DE2021667A1

DE2021667A1 - Verfahren zum tiegelfreien Aufschliessen von gepulvertem trockenem Material

Info

Publication number: DE2021667A1
Application number: DE19702021667
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl-Chem Opitz; Berthold Dipl-Phys Thiele
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-05-02
Filing date: 1970-05-02
Publication date: 1971-11-25
Also published as: DE2021667B2; NL7105244A; FR2091037A5

Description

Verfahren zum tiegelfreien Aufschließen von gepulvertem trockenem Material

Bei der quantitativen Röntgenfluoreszenzanalyse von festen pulverförmigen Oxiden können "bei festgehaltenen Konzentrationen eine Anzahl intensitätsändernder Faktoren das Meßergebnis verfälschen. Diese sind vor allem Korngröße, Kornform, Kristalltracht und Dichte der Analysenprobe. Diese Einflüsse kann man durch Homogenisierung der Proben durch Phasenumwandlung in geeigneten Schmelz- oder lösungsmitteln ausschalten. Dazu gehören die sauren und basischen Aufschlüsse, wie sie in der Uaßchemie bekannt sind. Diese Aufschlüsse werden in Tiegeln aus geeigneten Materialien durchgeführt. Bei den ausgezeichnet wirksamen Borataufschlüssen dient Platin als Tiegelmaterial. Alle Tiegelmaterialien reagieren in irgendeiner Weise mehr oder weniger mit dem schmelzflüssigen Aufschlußmittel. Dabei treten folgende Störungen auf:

1) Das Tiegelmaterial löst sich im Aufschluß und verfälscht das Analyseresultat. .

2) Der Aufschluß haftet so stark am Tiegel, daß eine quantitative Entfernung des Aufschlusses aus dem Tiegel nicht ohne weiteres möglich ist.

Diese letztere Komplikation wirkt sich besonders ungünstig bei einer Automatisierung der Analyse aus, da man den Tiegel in einem besonderen Arbeitsgang zeitaufwendig reinigen müßte. Bei wertlosen Tiegel-Materialien kann man den Tiegel verwerfen. Bei Verwendung von Edelmetalltiegeln ist dies nicht angezeigt.

Durch Anlegen einer geeigneten Hochvolt-Gleichspannung hat man bereits die zwischen Edelmetalltiegelwand und Schmelze sich

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abspielenden chemischen Vorgänge unterdrückt und damit ein Anhaften des erkalteten Schmelzkuchens an der Tiegelwand vermieden.

Das hierfür bekannte Verfahren ist mit gewissem technischen Aufwand verknüpft, und es erfordert auch ein vorheriges "Calcinieren" carbonathaltiger Substanzen durch hohes Erhitzen.

Mit der Erfindung werden die geschilderten Nachteile vermieden, indem erfindungsgemäß das Aufschlußmittel mit dem gepulverten, aufzuschließenden Material, das eine Restfeuchte von weniger als 5 $> hat, innig gemischt und tablettiert wird und nachfolgend eine Oberfläche der Tablette bis su einer Tiefe von 20 bis 50 # der Gesamtdicke, die bis zu 10 mm betragen kann, geschmolzen und abgekühlt wird. Der innere Verbund mit der Grundschichtmasse bleibt erhalten. Durch das Homogenisieren und die eintretenden Phasenumwandlungen mittels Schmelzen in Schmelzmitteln werden die Matrixeffekte wie Korngrößeneffekt und mineralogische Effekte eliminiert. Dadurch wird die Genauigkeit der Röntgenfluoreszenzanalyse wesentlich erhöht. Es ist eine vollautomatische Herstellung in einem geschlossenen Cyclus mit tragbaren technischen Aufwand möglich, wobei an ein und derselben Tablette die Messungen zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung in der aufgeschmolzenen Schicht und der mineralogischen Struktur in der Schicht aus der Grundmasse vorgenommen werden können.

Geeignete Ausgangsmaterialien sind z.B. mineralogische Materialien wie Kalkstein, Ton, Mergel und ferner Zementrohmehl, Glas- und Keramikrohuiaterialien, Erze und Sintermaterialien.

Das Herstellen der Tabletten kann in automatischen Probepressen, die bereits auf dem Markt sind, erfolgen. Die nach der Preßtechnik hergestellte Tablette ist automationsgerecht.

Geeignete Aufschlußmittel sind z.B. Borate und Mischungen von Boraten mit anderen Alkalisalzen und gegebenenfalls Oxydationsmitteln. Als ganz besonders geeignet haben sich Natrium- und Lithiumtetraborat erwiesen.

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Das Aufschmelzen einer Tablettenoberflache, das von der Oberfläche der Tablette her erfolgt, kann nach verschiedenen Erwärmungstechniken beispielsweise durch Gasflammen, Plasmastrahlen, Ultrarot strahlung, Lichtbogenstrahlung, hochfrequente Erhitzung und insbesondere durch Laserstrahl en erfolgen. Die Aufschlußtiefe muß größer sein als die höchste kritische Schichtdicke "der zu analysierenden Elemente. Außerdem muß diese Schicht in ihrer Zusammensetzung repräsentativ für die Zusammensetzung der gesamten Tablette sein. Durch die beim Aufschmelzen erzielte Phasenumwandlung werden im.Temperaturbereich zwischen 800 und 3000°0 röntgenographisch homogene Oberflächen erhalten. Sie gestatten eine hohe Meßgenauigkeit zu erreichen. Besonders gute Ergebnisse wurden mit Mischungsverhältnissen im Verhältnis 1:1 und 1 s 1 bis 1:2 erreicht. .

Hach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird tiegelfrei gearbeitet. Dies ist von ganz besonderem Vorteil beim Aufschließen von Materialien, die reduzierende Sulfide enthalten. Diese greifen bekanntlich bei den herkömmlichen Tiegelverfahren die Platinwand stark an, wodurch analysenfremde Materialien aus der Tiegelwand gelöst werden und ein-beachtlicher Verschleiß an den teuren Edelmetalltiegeln erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Vollautomatisierung der Analyse, wie sie beispielsweise im Rahmen der in der Zementindustrie üblichen Prozeßautomatisierung durchgeführt wird. Die Analysenergebnisse können über einen Eechner zum Steuern von Aufgabevorrichtungen, Mühlen und Öfen verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel

4 g Zementrohmehl werden mit 8 g Lithiumtetraborat versetzt und tablettiert und eine Oberfläche durch eine Gasflamme aufgeschmolzen. Beim Aufschmelzen zersetzt sich CaCO* unter CO₂-Abgäbe. Dadurch schäumt die Schmelze stark* Ist die Tablette bis in eine

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Tiefe von ·5 mm aufgeschmolzen, wird das Erhitzen unterbrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. !Tun wird erneut mit einer sehr heißen Flamme die Oberfläche bis zum Schmelzpunkt erhitzt, so daß nur die obersten Schichten des von Blasen durchsetzten Aufschlusses dünnflüssig werden. Die störenden Gasblasen verschwinden rasch aus der angeschmolzenen Oberfläche, bevor aus der Tiefe der ungeschmolzenen. Aufschlußschicht neue Gasblasen nachsteigen können. Mit einem heißen hochglanzpolierten Stahlstempel wird die Glasschmelze eben gepreßt. Das fertige Präparat wird bei 600⁰C getempert, danach abgekühlt und in das Röntgenspektrometer eingesetzt.

6 Patentansprüche
0 Figuren

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Claims

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* Patentansprüche

Λ j, Verfahren zum tiegelfreien Aufschließen von gepulvertem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzuschließende Material, das eine Restfeuchte von weniger als 5 f° hat, mit dem Aufschlußmittel innig vermischt und tablettiert wird und daß nachfolgend eine Oberfläche der !Tablette bis zu einer Tiefe von 20 bis 50 io der G-esamtdicke, die bis zu 10 mm betragen kann, geschmolzen und abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Proben gleichzeitig aufbereitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als aufzuschließendes Material Zementrohmehl, Erze, mineralogische Proben und Rohstoffe und als Aufschlußmittel Lithiumtetraborat, gegebenenfalls mit oxydierenden Zusätzen, verwendet wird.
4-. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Tablettieren in einer automatischen Presse erfolgt.
5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tablette in einer Schichtdicke von 20 bis 50 i* mit einer Flamme aufgeschmolzen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Tablette in einer Schichtdicke von 20 bis 50 i» mit einem Laser aufgeschmolzen wird.

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