Спосіб визначення масової частки сірчанокислого та азотнокислого кальцію в аміачній селітрі підвищенної міцності з доломітно-сульфатною добавкою

Спосіб визначення масової частки сірчанокислого та азотнокислого кальцію в аміачній селітрі підвищеної МІЦНОСТІ З доломітносульфатною добавкою, що включає розчинення проби селітри з наступним комплексонометричним титруванням ІОНІВ кальцію з індикатором хромом темно-синім при рН = 9,5 - 10,0, що створений буферним розчином, який відрізняється тим, що при ПІДГОТОВЦІ проби до титрування и обробляють етиловим спиртом у масовому співвідношенні проби до етилового спирту 2 39,45, осад нерозчинного в спирті сірчанокислого кальцію відокремлюють фільтруванням, розчиняють у соляній кислоті і визначають сірчанокислий кальцій у солянокислому розчині, азотнокислий - у спиртовому фільтраті титруванням трилоном Б Винахід відноситься до способів визначення масової частки сірчанокислого та азотнокислого кальцію в аміачній селітрі з доломітно-сульфатною добавкою Відомий спосіб визначення суми азотнокислих кальцію і магнію в перерахуванні на СаО з водяного розчину, [1 ГОСТ 2-85 «Селітра аміачна»] Підвищення МІЦНОСТІ гранул у селітрі з доломітносульфатною добавкою досягається за рахунок уведення сірчаної кислоти в плав селітри з доломітною добавкою і перекладі азотнокислого кальцію в сірчанокислий Одночасно з підвищенням МІЦНОСТІ гранул, при цьому знижуються викиди шкідливих речовин в атмосферу і пилеутворення Дуже важливо при цьому контролювати масову частку сірчанокислого кальцію в аміачній селітрі підвищеної МІЦНОСТІ, вона повинна бути не менш 0,9% Відомий спосіб визначення масової частки азотнокислого і сірчанокислого кальцію, що полягає у розчиненні проби селітри з наступним комплексонометричним титруванням ІОНІВ кальцію з індикатором хромом темно-синім при рН=9,5-10,0 що створюється буферним розчином [2 М Реми "Курс неорганічної хімії", вид "Світ", М , 1972р, с 282 - прототип] Хоча розчинність сірчанокислого кальцію у воді незначна (202мг у 100м води), визначення його безпосереднє з водяного розчину відділенням осаду фільтруванням неможливо, тому що у воді в присутності солей амонію і сірчаної кислоти розчинність сульфату кальцію значно підвищується Із сірчаною кислотою CaSO4 утворить розчинні у воді продукти приєднання, наприклад CaSO4 H2SO4 і CaSO4 3H2SO4 Тому селітра, отримана додаванням сірчаної кислоти в плав з доломітною добавкою розчиняється у воді без залишку і титруванням трилоном Б визначається весь наявний у пробі кальцій (Таблиця 1) Недоліком відомого способу є неможливість роздільного визначення CaSO4 і Са(ІЧОз)2 У селітрі з доломітно-сульфатною добавкою CO Ю ю 55993 Таблиця 1 Результати вимірів масової частки CaSO4 и Са(І\ІОз)2 в аміачній селітрі з доломітно-сульфатною добавкою відомим способом (розчиненням проби у воді) І способом, що пропонується (розчиненням у етіловому спирті) № п/п Визначення загального кальцію (Са) при розчинні селітру у воді, % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,50 0,50 0,42 0,35 0,50 0,31 0,34 0,34 0,30 0,31 Визначення роздільно CaSO4 и CafNCbh способом, що пропонується (розчиненням селітру у етиловому спирті) CaSO4/Ca, % Ca(NO3)2, /Ca, % 0,95/0,28 0,94/0,23 0,83/0,25 0,04/0,25 0,90/0,27 0,66/0,16 0,58/0,17 0,70/0,17 0,83/0,25 0,04/0,25 0,73/0,22 0,43/0,10 0,61 /0,18 0,70/0,17 0,61 /0,18 0,65/0,16 0,61 /0,18 0,53/0,13 0,99/0,22 0,41 /0,10 Здійснити роздільне визначення Са(г\ІОз)2, а отже, і контроль за ступенем перетворення азотнокислого кальцію в сірчанокислий з водяного розчину неможливо, що утрудняє керування процесом випуску аміачної селітри підвищеної МІЦНОСТІ В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу визначення масової частки сірчанокислого й азотнокислого кальцію в аміачній селітрі шляхом поділу сірчанокислого й азотнокислого кальцію за рахунок їхньої різної розчинності в етиловому спирті, у якому Са(г\ІОз)2 добре розчиняється, а СаБСч практично не розчинюється Поставлена задача досягається тим, що в способі визначення масової частки сірчанокислого й азотнокислого кальцію, що полягає в розчиненні проби селітри з наступним комплексонометричним титруванням ІОНІВ кальцію з індикатором хромом темно-синім при рН 9,5-10,0, що створюється буферним розчином, ВІДПОВІДНО до винаходу, при ПІДГОТОВЦІ проби до титрування и обробляють етиловим спиртом у масовому співвідношенні проби до етилового спирту 2 39,45, осад нерозчинного в спирті сірчанокислого кальцію відокремлюють фільтруванням, розчиняють у соляній кислоті і визначають сірчанокислий кальцій у соляно-кислому розчині, азотнокислий- у спиртовому фільтраті титруванням трилоном Б Використання етилового спирту як розчинник дозволяє виділити із селітри сірчанокислий кальцій у виді осаду, азотнокислий кальцій разом з магнієм, що міститься в ДОЛОМІТІ, перевести в спиртовий розчин Визначення масової частки сірчанокислого кальцію в аміачній селітрі підвищеної МІЦНОСТІ З доломітно-сульфатною добавкою здійснюють таким чином 2г ретельно розтертої аміачні селітри зважують, результат зважування записують з точністю до четвертого десяткового знака, переносять у суху склянку МІСТКІСТЮ 300см3, доливають 50см етилового спирту і перемішують уміст склянки на магнітній мішалці протягом 30-40 хвилин до розчинення навішення Не розчинився в спирті осад сірчанокислого кальцію відфільтровують через подвійний фільтр «синя стрічка», збираючи фільтрат у конічну колбу для титрування МІСТКІСТЮ 250СМ 3 Осад промивають 20див3 етилового спирту, приєднуючи промивний розчин до основного фільтрату Якщо у фільтрат перейшла частина осаду, фільтрування Фільтрат зберігають для визначення масової частки азотнокислих кальцію і магнію Фільтр з осадом поміщають у хімічну склянку у до тором робили розчинення доливають 10см розчину соляної кислоти 50см дистильованої води і нагрівають уміст склянки до повного розчинення осаду Розчин у колбі прохолоджують, нейтралізують аміаком до рН=7,0 по індикаторному папері, доливають 20см буферного розчину, 2-3 краплі розчину хрому темно-синього і титрують розчином трилона Б молярної концентрації з (ЫагНгУ 2ЬІ2О)= 0,05моль/дм де переходу червоно-фіолетового фарбування в синю Масову частку сірчанокислого кальцію (Х-і) у% обчислюють по формулі V-K-0,006807-100 Л 1 m де V- обсяг розчину трилона Б концентрації з (ЫагНгУ 2Н2О) = 0,05моль/дм3, витрачений на титрування кальцію, см 3 , К- поправочний коефіцієнт для приведення дійсної молярної концентрації розчину трилона Б к номінальної з (ЫагНгУ 2Н2О) = 0,05моль/дм3, 0,006807- маса сірчанокислого кальцію, що відповідає 1см3 розчину трилона Б концентрації точно з (ЫагНгУ 2Н2О) = 0,05моль/дм, м, т - маса навішення селітри, м Межі значення відносної сумарної погрішності результату виміру, що допускаються, +1,4% при довірчій імовірності Р=0,95 для масової частки сірчанокислого кальцію 0,80% За результат виміру масової частки сірчанокислого кальцію приймають середнє арифметичне результатів двох рівнобіжних визначень, абсолютне значення розбіжності між який не перевищує значення припустимої розбіжності, рівного +0,045% для масової частки 0,80% 55993 Визначення масової частки азотнокислих кальцію і магнію проводять у такий спосіб до спиртового фільтрату, отриманому після відділення сірчанокислого кальцію, додають 20див аміачні буферні розчини, 2-3 краплі хрому темно-синього і титрують розчином трилона Б молярної концентрації з (ЫагНгУ 2Н2О) = 0,05моль/дм до переходу червоно-фіолетового фарбування в синю Масову частку азотнокислих кальцію і магнію в перерахуванні на азотнокислий кальцій (Хг) у % обчислюють по формулі, _ У-К-0,008204-100 m де V- обсяг розчину трилона Б концентрації з (ЫагНгУ 2ЬЬО = 0,05моль/дм3, витрачений на титрування см , К- поправочний коефіцієнт для приведення дійсної молярної концентрації розчину трилона Б к номінальної з (ЫагНгУ 2Н2О) = 0,05моль/дм, 0,008204- маса азотнокислого кальцію, що відповідає 1 див розчину трилона Б концентрації точно з (ЫагНгУ 2Н2О) = 0,05моль/дм, м, т - маса навішення селітри, м Межі значення відносної сумарної погрішності результату виміру, що допускається, +1,6% при довірчій імовірності Р=0,95 для масової частки азотнокислого кальцію 0,42% За результат виміру масової частки азотнокислих кальцію і магнію приймають середнє ариф метичне результатів двох рівнобіжних визначень, абсолютне значення розбіжності між який не перевищує значення припустимої розбіжності, рівного 0,029% для масової частки 0,42% Для оцінки випадкової складової погрішності проводили десятикратні виміри однієї і тієї ж проби аміачної селітри по масовій частці сірчанокислого й азотнокислого кальцію Статистичну обробку експериментальних даних проводили ВІДПОВІДНО до ГОСТ 8 207-76 «Методи обробки результатів спостережень і МУ 6/133-80-19-83 «Нормовані показники точності вимірів у методиках виконання вимірів, регламентованих у документації на хімічну продукцію» Результати представлені в таблицях 2,3 Для оцінки методичної систематичної погрішності результату виміру (правильності методики), використовували метод «уведене-знайдено», заснований на доказі того, що між результатами аналізу (X) і щирим значенням обумовленого змісту (Хист) немає статистичне значимої різниці (МУ 113-03-1-84 «Порядок проведення і зміст робіт з метрологічної атестації методик виконання вимірів») Порівняння значень X та ХИСт проводили за допомогою критерію Стьюдента Обробці піддавалися результати спостережень, представлені в таблиці 4 Таблиця 2 Статистична обробка результатів вимірів масової частки сірчанокислого кальцію у аміачній селітрі з доломітне-сульфатною добавкою № п/п 1 2 3, 4 5 6 7 8 9 10 Хі Хі ХІ-ХІ 0,800 0,817 0,825 0,791 0,825 0,791 0,800 0,817 0,825 0,800 8,091 0,809 0,009 0,008 0,016 0,018 0,016 0,018 0,009 0,008 0,016 0,009 Середнє квадратичне відхилення результатів спостереження розраховується згідно з формулою S|=(Xi-XD=1787-10 п-1 9 Середнє квадратичне відхилення результатів вимірів з обліком числа спостережень обчислюється за формулою Si-100 0,014-100 Sxi = = 0,6% n-xi 10-0,809 Довірчи межи випадкової складаючої погрішності результатів вимірив розраховуються за формулою Еі - t(n,p) Sxi, де (Хі - Хі) 81 64 256 324 256 324 81 64 256 81 1787 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Si Sxi,% 0,014 0,6 t- коефіцієнт Ст'юдента, який залежить від довірчої імовірності і представництва вибірки Для n=10p=0,95t=2,26 Еі = 2,26 0,6=1,4% Припустимі розбіжності між результатами паралельних спостережень розраховуються за формулою d=k Si, де k- коефіцієнт, який залежить від довірчої імовірності, представництва вибірки та числа паралельних спостережень При Р = 0,95, для F = 9, К =3,199 d = 3,199 0,014 = 0,045% 55993 Таблиця З Статистична обробка результатів вимірів масової частки азотнокислого кальція в аміачній селітрі з доломітно-сульфатною добавкою № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Хі Хі 0,424 (Хі - XI) 49 10 4 10 36 10 196 10 36 10 196 10 49 10 4 10 121 10 121 10 812 10 ХІ-ХІ 0,431 0,007 0,002 0,006 0,014 0,006 0,014 0,007 0,002 0,011 0,011 0,426 0,418 0,410 0,418 0,410 0,431 0,426 0,435 0,435 4,240 Середнє квадратичне відхилення результатів спостереження розраховується згідно з формулою Si-100 0,009-100 Sxi = = 0,7% n-xi 10-0,424 Середнє квадратичне відхилення результатів вимірів з обліком числа спостережень обчислюється за формулою Si-100 0,009-100 Sxi = = 0,7% n-xi 10-0,424 Довірчи межи випадкової складаючої погрішності результатів вимірив розраховуються за формулою Ei-t(n.p) Sxi, де Si 0,014 Sxi, % 0,6 t- коефіцієнт Ст'юдента, який залежить від довірчої Імовірності і представництва вибірки Для n=10p=0,95t=2,26 Еі=2,26 0,7=1,6% Припустимі розбіжності між результатами паралельних спостережень розраховуються за формулою d=k Si, где k- коефіцієнт, який залежить від довірчої імовірності, представництва вибірки та числа паралельних спостережень При Р=0,95, для F=9, K=3,199 d=3,199 0,009=0,029% Таблиця 4 Перевірка правильності способу визначення масової частки сірчанокислого кальцію в аміачній селітрі з доломітне-сульфатною добавкою способом "уведено-знайдєно" (f=9, P=0,95, t(p,f) таб=2,26) Добавка Число па- Концентр Знайдено CaSO4 серал визна- CaSO4 в добавки, Хі, х = літру X ІСТ , П чень селітрі, мг мг мг 1 17,02 23,70 23,48 23,65 2 23,48 3 23,82 4 23,82 5 23,82 6 23,16 7 23,82 8 23,14 9 23,14 10 23,82 236,50 х, Середнє квадратичне відхилення результатів спостережень розраховується за формулою (Xi-Xj) _ 0,9826 Si = = 0,3305 n-1 9 Розрахунок крітерія Ст'юдента -X роз Si •п = 23,70 - 23,65 10 = 0,48 0,3305 За даними, приведеними у таблиці, tpac4 мен 2 (Хі-Х) (Хі-Х) 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,51 0,17 0,51 0,51 0,17 0,0289 0,0289 0,0289 0,0289 0,0289 0,2603 0,0289 0,2601 0,2601 0,0289 0,9826 с , (Хі-Х) п-1 0,3305 _ t р 0 3 Х іст Х п Si 0,48 ше t-абл (0 48