TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11143:2015 (ISO 4571:1981) VỀ QUẶNG VÀ TINH QUẶNG MANGAN – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KALI VÀ NATRI – PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11143:2015

ISO 4571:1981

QUẶNG VÀ TINH QUẶNG MANGAN – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KALI VÀ NATRI – PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA

Manganese ores and concentrates – Determination of potassium and sodium content – Flame atomic emission spectrometric method

Lời nói đầu

TCVN 11143:2015 hoàn toàn tương đương với ISO 4571:1981.

TCVN 11143:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC102 Quặng sắt biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

QUẶNG VÀ TINH QUẶNG MANGAN – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KALI VÀ NATRI – PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA

Manganese ores and concentrates – Determination of potassium and sodium content – Flame atomic emission spectrometric method

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đo phổ phát xạ nguyên tử ngọn lửa để xác định hàm lượng kali và/hoặc natri có trong quặng mangan và tinh quặng mangan. Phương pháp này áp dụng cho các loại quặng có hàm lượng kali từ 0,08 % (khối lượng) đến 3 % (khối lượng) và hàm lượng natri từ 0,02 % (khối lượng) đến 1 % (khối lượng).

Tiêu chuẩn này được sử dụng cùng với TCVN 11142 (ISO 4297).

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 bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).

TCVN 11142 (ISO 4297), Quặng và tinh quặng mangan – Phương pháp phân tích hóa học – Hướng dẫn chung.

3  Nguyên tắc

Phân hủy phần mẫu thử có hàm lượng sắt thấp bằng cách xử lý với các axit nitric, flohydric và sulfuric. Loại bỏ axit fluohydric bằng cách làm bay hơi dung dịch cho đến khi không còn khói của axit sulfuric. Xử lý dung dịch với axit sulfuric và hydro peroxit để hòa tan mangan dioxit.

Phân hủy phần mẫu thử có hàm lượng sắt cao bằng cách xử lý với các axit clohydric, nitric, flohydric và pecloric. Loại bỏ axit flohydric bằng cách làm bay hơi dung dịch cho đến khi bốc khói đặc của axit pedoric. Xử lý dung dịch với axit clohydric để hòa tan mangan dioxit.

Cho thêm dung dịch cezi nitrat và pha loãng thích hợp. Phun dung dịch vào ngọn lửa không khí/axetylen và đo độ phát xạ tại bước sóng 766,5 nm đến 769,7 nm đối với kali và tại bước sóng từ 589,0 nm đến 589,6 nm đối với natri.

Loại trừ sự cản trở của canxi bằng cách sử dụng bộ tạo đơn sắc và loại trừ sự cản trở lẫn nhau của các nguyên tố kiềm (natri, lithi và các nguyên tố khác) bằng dung dịch cezi nitrat.

4  Thuốc thử

4.1  Sắt, độ tinh khiết 99,99 %.

4.2  Kali clorua

Trước khi sử dụng, sấy khô tại 110 °C đến khối lượng không đổi.

4.3  Mangan điện phân, độ tinh khiết không nhỏ hơn 99,95%.

Cho 10 g mangan điện phân vào cốc thử dung tích 400 ml, xử lý lớp bề mặt bằng hỗn hợp của 50 ml nước và 5 ml axit nitric (4.5) trong vài phút cho đến khi bề mặt sáng bóng. Rửa mangan vừa thu được sáu lần bằng nước và sau đó bằng aceton, và sấy khô tại 100 °C trong 10 min.

4.4  Natri clorua

Trước khi sử dụng, sấy khô tại 110 °C đến khối lượng không đổi.

4.5  Axit nitric, ρ 1,40 g/ml.

4.6  Axit fluohydric, ρ 1,14 g/ml.

4.7  Axit sulfuric, pha loãng 1 + 1.

4.8  Hydro peroxyt, dung dịch 30% (khối lượng/thể tích), không chứa các kim loại kiềm.

4.9  Axit clohydric, ρ 1,19 g/ml.

4.10  Axit pecloric, ρ 1,51 g/ml.

4.11  Cezi nitrat, dung dịch 15 g/l.

4.12  Sắt, dung dịch tiêu chuẩn, tương ứng 10 g Fe/I.

Cho 2,5 g sắt (4.1) vào cốc dung tích 400 ml. Hòa tan trong 15 ml axit nitric (4.5) và 30 ml nước, sau đó cho thêm 15 ml axit sulfuric (4.7). Làm bay hơi dung dịch cho đến khi có khói của axit sulfuric, để nguội và pha loãng bằng nước. Chuyển vào bình định mức dung tích 250 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

1 ml dung dịch tiêu chuẩn này chứa 10 mg Fe.

4.13  Mangan, dung dịch tiêu chuẩn, tương ứng 25 g Mn/I.

Cho 6,25 g mangan (4.3) vào cốc dung tích 400 ml và hòa tan trong 30 ml axit clohydric (4.9) và 30 ml nước. Sau đó cho thêm 35 ml axit sulfuric (4.7), làm bay hơi dung dịch cho đến khi có khói của axit sulfuric, để nguội và pha loãng bằng nước. Chuyển vào bình định mức dung tích 250 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

1 ml dung dịch tiêu chuẩn này chứa 25 mg Mn.

4.14  Kali, dung dịch tiêu chuẩn tương ứng với 0,1 g K/l.

Cân 0,190 7 g kali clorua (4.2) vào cốc dung tích 400 ml và hòa tan trong 200 ml nước. Chuyển vào bình định mức dung tích 1 000 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

1 ml dung dịch tiêu chuẩn này chứa 0,1 mg K.

Bảo quản dung dịch trong các bình polyetylen.

4.15  Natri, dung dịch tiêu chuẩn tương ứng với 0,1 g Na/I.

Cân 0,254 2 g natri clorua (4.4) vào cốc dung tích 400 ml và hòa tan trong 200 ml nước. Chuyển vào bình định mức dung tích 1 000 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

1 ml dung dịch tiêu chuẩn này chứa 0,1 mg Na.

Bảo quản dung dịch trong các bình polyetylen.

5  Thiết bị, dụng cụ

CHÚ THÍCH:

1  Tất cả các dụng cụ phải được rửa bằng axit clohydric và sau đó bằng nước cất.

2  Tất cả các dung dịch tiêu chuẩn và đường chuẩn phải được bảo quản trong các chai nhựa.

Các thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thử nghiệm và

5.1  Máy đo phổ ngọn lửa, với bộ tạo đơn sắc cung cấp độ nhạy và độ chụm phù hợp.

5.2  Đèn đốt không khí-axetylen.

5.3  Đĩa, platin hoặc bằng vật liệu phù hợp khác để xử lý với axit flohydric, dung tích 300 ml.

5.4  Cốc thử, bằng floroplastic hoặc polytetrafloroetylen, dung tích 250 ml đến 300 ml.

6  Cách tiến hành

6.1  Phép thử trắng

Trước khi tiến hành xử lý phần mẫu thử, phải đảm bảo là các thuốc thử đang sử dụng phải cho các giá trị trắng đối với các phép xác định natri và kali trong từng trường hợp không lớn hơn hàm lượng kiềm tương đương 0,002 % (khối lượng) trong quặng hoặc tinh quặng.

6.2  Phân hủy phần mẫu thử

a) Đối với các mẫu có hàm lượng sắt thấp

Cân từ 0,1 g đến 0,5 g (tùy thuộc vào hàm lượng của nguyên tố được xác định) phần mẫu thử cho vào đĩa (5.3) vá hòa tan trong hỗn hợp axit sau:

3 ml axit nitric (4.5), 10 ml axit flohydric (4.6) và 10 ml axit sulfuric (4.7).

Làm bay hơi dung dịch cho đến khi không còn khói của axit sulfuric, sau đó để nguội. Rửa phía dưới đĩa bằng 10 ml đến 15 ml nước, cho vào 1 ml axit sulfuric (4.7) và 10 đến 20 giọt hydro peroxyt (4.8). Gia nhiệt dung dịch để hòa tan mangan dioxit và phân hủy hoàn toàn lượng dư của hydro peroxyt.

b) Đối với các mẫu có hàm lượng sắt cao

Cân từ 0,1 g đến 0,5 g (tùy thuộc vào hàm lượng của nguyên tố được xác định) phần mẫu thử cho vào cốc thử (5.4) và hòa tan trong 10 ml axit clohydric (4.9). Sau đó cho vào 1 ml đến 2 ml axit nitric (4.5) và từ 5 ml đến 10 ml axit flohydric (4.6), tùy thuộc vào hàm lượng silic dioxit. Cho vào 5 ml axit pecloric (4.10), gia nhiệt dung dịch cho đến khi bốc khói của axit pecloric và để yên dung dịch trong 2 min. Rửa phía dưới đĩa bằng nước cất và gia nhiệt lại cho đến khi có khói đặc của axit pecloric. Để nguội. Hòa tan cặn bằng 5 ml axit clohydric (4.9) và 10 ml đến 15 ml nước, có gia nhiệt.

6.3  Chuẩn bị dung dịch để đo phổ

Chuyển các dung dịch thu được vào các bình định mức dung tích 100 ml, cho vào 2 ml dung dịch cezi nitrat (4.11), pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

Nếu các dung dịch này đục thì lọc qua giấy lọc khô, loại giấy lọc trung bình vào bình khô bỏ phần dịch lọc đầu.

Thực hiện phép thử trắng, để hiệu chỉnh các hàm lượng natri và kali.

6.4  Phép đo phổ

Hút các dung dịch thu được vào ngọn lửa không khí/axetylen của máy phổ (5.1) và đo phát xạ tại bước sóng từ 766,5 nm đến 769,7 nm đối với kali và tại bước sóng từ 589,0 nm đến 589,6 nm đối với natri.

Để loại trừ ảnh hưởng của áp suất khí, lặp lại toàn bộ hàng loạt các phép đo và lấy giá trị trung bình của các số đọc nhận được.

Chuyển đổi các số đọc phát xạ của các dung dịch thử về microgram natri và kali trên mililit bằng cách sử dụng đường chuẩn hoặc bằng phương pháp chặn trên chặn dưới và trừ đi số đọc phát xạ của dung dịch trắng.

6.5  Lập đường chuẩn

6.5.1  Đồng thời cùng phép phân tích, tiến hành phân tích một loạt các dung dịch tiêu chuẩn. Để chuẩn bị chúng, chuyển các dung dịch sắt (4.12) và các dung dịch mangan (4.13) theo các lượng tương ứng với các hàm lượng của chúng trong mẫu phân tích vào các đĩa (5.3) hoặc các cốc (5.4), sau đó thêm các dung dịch chuẩn kali (4.14) và các dung dịch chuẩn natri (4.15) trong dải nồng độ từ 0 mg/ml đến 40 mg/ml.

Dung dịch trắng thu được là dung dịch không thêm dung dịch chuẩn kali và natri.

Dựng đường chuẩn bằng cách vẽ đồ thị các số đọc phát xạ, sau khi trừ đi số đọc phát xạ của dung dịch trắng theo các hàm lượng kali và natri tương ứng.

6.5.2  Đối với phép xác định hàm lượng kali và natri bằng phương pháp chặn trên chặn dưới, so sánh độ phát xạ của dung dịch thử với phát xạ của hai dung dịch chuẩn thu được như nêu tại 6.5.1, độ phát xạ của dung dịch không được cao hơn 10% và độ phát xạ của dung dịch thứ hai không được thấp hơn 10% so với độ phát xạ của dung dịch thử.

7  Biểu thị kết quả

7.1  Tính kết quả

Hàm lượng kali (K) hoặc natri (Na), biểu thị theo phần trăm khối lượng, tính theo công thức (1):

                      (1)

trong đó

c là nồng độ, của kali hoặc natri trong dung dịch thử, nhận được từ đường hiệu chuẩn hoặc theo công thức (2), tính bằng microgram trên mililit;

V là thể tích của dung dịch thử, tính bằng mililit;

m là khối lượng của phần mẫu thử, tính bằng gam;

K là hệ số chuyển đổi để biểu thị hàm lượng kali hoặc natri ở trạng thái khô.

Giá trị của c đối với phương pháp chặn trên chặn dưới tính theo công thức (2):

                  (2)

trong đó

c₁ là hàm lượng, của kali hoặc natri trong dung dịch chuẩn, mà nồng độ là nhỏ hơn so với nồng độ của dung dịch thử, tính bằng microgram trên mililit;

c₂ là hàm lượng, của kali hoặc natri trong dung dịch chuẩn, mà nồng độ là cao hơn so với nồng độ của dung dịch thử, tính bằng microgram trên mililit;

b là độ phát xạ của dung dịch thử, được hiệu chỉnh độ phát xạ của dung dịch trắng;

b₁ là độ phát xạ của dung dịch chuẩn có chứa sắt và mangan có nồng độ c₁, được hiệu chính độ phát xạ của dung dịch trắng;

b₂ là độ phát xạ của dung dịch chuẩn có chứa sắt và mangan có nồng độ c₂, được hiệu chính độ phát xạ của dung dịch trắng.

7.2  Sai số cho phép của kết quả giữa các phép xác định hai lần

7.2.1  Phép xác định hàm lượng kali

Bảng 1 – Sai số cho phép đối với hàm lượng kali

7.2.1  Phép xác định hàm lượng natri

Bảng 2 – Sai số cho phép đối với hàm lượng natri