ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
КАДМИЙ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ
МЕТОДЫ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
ГОСТ 23116.1-78
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
КОМИТЕТ
СССР
по
СТАНДАРТАМ
Москва
РАЗРАБОТАНЫ Министерством цветной металлургии СССР
ИСПОЛНИТЕЛИ
Л.К. Ларина, В.Н. Макарцева, Н.С.
Белянкова, О.А. Козлова
ВНЕСЕНЫ Министерством цветной металлургии СССР
Зам. министра В.С. Устинов
УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 16
мая 1978
г. №
1298
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
|
КАДМИЙ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ
Метод
спектрографического определения алюминия,
висмута, железа, индия, кобальта, меди, марганца,
мышьяка, никеля, олова, свинца, сурьмы и серебра
Cadmium high purity. Method
of spectrographic
of aluminium, bismuth, iron, indium, cobalt, copper,
manganeze, arsenic, nickel; tin, lead, antimony and silver
|
ГОСТ
23116.1-78
|
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от
16 мая 1978
г.
№
1298 срок действия установлен
с
01.07.1979 г.
до
01.07.1984 г.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
Настоящий стандарт
устанавливает спектрографический метод определения примесей в кадмии высокой
чистоты в следующем диапазоне массовых долей, %:
алюминий от 1·10-6
до 6·10-5
висмут » 1·10-6 »
5·10-5
железо » 2·10-6 »
1·10-3
индий » 1·10-6 » 5·10-5
кобальт 1·10-6 »
5·10-5
медь » 7·10-7 » 5·10-4
марганец » 7·10-7
» 1·10-4
мышьяк » 2·10-5 »
1·10-3
никель » 1·10-6 »
5·10-4
олово » 1·10-6 » 5·10-4
свинец » 7·10-6 »
1·10-3
сурьма » 7·10-6 »
5·10-4
серебро » 3·10-7
» 3·10-5.
Метод основан на
предварительном концентрировании примесей путем вакуумной дистилляции основной
массы кадмия и спектрографическом анализе полученного концентрата.
Для увеличения полноты
извлечения примесей в концентрат в кадмий добавляют сплав кадмий - теллур.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.1. Общие требования к методу анализа и требования безопасности - по ГОСТ 23116.0-83.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
Спектрограф кварцевый
средней дисперсии любого типа, позволяющий за одну экспозицию получить спектр
от 230,0 до 400,0 нм, укомплектованный трехлинзовой системой освещения щели.
Генератор активизированной
дуги переменного тока.
Спектропроектор типа ПС-18.
Микрофотометр,
предназначенный для измерения почернений спектральных линий (комплектная
установка).
Станок для заточки угольных
электродов.
Весы торсионные типа ВТ с погрешностью взвешивания
не более 0,001 г.
Весы аналитические с
погрешностью взвешивания не более 0,0002
г.
Печь муфельная с регулятором температуры до
750 °С.
Прибор кварцевый для
перегонки реактивов.
Боксы из органического
стекла.
Плитка электрическая по ГОСТ
14919-83, покрытая кварцевой пластинкой.
Лампа инфракрасная с
лабораторным автотрансформатором.
Установка для вакуумной
дистилляции основы (см. чертеж) или другая аналогичной
конструкции.
Вакуумметр типа ВТ-2 для
измерения вакуума от 6,67 до 26,66 Па (от 0,05 до 0,2
мм рт. ст.).
Насос форвакуумный типа
ВН-46/М или
типа 3-НВР-1Д.
Шланги вакуумные.
Автотрансформатор
лабораторный типа РНО-250-2.
Термопара или термометр на
500 °С.
Краны вакуумные двойные и
тройные.
Посуда кварцевая (чашки, стаканы
и т.д.).
Колбы с градуированной
горловиной по ГОСТ
12738-77.
Пипетки по ГОСТ
20292-74, вместимостью 1, 2, 5 и 10 см3.
Электроды угольные ос. ч.,
диаметром 6 мм,
с размером кратера 4×3 мм и контрэлектроды длиной 30 - 50
мм, один конец заточен на усеченный конус с площадкой
диаметром 1,5 мм.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72,
дважды перегнанная в кварцевом аппарате или очищенная на ионизационной колонке.
4 - ввод для термометра; 2 - нагреватель мощностью 500 Вт; 3
- чашка с пробой; 4 - кварцевая вакуумная камера; 5 - подставка; 6
- кессон; 7 - прокладка из вакуумной резины; 8 - вакуум -
штуцер
Графит порошковый особой
чистоты по ГОСТ 23463-79
или полученный из угольных электродов особой чистоты.
Кислота азотная особой
чистоты по ГОСТ 11125-84.
Спирт этиловый
ректификованный по ГОСТ
18300-72.
Теллур по нормативно-технической
документации.
Кадмий марки Кд-0000 по ГОСТ
22860-77.
Сплав кадмий - теллур.
Содержание теллура в сплаве 0,04 - 0,07 %; готовят сплав следующим образом: в
кварцевую ампулу помещают навески кадмия и теллура. Откачивают из ампулы воздух до 1,33 Па (1·10-2
мм рт. ст.), ампулу запаивают и нагревают в муфельной
печи при температуре 700 °С в течение 6 - 7 ч, через каждые 30 мин тщательно
перемешивая. Затем ампулу вскрывают и через отверстие расплав выливают тонкой
струей в стакан с водой. Полученные гранулы сплава промывают в растворе
аммиака, затем в воде и высушивают.
Натрий хлористый марки особой чистоты.
Кислота винная по ГОСТ
5817-77.
Аммиак водный особой чистоты
по ГОСТ
24147-80.
Эфир диэтиловый
(медицинский).
Смазка вакуумная.
Кислота щавелевая по ГОСТ 22180-76.
Кислота серная по ГОСТ 4204-77.
Олово по ГОСТ 860-75.
Сурьма по ГОСТ 1089-82.
Буферная смесь, состоящая из
графита порошкового с добавлением 0,5 % хлористого натрия.
Растворы определяемых
элементов приведены в табл. 1.
Образцы сравнения. Основной
образец, содержащий 1·10-3 % меди и серебра, 3·10-2 %
свинца, 3·10-1 % мышьяка и остальных элементов по 1·10-2 %;
готовят следующим образом: в кварцевую чашку вместимостью 150 см3
помещают 10 г
графита порошкового и вводят по 1 см3 растворов меди, серебра,
алюминия, никеля, индия, висмута, железа, кобальта, марганца, олова, сурьмы, 3
см3 раствора свинца и 30 см3 мышьяка. Смесь перемешивают
кварцевой палочкой, высушивают под инфракрасной лампой, а затем прокаливают на
плитке до удаления запаха азотной кислоты. Приготовленный основной образец
тщательно перетирают в ступке из органического стекла. Первый образец сравнения
готовят разбавлением основного образца разбавителем в 10 раз. Затем методом
последовательного разбавления каждого вновь приготовленного образца
разбавителем в три раза готовят серию рабочих образцов. Приготовленные образцы
для построения графика и разбавитель хранят в бюксах или баночках с
завинчивающимися крышками.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
Разбавитель готовят
следующим образом: в кварцевую чашку вместимостью 100 см3 помещают 50
г графита порошкового и накапывают по 5 см3
растворов теллура и кадмия. Смесь высушивают на плитке до удаления запаха
азотной кислоты и затем вводят в нее 5 см3 раствора хлористого
натрия. Вновь высушивают, перемешивают и перетирают.
Фотопластинки
спектрографические типа II.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
Таблица 1
Приготовление стандартных растворов
|
Элемент
|
Содержание
элемента, мг/мл
|
Способ
приготовления раствора
|
|
Медь
|
0,1
|
Рассчитанные навески металлов, окислов,
углекислых или азотнокислых солей растворяют в азотной кислоте
|
|
Серебро
|
0,1
|
|
Алюминий
|
1,0
|
|
Никель
|
1,0
|
|
Индий
|
1,0
|
|
Висмут
|
1,0
|
|
Свинец
|
1,0
|
|
Железо
|
1,0
|
|
Кобальт
|
1,0
|
|
Теллур
|
20,0
|
|
Кадмий
|
50,0
|
|
Марганец
|
1,0
|
Растворяют в воде безводный сульфат марганца
|
|
Мышьяк
|
1,0
|
Растворяют в воде мышьяковистый ангидрид с
добавлением нескольких капель аммиака при слабом нагревании
|
|
Олово
|
1,0
|
100 мг тонкоизмельченного олова помещают в
стакан вместимостью 50 см3 и
добавляют 2 см3
азотной кислоты. После перехода всей навески в метаоловянную кислоту в стакан
добавляют 20 см3 воды и
4 г
щавелевой кислоты. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3.
Стакан несколько раз промывают водой для полного растворения щавелевой
кислоты. Промывные воды сливают в ту же мерную колбу
|
|
Сурьма
|
1,0
|
100 мг тонкоизмельченной сурьмы помещают в
стакан вместимостью 50 см3 и
добавляют 2 см3 азотной
кислоты. Стакан нагревают до перехода всей сурьмы в метасурьмяную кислоту. Не
прекращая нагревания, добавляют 10 см3 винной
кислоты. Полученный прозрачный раствор переносят в мерную колбу вместимостью
100 см3.
|
|
Натрий хлористый
|
50,0
|
Рассчитанную навеску растворяют в воде
|
(Измененная редакция, Изм. № 1).
3. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА
3.1. Получение концентрата примесей
3.1.1. Перед началом работы необходимо тщательно подготовить установку для вакуумной
дистилляции кадмия. Для этого с помощью ваты, смоченной диэтиловым эфиром,
удаляют вакуумную смазку со шлифов, растворяют в азотной кислоте остатки кадмия и погружают на 10 мин всю установку в нитрующую смесь, состоящую
из трех частей серной и одной части азотной кислоты, температура которой должна
быть близка к температуре кипения. Затем трижды промывают водой и сушат в
сушильном шкафу при температуре приблизительно 170 °С.
3.1.2. Кадмий на анализ поступает в виде чушек массой 20 - 40
г, диаметром 15 - 25
мм, высотой 10 - 20
мм. Перед началом работы ее выдерживают в растворе
аммиака до полного растворения окисной пленки, дважды промывают водой и
высушивают. Подготовленную таким образом пробу помещают в кварцевую чашку
вместимостью 50 см3, добавляя
туда же 500 мг сплава кадмий - теллур. Чашку с пробой устанавливают на
кварцевую подставку в вакуумную камеру, надевают кварцевый колпак, шлиф
которого смазывают вакуумной смазкой. Колпак притирают к вакуумной резине.
Создают вакуум 6,67 - 13,33 Па (0,05 - 0,1
мм рт. ст.). К холодильнику присоединяют шланги притока и
сброса воды и включают нагревание. Охлаждение должно быть незначительным.
Вакуумную дистилляцию кадмия
проводят при 380 - 410 °С в течение 2 - 4 ч. После удаления основы нагреватель
убирают, перекрывают вакуум, открывают кран для доступа воздуха, снимают
вакуумную камеру и в чашку добавляют 100 мг буфера. Смесь перемешивают в
течение 5 - 7 мин. Коэффициент обогащения (K) вычисляют по формуле
где т - масса пробы, мг;
100 - масса концентрата, мг.
Для проведения контрольного
опыта в кварцевую чашку вместимостью 50 см3
помещают 500 мг сплава кадмий - теллур и проводят отгонку кадмия в вакууме при
тех же условиях, что и для пробы, в течение 20 - 25 мин. К остатку добавляют 100
мг буфера и тщательно перетирают.
3.2. Спектральный анализ концентрата
От подготовленных
концентратов и контрольного опыта, а также от образцов сравнения на торсионных
весах отбирают по три навески по 20 мг и помещают в кратеры угольных
электродов. Угольные электроды предварительно обжигают в дуге переменного тока
силой 15 А или постоянного силой 10 А в течение 10 с.
Спектры фотографируют на
кварцевом спектрографе при ширине щели 0,015
мм на спектрографических фотопластинках типа II.
Испарение пробы и возбуждение спектра проводят в дуге переменного тока силой 14
А. Время экспозиции 15 с. Для построения характеристической кривой
фотопластинки одновременно с пробами и образцами для построения градуировочных
графиков фотографируют спектр железа через девятиступенчатый платиновый
ослабитель.
4.1. На спектрограмме с помощью микрофотометра измеряют почернения
аналитических линий определяемых элементов и фона справа или слева от них.
Строят характеристическую кривую фотопластинки и по ней находят значение lg (Iл + ф) и lgIф. Вычисляют величину 
, находят среднее значение этой величины для трех спектров каждого образца для построения графиков, концентрата и контрольного опыта. Градуировочные графики строят в
координатах 
, lgC, где C - концентрация определяемого элемента в образцах сравнения. По
градуировочным графикам находят содержание примеси в концентрате и контрольном
опыте. Массовую долю элемента (X) в процентах вычисляют по
формуле
где m1 - массовая доля
определяемого элемента в концентрате, %;
m2 - массовая доля
определяемого элемента в контрольном опыте, %;
K -
коэффициент обогащения.
За окончательный результат анализа
принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений
(каждое определение получено из трех спектрограмм).
Разность двух результатов
параллельных определений с доверительной вероятностью P =
0,95 не должна превышать значения допускаемого расхождения (dn), вычисленного по формулам:
- для висмута, марганца, меди,
олова, сурьмы и серебра;
- для кобальта, мышьяка, никеля
и свинца;
- для алюминия, железа и индия,
где 
- среднее
арифметическое двух сопоставимых результатов параллельных определений.
Разность двух результатов
анализа одной и той же пробы с доверительной вероятностью P =
0,95 не должна превышать значения допускаемого расхождения (dа), вычисленного по формулам:
- для висмута, марганца, меди,
олова, сурьмы и серебра;
- для кобальта, мышьяка, никеля
и свинца;
- для алюминия, железа и индия,
где 
- среднее
арифметическое двух сопоставимых результатов анализа.
Относительное среднее
квадратическое отклонение для висмута, марганца, меди, олова, сурьмы и серебра
равно 0,10; для кобальта, мышьяка, никеля и свинца - 0,15, для алюминия, железа
и индия - 0,20.
Фотометрируют следующие
аналитические линии (длины волн в нм):
алюминий - Al I 308,22;
висмут - Bi I 306,79;
железо - Fe I 302,06 или Fe I 271,9;
индий - In I 325,61 или In I 303,94;
кобальт - Co I 341,23 или Co I 304,40;
медь -
Cu I 327,40 или Cu I 324,75;
марганец - Mn I 279,83;
мышьяк - As I 234, 98;
никель - Ni I 305,08 или Ni I 341,48;
олово - Sn I 303,41 или Sn I 284,0;
свинец - Pb I 283,31;
сурьма - Sb I 259,80;
серебро - Ag I 328,07.
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).
4.2. Абсолютные допускаемые расхождения между результатами двух
параллельных определений, рассчитанные при доверительной вероятности P = 0,95, не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
Таблица
2
|
Определяемый элемент
|
Массовая
доля определяемого элемента, %
|
Коэффициент
вариации, %
|
Абсолютные
допускаемые расхождения, %
|
|
Алюминий
|
От 2·10-6 до 6·10-6
|
20,0
|
1·10-6
|
|
Св. 6·10-6 » 2·10-5
|
3·10-6
|
|
» 2·10-5 » 6·10-5
|
1·10-5
|
|
Висмут
|
От 2·10-6 до 5·10-6
|
10,0
|
6·10-7
|
|
Св. 5·10-6 » 1·10-5
|
2·10-6
|
|
» 1·10-5 » 5·10-5
|
3·10-6
|
|
Железо
|
От 5·10-6 до 2·10-5
|
20,0
|
3·10-6
|
|
Св. 2·10-5 » 1·10-4
|
1·10-5
|
|
» 1·10-4 » 5·10-4
|
6·10-5
|
|
» 5·10-4 » 1·10-3
|
3·10-4
|
|
Кобальт
|
От 2·10-6 до 5·10-6
|
15,0
|
8·10-7
|
|
Св. 5·10-6 » 1·10-5
|
2·10-6
|
|
» 1·10-5 » 5·10-5
|
4·10-6
|
|
Медь
|
От 1·10-6 до 5·10-6
|
10,0
|
3·10-7
|
|
Св. 5·10-6 » 1·10-5
|
2·10-6
|
|
» 1·10-5 » 5·10-5
|
3·10-6
|
|
» 5·10-5 » 3·10-4
|
2·10-5
|
|
» 3·10-4 » 5·10-4
|
8·10-5
|
|
Индий
|
От 2·10-6 до 5·10-6
|
20,0
|
1·10-6
|
|
Св. 5·10-6 » 1·10-5
|
3·10-6
|
|
» 1·10-5 » 5·10-5
|
6·10-6
|
|
Марганец
|
От 5·10-6 до 1·10-5
|
10,0
|
2·10-6
|
|
Св. 1·10-5 » 3·10-5
|
3·10-6
|
|
» 3·10-5 » 1·10-4
|
8·10-6
|
|
Никель
|
От 2·10-6 до 6·10-6
|
15,0
|
8·10-7
|
|
Св. 6·10-6 » 2·10-5
|
3·10-6
|
|
» 2·10-5 » 1·10-4
|
8·10-6
|
|
» 1·10-4 » 5·10-4
|
4·10-5
|
|
Олово
|
От 2·10-6 до 5·10-6
|
10,0
|
6·10-7
|
|
Св. 5·10-6 » 1·10-5
|
2·10-6
|
|
» 1·10-5 » 5·10-5
|
3·10-6
|
|
» 5·10-5 » 1·10-4
|
2·10-5
|
|
» 1·10-4 » 5·10-4
|
3·10-5
|
|
Свинец
|
От 1·10-5 до 3·10-5
|
15,0
|
4·10-6
|
|
Св. 3·10-5 » 1·10-4
|
1·10-5
|
|
» 1·10-4 » 5·10-4
|
4·10-5
|
|
» 5·10-4 » 1·10-3
|
2·10-4
|
|
Сурьма
|
От 1·10-5 до 5·10-5
|
10,0
|
3·10-6
|
|
Св. 5·10-5 » 1·10-4
|
2·10-5
|
|
» 1·10-4 » 5·10-4
|
3·10-5
|
|
Серебро
|
От 5·10-7 до 1·10-6
|
10,0
|
2·10-7
|
|
Св. 1·10-6 » 5·10-6
|
3·10-7
|
|
» 5·10-6 » 1·10-5
|
2·10-6
|
|
» 1·10-5 » 5·10-5
|
3·10-6
|
|
» 5·10-5 » 1·10-4
|
2·10-5
|
|
Мышьяк
|
От 4·10-5 до 1·10-4
|
15,0
|
2·10-5
|
|
Св. 1·10-4 » 5·10-4
|
4·10-5
|
|
» 5·10-4 » 1·10-3
|
2·10-4
|
СОДЕРЖАНИЕ
