Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8911:2012 về Quặng Ilmenit - Phương pháp phân tích hóa học

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8911:2012

QUẶNG ILMENIT - PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA HỌC

Ilmenite ores - Methods of chemical analysis

Lời nói đầu

TCVN 8911:2012 do Công ty cổ phần tập đoàn Vinacontrol biên soạn, Bộ Công thương đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

QUẶNG ILMENIT - PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA HỌC

Ilmenite ores - Methods of chemical analysis

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp phân tích hóa học để xác định các thành phần chủ yếu của quặng ilmenit bao gồm: titan dioxit (TiO₂), sắt(II) oxit (FeO), sắt(III) oxit (Fe₂O₃), silic dioxit (SiO₂), phospho pentaoxit (P₂O₅), crom(III) oxit (Cr₂O₃), vanadi pentaoxit (V₂O₅), zirconi dioxit (ZrO₂), nhôm oxit (Al₂O₃), mangan oxit (MnO), canxi oxit (CaO), magiê oxit (MgO), chì (Pb).

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 viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng 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 7764 (ISO 6353) (các phần), Thuốc thử dùng trong phân tích hóa học.

3. Quy định chung

3.1. Các hóa chất, thuốc thử được sử dụng phải phù hợp với các yêu cầu quy định trong TCVN 7764 (ISO 6353), hoặc các hóa chất, thuốc thử có cấp tinh khiết tương đương.

3.2. Nước dùng trong quá trình phân tích theo TCVN 4851:1989 (ISO 3696:1987) hoặc có độ tinh khiết tương đương (sau đây gọi là nước).

3.3. Nồng độ của dung dịch tiêu chuẩn lấy bằng giá trị trung bình cộng của ba kết quả xác định song song.

3.4. Hóa chất pha loãng theo tỷ lệ thể tích được đặt trong ngoặc đơn. Ví dụ HCl (1+3) là dung dịch gồm 1 thể tích HCL đậm đặc với 3 thể tích nước.

3.5. Mỗi chỉ tiêu phân tích được tiến hành song song trên hai lượng cân của mẫu thử và một thí nghiệm trắng (bao gồm các lượng thuốc thử và cách tiến hành như trong tiêu chuẩn, nhưng không có mẫu thử) để hiệu chỉnh kết quả.

3.6. Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không được vượt quá giới hạn cho phép (được quy định riêng cho từng chỉ tiêu), nếu vượt quá giới hạn cho phép phải tiến hành phân tích lại.

3.7. Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của hai kết quả xác định xác định song song.

3.8. Trong tiêu chuẩn này, hàm lượng các oxit được tính từ hàm lượng các nguyên tố kim loại tương ứng.

4. Hóa chất, thuốc thử

4.1. Nhôm kim loại (Al) có độ tinh khiết ³ 99,95 %.

4.2. Kẽm kim loại (Zn) có độ tinh khiết ³ 99,95 %.

4.3. Titan dioxit (TiO₂) tinh khiết phân tích.

4.4. Kali pyrosulfat (K₂S₂O₇).

4.5. Kali cacbonat (K₂CO₃) khan.

4.6. Natri cacbonat (Na₂CO₃) khan.

4.7. Hỗn hợp (K₂CO₃ + Na₂CO₃) khan (1+1).

4.8. Natri borat Na₂B₄O₇ khan (nung Na₂B₄O₇.10 H₂O ở nhiệt độ 500 ^oC trong 1 h và để nguội trong bình hút ẩm).

4.9. Amoni sulfat [(NH₄)₂SO₄

4.10. Amoni clorua (NH₄Cl).

4.11. Kali nitrat (KNO₃).

4.12. Kali clorua (KCl).

4.13. Kali hydroxit (KOH).

4.14. Natri hydroxit (NaOH).

4.15. Amoni hydroxit NH₃ (d = 0,906 g/cm³).

4.16. Axit clohydric (HCl) đậm đặc (d = 1,19 g/cm³), dung dịch (1+4), dung dịch 1 N.

4.17. Axit sulfuric (H₂SO₄) đậm đặc (d = 1,84 g/cm³), dung dịch (1+20), dung dịch 6 N, dung dịch 2 N.

4.18. Axit phosphoric (H₃PO₄) đậm đặc (d = 1,685 g/cm³), dung dịch 5 N.

4.19. Axit nitric (HNO₃) đậm đặc (d = 1,39 g/cm³), dung dịch (1+1), (1+3), dung dịch 0,001 N.

4.20. Axit axetic CH₃COOH đậm đặc (d = 1,055 g/cm³).

4.21. Axit flohydric (HF) đậm đặc (d = 1,14 g/cm³).

4.22. Amoni axetat (CH₃COONH₄) dung dịch 20 %.

4.23. Amoni nitrat (NH₄NO_­3) dung dịch 2 %.

4.24. Amoni persulfat (NH₄)₂S₂O₈) dung dịch 25 %.

4.25. Amoni thioxianat (NH₄CNS) dung dịch 15 %.

4.26. Bạc nitrat (AgNO₃) dung dịch 1 %.

4.27. Kali hydroxit (KOH), dung dịch 25 %.

4.28. Kali xyanua (KCN) dung dịch 5 %.

4.29. Natri carbonat (Na₂CO₃), dung dịch bão hòa.

4.30. Natri sulfit (Na₂SO₃), dung dịch bão hòa.

4.31. Natri florua (NaF), dung dịch bão hòa.

4.32. Hydroxylamin hydrocloric (NH₂OH.HCl) dung dịch 20 %.

4.33. Dung dịch amoni sắt (III) sulfat NH_­4Fe(SO₄)₂ 0,1 N:

Hòa tan 48,22 g NH₄Fe(SO₄)₂.12H₂O trong 200 ml dung dịch H₂SO₄ (1+20), thêm vài giọt dung dịch KMnO₄ 0,1 N(4.40) đến khi dung dịch có màu phớt hồng, đun sôi dung dịch 10 min, lấy ra để nguội, chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml, thêm dung dịch H₂SO₄ (1+20) đến vạch mức, lắc đều.

Xác định độ chuẩn T và hệ số hiệu chỉnh nồng độ F của dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂

Cân 0,2 g TiO₂ (4.3) (đã được nung ở nhiệt độ 950 ^oC trong 1 h, lấy ra để nguội trong bình hút ẩm) chính xác đến 0,0002 g vào chén sứ dung tích 30 ml, thêm từ 4 g đến 5 g (K₂S₂O₇), (4.4) trộn đều rồi phủ lên mặt 2 g nữa.

Cho chén vào lò nung và giữ ở nhiệt độ 500 ^oC trong thời gian 30 min, sau đó tăng nhiệt độ lên 750 ^oC và giữ 30 min nữa, lấy ra để nguội.

Cho chén có chứa mẫu vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml đã có sẵn 100 ml HCl (1+4), đun nhẹ cho tan khối nung chảy, rửa sạch chén bằng HCl (1+4). Đun sôi dung dịch từ 2 min đến 3 min cho mẫu tan hoàn toàn. Để nguội rồi chuyển dung dịch vào bình tam giác dung tích 500 ml, rửa cốc bằng HCL (1+4) và chuyển luôn vào bình tam giác. Thêm HCl (1+4) đến thể tích 200 ml.

Đun nóng dung dịch, thêm 3 g nhôm (Al) (4.1) và để 30 min, thêm 20 ml HCl (d = 1,19 g/cm³), đun cho đến khi dung dịch bắt đầu sôi, đậy bình ngăn khí có chứa dung dịch Na₂CO₃ bão hòa (4.29) lấy ra làm nguội nhanh.

Tháo bình ngăn khí, thêm 3 ml (NH₄CNS) 15 % (4.25) và chuẩn độ bằng dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ 0,1 N (4.33) cho đến khi dung dịch chuyển sang màu phớt hồng. Ghi thể tích NH₄Fe(SO₄)₂ tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ (V).

- Độ chuẩn của dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ được tính theo công thức:

trong đó

- Hệ số hiệu chỉnh nồng độ dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂  tính theo công thức:

trong đó

0,007985 là hệ số đương lượng gam của Fe₂O₃.

4.34. Dung dịch tiêu chuẩn phospho pentaoxit (P₂O₅)

Cân 0,4794g KH₂PO₄ (đã sấy khô ở 105 ^oC đến khối lượng không đổi và để nguội trong bình hút ẩm) chính xác đến 0,0002 g vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml. Thêm 100 ml nước, khuấy cho tan rồi chuyển vào bình định mức dung tích 250 ml, thêm nước đến vạch mức, lắc đều. Dung dịch này có nồng độ 1 mg P₂O₅/ml. Từ dung dịch này pha loãng 20 lần được dung dịch tiêu chuẩn làm việc nồng độ 0,05 mg P₂O₅/ml.

4.35. Dung dịch tiêu chuẩn crom(III) oxit (Cr₂O₃)

Cân 0,1925 g K₂Cr­₂O₇ (đã được sấy khô ở nhiệt độ từ 140 ^oC đến 150 ^oC đến khối lượng không đổi và làm nguội trong bình hút ẩm ) chính xác đến 0,0002 g, hòa tan trong nước và chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml, thêm nước đến vạch mức, lắc đều thu được dung dịch Cr₂O₃ tiêu chuẩn có nồng độ 0,1 mg Cr₂O₃/ml. Pha loãng dung dịch trên 10 lần được dung dịch Cr₂O₃ tiêu chuẩn làm việc nồng độ 0,01 mg Cr₂O₃/ml.

4.36. Dung dịch vanadi tiêu chuẩn (V)

Cân 0,1148 g NH₄VO₃ (đã được sấy khô ở nhiệt độ từ 105 ^oC đến khối lượng không đổi và làm nguội trong bình hút ẩm) chính xác đến 0,0002 g, hòa tan trong nước và chuyển vào bình định mức dung tích 500 ml, thêm nước đến vạch mức, lắc đều, dung dịch này có nồng độ 0,1 mg V/ml. Pha loãng dung dịch trên 10 lần được dung dịch tiêu chuẩn làm việc 0,01 mg V/ml.

4.37. Dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,01 M.

4.38. Dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,025 M.

4.39. Dung dịch kali dicromat tiêu chuẩn (K₂Cr₂O₇) 0,1 N.

4.40. Dung dịch kali Pemanganat tiêu chuẩn (KMnO₄) 0,1 N.

4.41. Dung dịch chỉ tiêu chuẩn (Pb)

Cân 1,6000 g Pb(NO₃)₂ (đã được sấy ở 105 ^oC đến khối lượng không đổi và làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng) chính xác đến 0,0002 g vào cốc dung tích 100 ml hòa tan trong nước đã có sẵn 1 ml HNO₃ (d = 1,39 g/cm³). Chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml, thêm nước đến vạch mức, lắc đều thu được dung dịch chứa 1 mg Pb/ml.

Dung dịch tiêu chuẩn làm việc (Pb):

Dùng pipet hút chính xác 10 ml dung dịch 1 mg Pb/ml vào bình định mức dung tích 100 ml. Dùng dung dịch HNO₃ 0,001 N định mức đến vạch mức, lắc đều, dung dịch làm việc có chứa 0,1 mg Pb/ml.

4.42. Kẽm axetat Zn(CH₃COO)₂ dung dịch 0,025 M

Hòa tan 5,654 g Zn(CH₃COO)₂.2H₂O vào 100 ml nước có sẵn 2 ml CH₃OOH (d = 1,055 g/cm³), chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml, thêm nước đến vạch mức, lắc đều.

Xác định hệ số hiệu chỉnh nồng độ K của dung dịch kẽm axetat Zn(CH₃COO)₂ 0,025 M:

Dùng pipet hút chính xác 20 ml dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,025 M (4.38) vào bình tam giác dung tích 250 ml, thêm 15 ml dung dịch đệm pH 5,6 (4.45), thêm nước đến thể tích 100 ml, thêm vài hạt chỉ thị xylenol da cam rồi chuẩn độ bằng dung dịch Zn(CH₃COO)₂ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu hồng. Hệ số hiệu chỉnh nồng độ dung dịch tính theo công thức sau:

trong đó

4.43. Muối Mohr (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O dung dịch 0,1 N.

Hòa tan 39,21 g muối Mohr (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O bằng dung dịch H₂SO₄ 2 N, chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 1000 ml, thêm dung dịch H₂SO₄ 2 N đến vạch mức, lắc đều. Dung dịch muối Mohr để ổn định từ 2 ngày đến 3 ngày mới sử dụng.

Xác định nồng độ dung dịch muối Mohr (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O

Dùng pipet lấy chính xác 20 ml dung dịch muối Mohr vào bình tam giác dung tích 250 ml, thêm 3 ml dung dịch H₃PO₄ (d = 1,69 g/cm³), thêm từ 2 giọt đến 3 giọt chỉ thị natri diphenylamin sulfonat 0,2 % (4.52) rồi chuẩn độ bằng dung dịch K₂Cr₂O₇ tiêu chuẩn 0,1 N (4.39) đến màu tím bền.

Nồng độ đương lượng của dung dịch muối Mohr N₁ tính theo công thức:

trong đó

4.44. Diphenyl carbazide (C₁₃H₁₄ON₄) dung dịch 0,25 % mới pha: Cân 0,25 g C₁₃H₁₄ON₄ hòa tan trong 25 ml ethanol, thêm nước đến 100 ml.

4.45. Dung dịch đệm axetat pH = 5,6

Hòa tan 100 g CH₃COONa khan trong 500 ml nước, thêm từ từ khoảng 12,4 ml CH₃COOH (d = 1,055 g/cm³) và theo dõi pH bằng máy đo đến khi pH đạt 5,6, thêm nước đến thể tích 1000 ml.

4.46. Dung dịch đệm pH = 10,2:

Hòa tan 70 g NH₄Cl (4.10) vào trong nước, thêm 570 ml dung dịch NH₄OH (d = 0,906 g/cm³), và thêm nước đến 1000 ml, khuấy đều.

4.47. Dung dịch đệm axetat pH từ 5,6 đến 5,8:

Thêm từ từ axit axetic CH₃COOH (d = 1,055 g/cm³) vào dung dịch CH₃COONH₄ 20 % (4.22) đến khi pH đạt từ 5,6 đến 5,8.

4.48. Dung dịch gelatin 1 %.

4.49. Dung dịch hiện màu natri vonframat (Na₂WO₄.2H₂O): Hòa tan 8,25 g Na₂WO₄.2H₂O trong 50 ml nước.

4.50. Dung dịch hiện màu amoni molybdat - amoni vanadat

Cân 10 g (NH₄)₆Mo₇O₂₄.4H₂O hòa tan trong 100 ml nước nóng khoảng từ 50 ^oC đến 60 ^oC, thêm từ từ 2 ml HNO₃ (d = 1,39 g/cm³), vừa cho vừa khuấy đều, dung dịch này gọi là dung dịch 1.

Cân 0,3 g NH₄VO₃ hòa tan trong 50 ml nước nóng, để nguội, thêm 50 ml HNO₃ (1+3), khuấy đều, dung dịch này gọi là dung dịch 2.

Trộn dung dịch 1 vào dung dịch 2, khuấy đều, thêm 15 ml HNO­₃ (d = 1,39 g/cm³), khuấy đều và bảo quản trong bình màu nâu để sử dụng.

4.51. Xylenol da cam 1 %: Trộn 0,1 g xylenol da cam nghiền mịn với 10 g KCl (4.12).

4.52. Chỉ thị natri diphenylamin sulfonat (C₁₂H₁₀O₃NSNa) 0,2 %: Cân 0,2 g natri diphenylamin sulfonat hòa tan trong 100 ml nước, thêm vài giọt H₂SO₄ 2 N.

4.53. Chỉ thị fluorexon 1 %: 0,1 g chỉ thị fluorexon nghiền mịn với 10 g KCl (4.12).

4.54. Chỉ thị Eriocrom-T đen (ETOO) 1 %: 0,1 g chỉ thị ETOO nghiền mịn với 10 g KCl (4.12).

4.55. Phenolphthalin 1 % trong ethanol 96^o.

4.56. Ethanol 96^o.

4.57. Chuẩn bị dung dịch hoàn nguyên

Cân 10 g TiO₂ (4.3) vào bát sứ có cán dung tích 500 ml, thêm 2,5 g (NH₄)₂SO₄ (4.9) và 25 ml H₂SO₄ (d = 1,84 g/cm³), khuấy đều. Đặt bát sứ lên bếp điện ở nhiệt độ khoảng 200 ^oC trong thời gian 2 h và khuấy liên tục đến khi dung dịch sệt sệt thì ngừng khuấy, để thêm 2 h nữa. Lấy bát sứ ra khỏi bếp và để nguội, dùng nước chuyển vào cốc dung tích 500 ml, thêm nước đến thể tích 450 ml. Thêm vào cốc 50 ml H₂SO₄ (d = 1,84 g/cm³), khuấy đều. Thêm 3 g Zn (4.2) và để yên từ 2 h đến 3 h, sau đó lọc gạn vào bình màu nâu để sử dụng.

5. Thiết bị, dụng cụ

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thử nghiệm và các thiết bị, dụng cụ sau.

5.1. Phễu ngăn khí.

5.2. Bình kíp điều chế CO₂.

5.3. Chén sứ dung tích 30 ml.

5.4. Bát sứ có cán dung tích 500 ml.

5.5. Chén niken dung tích 30 ml.

5.6. Chén bạch kim dung tích 30 ml.

5.7. Bếp điện điều chỉnh được nhiệt độ.

5.8. Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ ở 105 ^oC, 150 ^oC.

5.9. Máy đo pH.

5.10. Máy so màu đo được đo hấp thụ quang ở bước sóng 400 nm, 490 nm.

5.11. Máy cực phổ xoay chiều.

5.12. Cân phân tích có độ chính xác đến 0,0001 g.

5.13. Lò nung điều chỉnh được ở nhiệt độ:500 ^oC; 750 ^oC; 950 ^oC.

6. Chuẩn bị mẫu thử.

Mẫu đưa đến phòng thí nghiệm có khối lượng không nhỏ hơn 200 g trộn đều, dùng phương pháp chia tư lấy 50 g. Tiếp tục bằng phương pháp chia tư lấy 25 g làm mẫu phân tích hóa học. Phần còn lại bảo quản làm mẫu lưu.

Nghiền mịn mẫu phân tích đến cỡ hạt 0,064 nm. Sấy mẫu ở nhiệt độ 105 ^oC ± 5 ^oC đến khối lượng không đổi.

7. Phân tích hàm lượng titan dioxit (TiO₂)

7.1 Nguyên tắc

Phân hủy mẫu bằng K₂S₂O₇ rồi hòa tan mẫu bằng HCl (1+4), khử Ti(IV) xuống Ti(III) bằng nhôm kim loại và chuẩn độ bằng dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ với chỉ thị NH₄CNS.

7.2. Cách tiến hành

Cân 0,2 g mẫu (đã được chuẩn bị như ở Điều 6) chính xác đến 0,0002 g vào chén sứ dung tích 30 ml, thêm từ 4 g đến 5 g K₂S₂O₇ (4.4) trộn đều, phủ thêm 2 g nữa. Cho chén vào lò nung và giữ ở nhiệt độ 500 ^oC trong thời gian 30 min, sau đó tăng nhiệt độ lên 750 ^oC và giữ 30 min nữa, lấy ra để nguội.

Cho chén có chứa mẫu vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml đã có sẵn 100 ml HCl (1+4), đun nhẹ cho tan khối nung chảy, rửa sạch chén bằng HCl (1+4). Đun sôi dung dịch từ 2 min đến 3 min cho mẫu tan hoàn toàn. Để nguội rồi chuyển dung dịch vào bình tam giác dung tích 500 ml, rửa cốc bằng HCl (1+4) và chuyển luôn vào bình tam giác. Thêm HCl (1+4) đến thể tích 200 ml.

Đun nóng dung dịch, thêm 3 g nhôm (Al) (4.1) và để 30 min, thêm 20 ml HCl (d = 1,19 g/cm³), đun cho đến khi dung dịch bắt đầu sôi, đậy bình ngăn khí có chứa dung dịch Na₂CO₃ bão hòa (4.29), lấy ra làm nguội nhanh.

Tháo bình ngăn khí, thêm 3 ml (NH₄CNS) 15 % (4.25) và chuẩn độ bằng dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ 0,1 N (4.33) cho đến khi dung dịch chuyển sang màu phớt hồng. Ghi thể tích NH₄Fe(SO₄)₂ tiêu tốn trong quá trình chuẩn độ (V).

7.3. Tính kết quả

Hàm lượng dioxit Titan (TiO₂) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không được lớn hơn 0,5 %.

8. Phân tích hàm lượng sắt(II) oxit FeO

8.1. Nguyên tắc

Hòa tan mẫu bằng H₂SO₄ có dòng khí CO₂ chạy qua và chuẩn độ Fe(II) bằng dung dịch KMnO₄ 0,1 N.

8.2. Cách tiến hành

Cân 0,3 g mẫu (đã được chuẩn bị như ở Điều 6) chính xác đến 0,0002 g vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm từ 20 ml đến 25 ml nước, 20 ml H₂SO₄ (d = 1,84 g/cm³), lắc đều. Đậy nắp kính đồng hồ, sục khí CO₂ và đun trên bếp điện cho đến khi mẫu tan hết (khi có khói trắng bốc lên). Lấy cốc ra khỏi bếp điện, làm nguội nhanh, thêm nước đến thể tích 100 ml rồi chuẩn độ bằng dung dịch KMnO₄ tiêu chuẩn 0,1 N (4.40) đến màu phớt hồng. Ghi thể tích V tiêu tốn.

8.3. Tính kết quả

Hàm lượng sắt(II) oxit (FeO) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,3 %.

9. Phân tích hàm lượng sắt(III) oxit Fe₂O₃

9.1. Nguyên tắc

Hòa tan mẫu bằng H₂SO₄ có dòng khí CO₂ chạy qua, cho dư dung dịch hoàn nguyên và chuẩn độ lượng dư bằng dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ với chỉ thị NH₄CNS.

9.2. Cách tiến hành

Cân 0,3 g mẫu (đã được chuẩn bị như ở Điều 6) chính xác đến 0,0002 g cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm vào cốc từ 20 ml đến 25 ml nước, 20 ml H₂SO₄ (d = 1,84 g/cm³), lắc đều. Đậy cốc bằng nắp kính đồng hồ, sục khí CO₂ và đun trên bếp điện cho đến khi tan hết mẫu (khi có khói trắng bốc lên) làm nguội nhanh dung dịch, thêm nước đến thể tích 100 ml, thêm chính xác từ 5 ml đến 10 ml dung dịch hoàn nguyên (4.57) (phụ thuộc vào hàm lượng Fe₂O₃ trong mẫu), 3 ml NH₄CNS 15 %, (4.25) chuẩn độ bằng dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ (4.33) đến màu phớt hồng. Ghi thể tích V₁ của dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ tiêu tốn.

Thêm đúng thể tích dung dịch hoàn nguyên như đã cho ở trên vào cốc, dùng dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ chuẩn độ đến màu phớt hồng. Ghi thể tích V₂ của dung dịch NH₄Fe(SO₄)₂ tiêu tốn.

9.3. Tính toán kết quả

Hàm lượng sắt(III) oxit (Fe₂O₃) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,3 %.

10. Phân tích hàm lượng phospho pentaoxit (P₂O₅)

10.1. Nguyên tắc

Phân hủy mẫu bằng cách nung với NaOH ở nhiệt độ 650 ^oC, chuyển dung dịch về môi trường HNO₃, tạo phức với hỗn hợp (NH₄)₆Mo₇O₂₄.4H₂O và NH₄VO₃ rồi đo độ hấp thụ quang ở bước sóng l = 400 nm.

10.2. Cách tiến hành

Cân 0,3 g mẫu (đã được chuẩn bị như ở Điều 6) chính xác đến 0,0002 g vào chén niken, thêm 4 g NaOH (4.14), 0,1 g KNO₃ (4.11), cho vào lò nung và nung ở nhiệt độ 650 ^oC trong thời gian 30 min. Lấy chén ra để nguội và cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml đã có sẵn 100 ml nước, đặt cốc lên bếp điện đun nóng cho tan khối nung chảy, rửa chén bằng nước. Thêm vào cốc 2 ml ethanol 96^o (4.56) và đun sôi 3 min, lấy ra để nguội và chuyển vào bình định mức dung tích 250 ml, thêm nước đến vạch mức, lắc đều. Lọc dung dịch bằng giấy lọc định lượng vào cốc khô sạch. Dung dịch lọc gọi là dung dịch A.

Dùng pipet hút chính xác từ 10 ml đến 20 ml dung dịch A (phụ thuộc vào hàm lượng P₂O₅ có trong mẫu) vào bình định mức dung tích 50 ml, thêm vài giọt phenolphtalein và trung hòa bằng HNO₃ (1+1) đến hết màu hồng. Thêm 5 ml HNO₃ (1+1) và 5 ml dung dịch hiện màu (4.50), lắc đều, thêm nước đến vạch mức, lắc đều. Để yên 15 min rồi đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 400 nm, dung dịch so sánh là nước. Đồng thời tiến hành mẫu trắng.

- Xây dựng đường chuẩn:

Dùng pipet hút chính xác lần lượt các thể tích 0,5 ml, 1,0 ml, 1,5 ml, 2,0 ml dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ 0,05 mg P₂O₅/ml (4.34) vào các bình định mức dung tích 50 ml. Thêm nước đến 35 ml, thêm 5 ml HNO₃ (1+1) và 5 ml dung dịch hiện màu (4.50), lắc đều. Thêm nước đến vạch mức, lắc đều. Để yên 15 min rồi đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 400 nm. Dung dịch so sánh là dung dịch không chứa P₂O₅ tiêu chuẩn.

10.3. Tính kết quả

Hàm lượng phospho pentaoxit (P₂O₅) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,02 %.

11. Phân tích hàm lượng crom(III) oxit (Cr₂O₃)

11.1. Nguyên tắc

Phương pháp dựa trên phản ứng diphenyl carbazide (C₁₃H₁₄ON₄) với Cr(VI) trong môi trường axit sulfuric tạo thành phức màu đỏ rồi độ hấp thụ quang ở bước sóng 490 nm.

11.2. Cách tiến hành

Dùng pipeet hút chính xác từ 5 ml đến 10 ml dung dịch A (10.2) (phụ thuộc vào hàm lượng Cr₂O₃ có trong mẫu) vào bình định mức dung tích 50 ml. Thêm 1 giọt đến 2 giọt chỉ thị phenolphtalein (4.55), dùng H_­2SO₄) 6 N trung hòa, thêm 2 ml nữa. Thêm 3 ml dung dịch diphenylkarbazid (4.44), thêm nước đến vạch mức, lắc đều. Để yên 5 min rồi đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 490 nm. Dung dịch so sánh là nước. Tiến hành phân tích mẫu trắng.

- Xây dựng đường chuẩn:

Dùng pipet hút chính xác lần lượt các thể tích 0,5 ml, 1,0 ml, 1,5 ml, 2,0 ml dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ 0,01 mgCr₂O₃/ml (4.35) vào các bình định mức dung tích 50 ml, thêm 40 ml H₂SO₄ 0,2 N, 3 ml diphenylkarbazid, thêm H₂SO₄ 0,2 N đến vạch mức, lắc đều. Để yên 5 min rồi đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 490 nm. Dung dịch so sánh là dung dịch không chứa chất chuẩn Cr₂O₃.

11.3. Tính kết quả

Hàm lượng crom(III) oxit (Cr₂O₃) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không được lớn hơn 0,01 %.

12. Phân tích hàm lượng vanadi pentaoxit (V₂O₅)

12.1. Nguyên tắc

Dựa trên phản ứng tạo phức màu vàng của V(V) với Na₂WO₄.2H₂O trong môi trường axit sulfuric rồi đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 400 nm.

12.2. Cách tiến hành

Dùng pipet hút chính xác từ 10 ml đến 20 ml dung dịch A (10.2) (phụ thuộc vào hàm lượng V₂O₅ có trong mẫu) vào bình định mức dung tích 50 ml, trung hòa bằng dung dịch H₂SO₄ 6 N với giấy chỉ thị pH vạn năng. Thêm 5ml H₂SO₄ 6 N, 5 ml dung dịch H₃PO₄ 5 N và 2,5 ml dung dịch Na₂WO₄.2H₂O (4.49). Đun sôi dung dịch từ 2 min đến 3 min, lấy ra để nguội, thêm nước đến vạch mức, lắc đều. Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 400 nm.

- Xây dựng đường chuẩn:

Dùng pipet hút chính xác lần lượt các thể tích 0,5 ml, 1,0 ml, 2,0 ml dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ 0,01 mg vanadi/ml (4.51) vào các bình định mức dung tích 50 ml, thêm lần lượt 5 ml H₂SO₄ 6 N, 5 ml dung dịch H₃PO₄ 5 N, 2,5 ml dung dịch hiện màu (4.49). Đun sôi dung dịch từ 2 min đến 3 min, để nguội và thêm nước đến vạch mức, lắc đều. Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 400 nm. Dung dịch so sánh là dung dịch không chứa vanadi.

12.3. Tính kết quả

Hàm lượng vanadi pentaoxit (V₂O₅) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không được lớn hơn 0,02 %.

13. Phân tích hàm lượng zirconi dioxit (ZrO₂)

13.1. Nguyên tắc

Phân hủy mẫu bằng hỗn hợp nung chảy K₂CO₃:Na₂CO₃:Na₂B₄O₇ tỉ lệ (1+1+1) rồi hòa tan mẫu bằng HCl 1 N và chuẩn độ bằng dung dịch EDTA tiêu chuẩn với chỉ thị xylenol da cam.

13.2. Cách tiến hành

Cân 0,1 g mẫu (đã được chuẩn bị như ở Điều 6) chính xác đến 0,0002 g vào chén bạch kim, thêm từ 4 g đến 5 g hỗn hợp nung chảy K₂CO₃:Na₂CO₃:Na₂B₄O₇ tỉ lệ (1+1+1), cho vào lò nung và nung ở nhiệt độ 950 ^oC trong thời gian 30 min. Lấy chén chứa mẫu ra để nguội và cho vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml có chứa 100 ml dung dịch HCl 1 N, đun nóng cho tan kết tủa. Rửa chén bạch kim bằng HCl 1 N, đun sôi dung dịch từ 2 min đến 3 min. Chuyển dung dịch vào bình tam giác thủy tinh dung tích 500 ml. Thêm vào bình 10 ml hydroxylamin hydrocloric 20 % (4.32) (nếu dung dịch không hết màu vàng của FeCl₃ thì thêm tiếp hydroxylaminehydrocloric và đun đến hết màu vàng), đun sôi dung dịch 3 min, lấy ra thêm vài hạt chỉ thị xylenol da cam (4.51) và dùng dung dịch EDTA tiêu chuẩn (4.38) để chuẩn độ đến màu hồng. Đun tiếp 3 min nữa rồi lại chuẩn độ đến màu hồng. Ghi tổng thể tích dung dịch EDTA tiêu chuẩn đã tiêu tốn để chuẩn độ (V).

13.3. Tính kết quả

Hàm lượng zircon biểu thị dưới dạng ZrO₂ tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

123,22 là đương lượng gam ZrO₂.

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,2 %.

14. Phân tích hàm lượng mangan oxit (MnO)

14.1. Nguyên tắc

Phân hủy mẫu bằng hỗn hợp nung kali hidroxit KOH và KNO₃. Dùng (NH₄)S₂O₈ oxy hóa Mn(II) thành Mn(VII) trong môi trường axit có AgNO₃ làm xúc tác, sau đó chuẩn độ Mn(VII) bằng dung dịch muối Mohr.

14.2. Cách tiến hành

Cân 0,5 g mẫu (đã được chuẩn bị như ở Điều 6) chính xác đến 0,0002 g vào chén niken, thêm 4 g KOH (4.13) và 0,1 g KNO₃ (4.11) và nung ở nhiệt độ 650 ^oC trong 30 min. Lấy chén ra để nguội rồi cho vào cốc dung tích 250 ml có sẵn 100 ml nước và đun sôi cho tan khối nung chảy, rửa sạch chén và đun sôi từ 2 min đến 3 min.

Thêm vài giọt Na₂SO₃ bão hòa (4.30), trung hòa dung dịch bằng H₂SO₄ (1+1) cho đến khi vừa tan kết tủa, chuyển toàn bộ dung dịch vào bình tam giác dung tích 500 ml, tráng cốc bằng nước. Thêm H₂SO₄ sao cho dung dịch có nồng độ H₂SO₄ 5 %, thêm 12 ml H₃PO₄ (d = 1,69 g/cm³), 5 ml AgNO₃ 1 %, (4.26) 20 ml (NH₄)₂S₂O₈ 25 % (4.24) mới pha. Đun sôi dung dịch khoảng 15 min để phân hủy hết (NH₄)₂S₂O₈. Làm nguội nhanh dung dịch rồi chuẩn độ bằng dung dịch muối Mohr đến màu phớt hồng rồi thêm vài giọt chỉ thị natridiphenylamin sulfonat (4.52) và chuẩn độ đến khi hết màu tím. Tiến hành phân tích đồng thời mẫu trắng.

14.3. Tính kết quả

Hàm lượng mangan oxit (MnO) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,2 %.

15. Phân tích hàm lượng nhôm oxit (Al₂O₃)

15.1. Nguyên tắc

Dựa trên phản ứng tạo phức của nhôm Al³⁺ với EDTA ở pH = 5,6. Dùng dung dịch Zn(CH₃COO)₂ chuẩn độ lượng dư EDTA, sau đó phá hủy phức nhôm với EDTA bằng NaF và chuẩn độ EDTA giải phóng khỏi phức với nhôm bằng Zn(CH₃COO)₂.

15.2. Cách tiến hành

Dùng pipet hút chính xác 100 ml dung dịch A (10.2) cho vào cốc thủy tinh dung tích 400 ml, thêm 20 ml dung dịch EDTA 0,025 M (4.38), vài hạt chỉ thị xylenol da cam (4.51) và dùng dung dịch HCl (1+1) chỉnh đến khi dung dịch xuất hiện màu vàng. Thêm 15 ml dung dịch đệm pH 5,6 (4.45) rồi đun sôi 3 min, sau đó làm nguội nhanh đến nhiệt độ phòng. Thêm vài hạt chỉ thị xylenol da cam rồi chuẩn độ bằng dung dịch Zn(CH₃COO)₂ (4.42) đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang phớt hồng.

Thêm 10 ml dung dịch NaF bão hòa (4.31), đun dung dịch sôi 3 min, lấy bình ra làm nguội nhanh đến nhiệt độ phòng và dùng dung dịch Zn(CH₃COO)₂ chuẩn độ đến màu phớt hồng. Ghi thể tích dung dịch Zn(CH₃COO)₂ tiêu tốn (V).

15.3. Tính kết quả

Hàm lượng nhôm oxit (Al₂O_­3) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

0,0012745 là khối lượng Al₂O₃ tương ứng với 1 ml EDTA 0,025 M.

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,2 %.

16. Phân tích hàm lượng silic dioxit (SiO₂)

16.1. Nguyên tắc

Phân hủy mẫu bằng hỗn hợp (K₂CO₃ + Na₂CO₃) (1+1) Hòa tan khối nung chảy bằng HCl. Cô cạn dung dịch 2 lần với HCl để tách nước của axit silicsic, nung kết tủa axit silicsic ở 950 ^oC và xử lý bằng HF.

16.2. Cách tiến hành

Cân 0,5 g mẫu (đã được chuẩn bị như ở Điều 6) chính xác đến 0,0002 g vào chén bạch kim, thêm từ 4 g đến 5 g hỗn hợp nung chảy (K₂CO₃ + Na₂CO₃) (4.7) rồi cho vào lò nung, nung ở nhiệt độ 950 ^oC trong khoảng từ 45 min đến 60 min. Lấy chén nung ra để nguội, cho vào cốc thủy tinh dung tích 500 ml đã có sẵn 100 ml HCl (1+1), hòa tan khối nung chảy, rửa sạch chén bằng nước. Cô mẫu trên bếp điện đến khô, thêm 10 ml HCl (d = 1,19 g/cm³), cô khô, tiến hành thêm một lần nữa. Thêm 20 ml HCl (d = 1,19 g/cm³), sau đó thêm từ 5 ml đến 7 ml gelatin 1 % (4.48), thêm 100 ml nước nóng. Đun sôi dung dịch 5 min, lấy ra để nguội và lọc qua giấy lọc định lượng băng xanh vào bình định mức dung tích 250 ml. Rửa kết tủa 3 lần bằng HCl 0,5 % nóng. Sau đó rửa bằng nước nóng đến hết clorua Cl^-. Dung dịch thu được trong bình định mức, thêm 10 ml HCl (d = 1,19 g/cm³), định mức bằng nước đến vạch mức, lắc đều, gọi là dung dịch B dùng để xác định hàm lượng Cao, MgO. Cho giấy lọc và kết tủa vào chén bạch kim, than hóa trên bếp điện rồi nung ở nhiệt độ 950 ^oC trong 2 h, lấy ra để nguội trong bình hút ẩm 30 min, cân, ghi khối lượng m₁.

Thêm vào chén vài giọt nước để thấm ướt, 0,5 ml H₂SO₄ (1+1), thêm từ 5 ml đến 7 ml HF (d = 1,14 g/cm³) và cô trên bếp điện đến khi có khói trắng bốc lên. Lại thêm từ 3 ml đến 5 ml HF và cô đến hết khói trắng bốc lên. Sau đó nung trong lò nung ở nhiệt độ 950 ^oC trong thời gian 60 min. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm rồi cân. Ghi khối lượng m₂.

16.3. Tính kết quả

Hàm lượng silic dioxit (SiO₂) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,2 %.

17. Xác định hàm lượng canxi oxit (CaO)

17.1. Nguyên tắc

Chuẩn độ lượng canxi bằng dung dịch EDTA tiêu chuẩn ở pH lớn hơn 12 với chỉ thị fluorexon sau khi tách canxi và magiê khỏi các nguyên tố ảnh hưởng dung dịch trong dung dịch như Zr, Ti, Al, Fe…, ở điểm tương đương dung dịch mất màu xanh huỳnh quang.

17.2. Cách tiến hành

Dùng pipet hút chính xác 100 ml dung dịch B (16.2) vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm 2 g NH₄Cl (4.10) và đun nóng dung dịch đến nhiệt độ khoảng từ 70 ^oC đến 80 ^oC. Thêm từ từ NH₄OH (d = 0,906 g/cm³) vào dung dịch, vừa thêm vừa khuấy đến khi xuất hiện mùi NH₄OH. Khuấy đều và đun nóng dung dịch ở nhiệt độ khoảng từ 70 ^oC đến 80 ^oC để loại bớt NH₄OH dư.

Lọc dung dịch qua giấy lọc định lượng băng vàng vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, rửa kết tủa 5 lần đến 6 lần bằng dung dịch NH₄NO₃ 2 % (4.23) nóng đến hết ion Cl^-. Để nguội dung dịch và định mức đến vạch mức bằng nước, lắc đều. Dung dịch thu được là dung dịch C.

Dùng pipet hút chính xác 100 ml dung dịch C vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm 20 ml dung dịch kali hidroxit KOH 25 %, (4.27) khuấy đều, thêm tiếp 2 ml KCN 5 %, (4.28) vài hạt chỉ thị fluorexon (4.53), khuấy đều rồi chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 0,01 M (4.37) đến hết màu huỳnh quang xanh. Ghi thể tích dung dịch EDTA 0,01 M đã dùng để chuẩn độ (V₁).

Thực hiện đồng thời thí nghiệm trắng, ghi thể tích dung dịch EDTA 0,01 M đã dùng để chuẩn độ (V_o).

17.3. Tính kết quả

Hàm lượng canxi oxit (CaO) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,1 %.

18. Phân tích hàm lượng magie oxit (MgO)

18.1. Nguyên tắc

Chuẩn độ tổng hàm lượng canxi và magiê trong mẫu bằng dung dịch tiêu chuẩn EDTA ở pH khoảng 10,2 với chỉ thị eriocrom-T đen (ETOO) sau khi tách canxi và magiê khỏi các nguyên tố ảnh hưởng như Zr, Ti, Al, Fe… Xác định hàm lượng MgO theo hiệu số thể tích dung dịch EDTA chuẩn độ tổng hàm lượng canxi, magiê và canxi.

18.2 Cách tiến hành

Dùng pipet hút chính xác 100 ml dung dịch C (17.2) vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thêm 20 ml dung dịch đệm pH = 10,2 (4.46), 2 ml KCN 5 % (4.28) và vài hạt chỉ thị Eriocrom-T đen 1 %, (4.54) khuấy đều. Dùng dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,01 M (4.37) chuẩn độ đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ tím sang màu xanh nước biển, ghi thể tích EDTA 0,01 M chuẩn độ (V₂)

Thực hiện đồng thời thí nghiệm trắng, ghi thể tích dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,01 M chuẩn độ (V_o).

18.3. Tính kết quả

Hàm lượng magiê oxit (MgO) tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 0,1 %.

19. Phân tích hàm lượng chì (Pb)

19.1. Nguyên tắc

Dựa trên nguyên tắc tách chì (Pb) ở dạng chì sulfat PbSO₄ kết tủa, hòa tan kết tủa bằng dung dịch đệm axetat pH từ 5,4 đến 5,8 rồi chuyển vào nền cực phổ và ghi sóng cực phổ trong khoảng điện thế -0,4 V đến -0,6 V.

19.2. Cách tiến hành

Cân 0,5 g mẫu (đã được chuẩn bị như ở Điều 6) chính xác đến 0,0002 g vào cốc thủy tinh dung tích 250 ml, thấm ướt mẫu bằng nước, thêm 15 ml HCl (d = 1,19 g/cm³), đậy cốc bằng nắp kính đồng hồ, đun sôi từ 5 min đến 10 min, thêm 5 ml HNO₃ (d = 1,39 g/cm³), đun sôi nhẹ cho đến khi thể tích dung dịch còn khoảng từ 3 ml đến 5 ml, cho tiếp 10 ml H₂SO₄ (1+1), đun đến khi có khói trắng bốc lên, tráng thành cốc và đun tiếp 2 min đến 3 min. Lấy cốc ra để nguội, thêm 100 ml nước và đun sôi dung dịch 5 min, làm nguội dung dịch và để yên 1 h.

Lọc dung dịch qua giấy lọc định lượng băng xanh. Dùng dung dịch H₂SO₄ (3+100) rửa kết tủa hai lần, sau đó rửa bằng nước 3 lần đến 4 lần.

Chuyển kết tủa và giấy lọc trở lại vào cốc vừa kết tủa, thêm 30 ml dung dịch đệm axetat pH từ 5,6 đến 5,8 (4.47), đậy cốc bằng nắp kính đồng hồ, đun nhẹ đến gần sôi trong khoảng từ 20 min. Làm nguội dung dịch, lọc dung dịch vào bình định mức dung tích 50 ml, rửa nhiều lần bằng nước nóng. Định mức bằng nước đến vạch mức, lắc đều.

Dùng pipet hút chính xác 5 ml dung dịch lọc chuyển vào bình điện phân và ghi sóng cực phổ ở điện thế -0,4 V đến -0,6 V. Đo chiều cao của sóng cực phổ (h₁).

Thêm chính xác vào bình điện phân 0,1 ml dung dịch chi tiêu chuẩn nồng độ 0,1 mg Pb/ml, lắc đều và ghi phổ sóng cực phổ ở điện thế -0,4 V đến -0,6 V. Đo chiều cao của sóng cực phổ (h₂).

19.3. Tính kết quả

Hàm lượng chì (Pb) trong mẫu tính bằng miligam trên kiligam theo công thức sau:

trong đó

Chênh lệch giữa các kết quả phân tích song song không lớn hơn 5 mg/kg.

20. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm ít nhất các thông tin sau:

- Viện dẫn tiêu chuẩn này

- Các chi tiết cần thiết để nhận biết mẫu thử

- Các đặc điểm bất thường ghi nhận trong quá trình thử

- Các thao tác bất kỳ được thực hiện không quy định trong tiêu chuẩn này.

- Ngày thử nghiệm.