистиллированной воды, тщательно перемеши­ вают, нагревают до кипения и кипятят 10 мин. Стакан охлаждают, количественно переносят раствор в мерную колбу вместимостью 250 мл, объем раствора доводят водой до метки и перемешивают. После отстаивания и осветления содержимое колбы фильтруют, от­ брасывая первые порции фильтрата.

Переносят 100 мл фильтрата в предварительно взвешенную фар­ форовую чашку и выпаривают на водяной бане досуха. Остаток сушат при 105—110°С до постоянной массы.

46

Расчет. Содержание водорастворимых солей (х ) в % в пересчете

на сухое вещество вычисляют по формуле:

gi -250-100-100

х~ §-100(100 —а)

Определение натрия, калия и кальция

Определение проводят методом фотометрии пламени.

Реактивы Соляная кислота ос. ч., разбавленная (1 : 1).

Хлорид натрия х. ч., раствор с концентрацией натрия 200 мг/л. Хлорид калия х. ч., раствор с концентрацией калия 100 мг/л. Хлорид кальция х. ч., 0,1 н. раствор.

Построение калибровочного графика. В 11 мерных колб вместимостью 100 мл наливают 5 мл соляной кислотой (1 : 1), 30 мл дважды дистиллирован­ ной воды. Во все колбы, кроме первой, приливают раствор хлорида натрия с концентрацией 200 мг/л натрия, 0,1 н. раствор хлорида кальция, раствор хло­

0,10 мг/мл и калия — 0,002, 0,004, 0,006, 0,008, 0,001, 0,012, 0,014, 0,016, 0,018, 0,020 мг/мл. Объем растворов доводят до метки дважды дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

концентрация элемента — показание прибора.

Ход определения. Около 1,2 г барита взвешивают с точностью 0,01 г., помещают в стакан, приливают 5 мл соляной кислоты (1 : 1),

.10 мл дважды дистиллированной воды, нагревают до кипения и кипятят 2—3 мин. Содержимое стакана количественно переносят в мерную колбу вместимостью 200 мл, доводят объем до метки дважды дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Анализ продолжают, как указано в построении калибровочного графика.

Расчет. Содержание компонента (х) в % вычисляют по формуле:

Относительная ошибка не превышает ±10% в пределах кон­ центраций: для натрия — от 5 до 30 мг/мл, для калия — от 2 до 12 мг/л, для кальция — от 10 до 100 мг/л.

Анализ хлорида кальция и его растворов

Определяют хлорид кальция, хлорид магния, хлорат калия, соли щелочных металлов, железо и сульфат-ионы.

47

Определение хлорида кальция

Подготовка пробы к анализу

Взвешивают 3 г хлорида кальция (или 5 мл его раствора) с точ­ ностью до 0,0002 г, количественно переносят в мерную колбу вме­ стимостью 250 мл, доводят объем раствора дистиллированной водой до метки и перемешивают (раствор 1). В растворе 1 определяют каль­ ций комплексонометрическим (см. стр. 35) или весовым (см.

стр. 34) методом.

К о м п л е к с о н о м е т р и ч е с к ий ме т о д

Реактивы см. на стр. 35.

Ход определения. Переносят 10 мл раствора 1 в коническую колбу вместимостью 500 мл, прибавляют 300 мл дистиллированной воды и далее проводят определение, как указано на стр. 35.

Расчет. Содержание хлорида кальция (х) в 96 вычисляют по формуле:

Ѵ-/С-0,00555-250-100

А_ г-ю

где V — объем 0,05 М раствора ЭДТА, израсходованного на титрование, мл; К — поправочный коэффициент к концентрации 0,05 М раствора ЭДТА, уста­ новленный по стандартному 0,05 М раствору хлорида кальция, точную кон­ центрацию которого устанавливают весовым методом; 0,00555 — количество хлорида кальция, соответствующее 1 мл точно 0,05 М раствора ЭДТА, г; g — навеска хлорида кальция (или раствора), взятая для анализа, г.

В е с о в о й ме т о д

Реактивы см. на стр. 34.

Ход определения. В стакан вместимостью 300 мл отбирают такое количество раствора 1 (см. выше), в котором содержалось бы 0,2—0,3 г хлорида кальция, и доводят объем дистиллированной водой до 100 мл. Продолжают анализ, как описано на стр. 34.

Фильтрат после отделения кальция сохраняют для определения в нем магния весовым методом (см. ниже).

Расчет. Содержание хлорида кальция (х) в % вычисляют по формуле:

gr 250-100-1,9791

где gi — масса осадка окиси кальция, г; 1,9791 — фактор пересчета с окиси кальция на хлорид кальция; g — навеска хлорида кальция (или его раствора), взятая для анализа, г; V — объем раствора 1, взятого для определения каль­ ция, мл.

Определение хлорида магния

Хлорид магния определяют весовым (см. стр. 36) или комплек­ сонометрическим (см. стр. 37) методом. При малом содержании хлорида магния используют колориметрический метод (см. стр. 38).

48

К о м п л е к с о н о м е т р и ч е с к и й м е т о д

При комплексонометрическом методе определяют сумму каль­ ция и магния. При известном содержании кальция можно по раз­ ности определить магний (см. стр. 37).

Реактивы см. на стр. 37.

Ход определения. В коническую колбу вместимостью 500 мл отбирают 10 мл раствора 1, приготовленного для определения хло­

где Vi — объем 0,05 M раствора ЭДТА, израсходованного на титрование сум­

концентрации 0,05 М раствора ЭДТА, установленный по цинку; 0,00476 —

Реактивы см. на стр. 36.

Ход определения. В фильтрате после выделения кальция из раствора 1 (см. стр. 48), определяют магний, как указано на стр. 37.

Расчет. Содержание хлорида магния (х) в % вычисляют по фор­ муле:

gx-250-100-0,8556 ff- Ю

Ход определения. Для анализа отбирают такое количество рас­ твора 1 (см. стр. 48), в котором содержалось бы 30—200 мкг маг­ ния, помещают в коническую колбу вместимостью 100 мл и продол­ жают анализ, как указано на стр. 38.

Расчет. Содержание хлорида магния (х) в % вычисляют по фор­ муле: