RU2041459C1

RU2041459C1 - Method of determination of diamonds in natural graphite-carrying ores and in their flotation concentrates

Info

Publication number: RU2041459C1
Application number: RU92003543A
Authority: RU
Inventors: В.В. Авдеев; И.В. Никольская; А.В. Воронкина; В.К. Бубнов; А.А. Заячковский; А.М. Капканщиков; В.А. Аникеенко; А.В. Югай; А.А. Ежов; Н.Н. Шатохин
Original assignee: Авдеев Виктор Васильевич
Priority date: 1992-11-03
Filing date: 1992-11-03
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: chemical analysis. SUBSTANCE: starting product is treated with reagent (concentrated sulfuric acid + K₂Cr₂O₇, concentrated sulfuric acid + (NH₄)₂S₂O₈, concentrated sulfuric acid + KNO₃) at room temperature for the course of 10-30 min. Compound of introduction into graphite formed in this case is transformed by thermal treatment at 500-600 C into expanded graphite. Selective oxidation of expanded graphite is conducted in process of alkaline alloying of sample which is also performed to disintegrate rock. After this isolated crystals of diamonds are burnt at 1000 C in current of oxygen and content of carbon is determined by potentiometric titration. EFFECT: expanded application field, improved accuracy of analysis. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения алмазов в природных графито- содержащих рудах и их флотоконцентратах, и может быть использовано при разведке и разработке алмазных месторождений нового генетического типа. The invention relates to analytical chemistry, and in particular to methods for determining diamonds in natural graphite-containing ores and their flotation concentrates, and can be used in the exploration and development of diamond deposits of a new genetic type.

Анализ такого природного сырья является трудоемким и многостадийным процессом вследствие незначительного (0,1%) содержания алмазов, представленных в основном кристаллами размером 20-50 мкм, и химической стойкости сопутствующих фаз графита и вмещающей породы. При этом содержание графита составляет 0,3-95% вмещающая порода (кварц, пироксен, слюды и пр.) остальное. The analysis of such natural raw materials is a laborious and multi-stage process due to the insignificant (0.1%) content of diamonds, represented mainly by crystals with a size of 20-50 microns, and the chemical resistance of the accompanying phases of graphite and host rock. Moreover, the graphite content is 0.3-95% of the host rock (quartz, pyroxene, mica, etc.) the rest.

Наиболее близким техническим решением является способ определения алмаза в алмазграфитосодержащих материалах, заключающийся в том, что анализируемый образец после очистки от всех мешающих примесей помещают в трубчатую печь и сжигают при 1000^оС в токе очищенного кислорода. Образующийся диоксид углерода определяют автоматизированным потенциометрическим методом [1]
Предварительная очистка алмаза состоит в том, что исходная проба сначала сплавляется с 5-6-кратным количеством едкой щелочи при 500^оС в течение 1-2 ч, потом разлагается водой, фильтруется и промывается разбавленной соляной кислотой. Затем осадок вторично обрабатывается едкой щелочью, плав выщелачивают, промывают разбавленной HCl и водой, сушат и озоляют фильтр. Для удаления графита остаток после озоления фильтра обрабатывают окислительной смесью (5%-ным водным раствором бихромата калия с конц. H₂SO₄, взятой в количестве 8-10-кратного избытка по сравнению со стехиометрическим расходом) (при 180-200^оС в течение 40-60 мин). Далее осадок отфильтровывают и просматривать под микроскопом. При наличии графита обработку окислительной смесью повторяют. Время анализа составляет 10-12 ч. При содержании графита >3% окислительную обработку проводят 3-4 раза, что значительно повышает время анализа (до 30 ч) и расход реагентов.The closest technical solution is the method for determining diamond in diamond-graphite materials, which consists in the fact that the analyzed sample after cleaning from all interfering impurities is placed in a tube furnace and burned at 1000 ^about C in a stream of purified oxygen. The resulting carbon dioxide is determined by an automated potentiometric method [1]
Preliminary purification of diamond is that the initial sample is first fused to a 5-6 fold amount of caustic alkali at ⁵⁰⁰ ° C for 1-2 hours and then decomposed with water, filtered and washed with dilute hydrochloric acid. Then the precipitate is recycled with caustic alkali, the melt is leached, washed with dilute HCl and water, dried and the filter is ashed. To remove graphite, the residue after filter ashing is treated with an oxidizing mixture (5% aqueous solution of potassium dichromate with conc. H ₂ SO ₄ taken in an amount of 8-10-fold excess compared with the stoichiometric flow rate) (at 180-200 ^о С for 40-60 minutes). Next, the precipitate is filtered off and viewed under a microscope. In the presence of graphite, the treatment with the oxidizing mixture is repeated. The analysis time is 10-12 hours. When the graphite content is> 3%, the oxidative treatment is carried out 3-4 times, which significantly increases the analysis time (up to 30 hours) and the consumption of reagents.

Недостатком указанного способа является большое время анализа, а также значительный расход реагентов. Кроме того, вследствие большого числа операций в процессе очистки алмаза возможны потери мелкодисперсных алмазов и неправильная оценка их содержания в анализируемых материалах. The disadvantage of this method is the large analysis time, as well as a significant consumption of reagents. In addition, due to the large number of operations in the process of cleaning diamond, losses of finely dispersed diamonds and incorrect estimation of their content in the analyzed materials are possible.

Целью изобретения является сокращение времени анализа и уменьшение материальных затрат. The aim of the invention is to reduce analysis time and reduce material costs.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении предлагаемого изобретения, является увеличение скорости селективного окисления графита после его предварительного расширения и практически полное удаление графита за один цикл обработки в процессе щелочного сплавления пробы, проводимого также с целью разложения вмещающей породы. Экспериментально показано, что вспенивание (расширение) графита, содержащегося в пробе, и дальнейшее его окисление кислородом воздуха в процессе сплавления со щелочью в течение 1,5-2,0 ч приводит к удалению графита при полной сохранности алмаза. Сокращение времени анализа и материальных затрат достигается за счет уменьшения числа операций, необходимых для удаления мешающих примесей. The technical result achieved by the implementation of the present invention is to increase the rate of selective oxidation of graphite after its preliminary expansion and almost complete removal of graphite in one processing cycle during alkaline fusion of the sample, also carried out with the aim of decomposing the host rock. It has been experimentally shown that foaming (expansion) of graphite contained in a sample and its further oxidation with atmospheric oxygen during fusion with alkali for 1.5–2.0 hours leads to the removal of graphite with complete preservation of diamond. Reducing analysis time and material costs is achieved by reducing the number of operations required to remove interfering impurities.

Для решения этой задачи в способе определения алмазов в природных графитосодержащих рудах и их флотоконцентратах, заключающемся в щелочном сплавлении, выщелачивании плава, фильтрации, сжигания кристаллов алмаза и количественной регистрации образовавшегося углекислого газа потенциометрическим титрованием, согласно изобретению, перед щелочным сплавлением исходный материал подвергают химической обработке реагентом, обеспечивающим образование соединения внедрения в графит, с последующим нагревом полученного материала до 500-600^оС.To solve this problem, in the method for determining diamonds in natural graphite-containing ores and their flotation concentrates, which consists in alkaline fusion, leaching of melt, filtration, burning of diamond crystals and quantitative registration of carbon dioxide formed by potentiometric titration, according to the invention, the initial material is subjected to chemical treatment with a reagent before alkaline fusion providing the formation of compounds of incorporation into graphite, followed by heating the material obtained to 500-600 ^about C.

При этом в качестве реагента, обеспечивающего образование соединения внедрения в графит, используют смесь K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄, (NH₄)₂S₂O₈ + H₂SO₄,
KNO₃ + H₂SO₄, а обработку проводят при комнатной температуре в течение 10-30 мин.In this case, as a reagent providing the formation of an intercalation compound in graphite, a mixture of K ₂ Cr ₂ O ₇ + H ₂ SO ₄ , (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ + H ₂ SO ₄ , is used,
KNO ₃ + H ₂ SO ₄ , and the treatment is carried out at room temperature for 10-30 minutes.

Помимо этого, после обработки реагентом полученный продукт нагревают при 500-600^оС.In addition, after processing the reagent, the resulting product is heated at 500-600 ^about C.

Сущность предложенного способа заключается в том, что полученный после обработки реагентом материал (смесь алмазов, вмещающей породы и соединения внедрения в графит), нагревают до образования расширенного графита, который обладает сильно развитой дефектной поверхностью и значительно меньшей химической устойчивостью. Высокая скорость окисления расширенного графита при температуре 500^оС позволяет полностью удалить графит в процессе сплавления пробы со щелочью. Это обстоятельство сокращает время анализа и не требует большого количества реагентов, расходуемых на полное выжигание графита по прототипу.The essence of the proposed method lies in the fact that the material obtained after processing with the reagent (a mixture of diamonds containing rocks and compounds of penetration into graphite) is heated to form expanded graphite, which has a highly developed defective surface and much lower chemical resistance. High speed expanded graphite oxidation at a temperature of 500 ^{° C} allows to completely remove graphite in fusion tests with alkali. This fact reduces the analysis time and does not require a large number of reagents spent on the complete burning of graphite in the prototype.

Для получения расширенного графита полученный после обработки реагентом продукт нагревают до 500-600^оС в течение 1-3 мин. Снижение температуры нагревания нецелесообразно, так как приводит к уменьшению степени расширения, что влечет за собой увеличение времени окисления графита. Увеличение температуры нагрева выше 600^оС также нецелесообразно, так как может привести к потерям анализируемого компонента за счет его частичного окисления при высокой температуре. Оптимальное время нагрева составляет 1-3 мин: уменьшение или увеличение времени нецелесообразно по тем же причинам, что изложены выше.For expanded graphite obtained after reagent treatment product is heated to 500-600 ^{° C} for 1-3 min. A decrease in the heating temperature is impractical, since it leads to a decrease in the degree of expansion, which entails an increase in the oxidation time of graphite. Increasing the heating temperature above ⁶⁰⁰ ° C is also impractical, because it may lead to loss of analyte due to its partial oxidation at high temperature. The optimal heating time is 1-3 minutes: a decrease or increase in time is impractical for the same reasons as described above.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Берут 10 г исходной пробы, содержащей 10 мг алмаза, 4 г графита и 5,99 г вмещающей породы, помещают в стакан и заливают 20 мл концентрированной серной кислоты (d 1,83 г/см³) с растворенным в ней 0,6 г бихромата калия. Перемешивают при комнатной температуре в течение 20 мин, затем заливают 200 мл холодной воды, перемешивают и отфильтровывают осадок под вакуумом через плотный бумажный обеззоленный фильтр. Осадок промывают на фильтре горячей водой до нейтральной реакции промывных вод. Затем фильтр с осадком помещают в кювету из нержавеющей стали, подсушивают осадок при температуре 100^оС, после чего ставят кювету в предварительно нагретую до 500^оС печь на 3 мин. Затем порциями добавляют 200 г КОН и проводят сплавление пробы при 480-500^оС в течение 2 ч. После этого плав выщелачивают горячей водой, фильтруют осадок промывают его разбавленной HCl,в одой и сушат. Сухой остаток просматривают под бинокуляром на отсутствие графита и определяют содержание алмаза потенциометрическим методом.Take 10 g of the original sample containing 10 mg of diamond, 4 g of graphite and 5.99 g of the host rock, put in a glass and pour 20 ml of concentrated sulfuric acid (d 1.83 g / cm ³ ) with 0.6 g dissolved in it potassium dichromate. It is stirred at room temperature for 20 minutes, then 200 ml of cold water are poured, the precipitate is stirred and the precipitate is filtered off under vacuum through a dense paper anhydrous filter. The precipitate is washed on the filter with hot water until the washings are neutral. Then, the filter with the precipitate was placed in a stainless steel cuvette precipitate was dried at ¹⁰⁰ ° C, then put the cell into a preheated 500 ^{° C} oven for 3 minutes. Were added in portions 200 g of KOH and alloying is carried out at a sample 480-500 ^{° C} for 2 hours. Thereafter, the melt is leached with hot water, filtered precipitate was washed with dilute HCl, and dried in ode. The dry residue is examined under a binocular for the absence of graphite and the diamond content is determined by the potentiometric method.

В результате анализа получают 9,99 мг алмаза. Время анализа составляет 6,5 ч. As a result of the analysis, 9.99 mg of diamond is obtained. Analysis time is 6.5 hours.

Результаты остальных опытов приведены в таблице. The results of the remaining experiments are shown in the table.

Как видно из приведенных примеров, время анализа составляет 6-9 ч. Таким образом, предложенный способ позволяет сократить по сравнению с прототипом время определения в 2-3 раза. К дополнительным преимуществам метода следует отнести значительное сокращение расхода реагентов и количества операций, что уменьшает материальные затраты и дает возможность провести более правильную оценку запасов алмазов в природных рудах и продуктах их обогащения. As can be seen from the above examples, the analysis time is 6-9 hours. Thus, the proposed method allows to reduce the determination time by 2-3 times compared with the prototype. Additional advantages of the method include a significant reduction in the consumption of reagents and the number of operations, which reduces material costs and makes it possible to more correctly assess the reserves of diamonds in natural ores and their products.

Способ рекомендуется использовать в практике массового анализа графитосодержащих проб при содержании графита >3% The method is recommended to be used in the practice of mass analysis of graphite-containing samples with a graphite content> 3%

Claims

1. METHOD FOR DETERMINING DIAMONDS IN NATURAL GRAPHITE-CONTAINING ORES AND THEIR FLOTATION CONCENTRATES, including alkaline fusion at 480-500 ^o С, leaching of melt, filtration, chemical treatment of the sample with a mixture of concentrated sulfuric acid with an oxidizing agent selected from potassium bromate in a stream of oxygen at 1000 ^o C and quantitative registration of the resulting carbon dioxide by potentiometric titration, characterized in that the chemical treatment with a mixture of concentrated sulfuric acid with the oxidizing agent is carried out before the first filtration at room temperature until the formation of an intercalation compound in graphite, before alkaline alloying, the sample is heated to 500-600 ^o C, filtration is carried out first before heating, and then after leaching, the leaching is carried out immediately after fusion.

2. The method according to claim 1, characterized in that the oxidizing agent is ammonium persulfate or potassium nitrate in an amount of 0.175-0.40 parts by weight for 1 wt. including graphite contained in the sample, and potassium dichromate is used in an amount of 0.15 parts by weight per 1 part by weight graphite contained in the sample.

3. The method according to claim 1, characterized in that the chemical treatment is carried out for 10-30 minutes