SU1696942A1 - Способ определени диоксида циркони в минеральном сырье и продуктах его переработки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области физического анализа веществ, в частности к рентге- нофлуоресцентному анализу минерального сырь  и продуктов его переработки. Цель изобретени  - повышение точности опреДеле- ни диоксидациркони  и производительности снализа. Способ состоит в сплавлении назески пробы с плавнем , состо щим из смеси тетрабората лити , обезвоженного метабората лити  и диоксида кремни , вз тых в соотношении 1:4 1, в стеклоуглеродном тигле, получении стекловидного излучател  и оентгенофлуо- ресцентном определении диоксида циркони . Процесс сплавлени  осуществл ют при температуре 850-880° С при изложении ультразвуковых колебаний с амплитудой 25-70 мкм в течение 2-4 мин, массу навески пробы к мзссе плавн  берут в соотношении 1:{4-5). 1 ил , 4 табл.

Description

Изобретение относитс  к области физического анализа веществ, в частности к рен- тгеноспектральному анализу минерального сырь  и продуктов его переработки.

Анализ минерального сырь   вл етс  сложной задачей из-за разнообрази  состава этих объектов, высоких требований к точности определени  элементов, трудности разложени  обьектов. Основна  часть времени анализа затрачиваетс  на подготовку пробы, что существенно уменьшает производительность анализа. Почти все анализируемые образцы минерального сырь 

 вл ютс  многокомпонентными. Поэтому при высоких требовани х к точности анализа исследуемый материал анапизируют после сплавлени , так как кислотное растворение этих обьектов затруднено или невозможно.

Известен способ определени  диоксида циркони  в цирконокорундовых огнеупорах и цирконовом сырье, заключающийс  в том, что навеску образца сплавл ют с тетрабора- том лити  в соотношении 1:7 в платиновом тигле в индукторе высокочастотного генератора в течение 10 мин при температуре

О

ю

к

1200° С и многократном покачивании тигл . Затем гор чий плав сливают в приготовленную графитовую форму и с помощью пресс- штемпел  формуют в. тонкие таблетки, которые анализируют рентгенофлуоресцен- тным методом.

Недостатком этого способа  вл етс  то, что сплавление производ т в дорогосто щем платиновом тигле при высокой температуре с тетраборатом лити , при таких услови х платиновые тигли разрушаютс , что приводит к повышению стоимости анализа и снижению его точности за счет загр знени  пробы материала тигл . Кроме того, платиновые тигли хорошо смачивают- с  боратными плавами, что затрудн ет выливание плава в форму. Пои такой высокой температуре боратные соли заметно лет т, что снижает точность анализа. Хот  применение индукционного нагрева существенно уменьшает врем  сплавлени , однако использование высокочастотного генератора повышает стоимость анализа, пробоподго- товка, по сравнению с самой стадией проведени  измерени , длительна (около 20 мин). Неудобство в работе представл ет необхо- димостымногократного покачивани  тигл  в процессе сплавлени , что также не дает существенного эффекта перемешивани . Определение диоксида циркони  данным способом проводитс  за четыре технологические операции: сплавление пробы с плавнем , выливание плава в форму, формование пресс-штемпелем тон кой таблетки и рентге- нофлуоресцентиое определение диоксида циркони .

- Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ определени  диоксида циркони  в концентратах и рудах, заключающийс  в том, что навеску образца тщательно растирают со смесью дл  сплавлени , состо щей из Li2B4Q7:Li802:Si02 1:4:1 при соотношении массы пробы к массе плавн  1:20, перенос т в стеклоуглеродный тигель и сплавл ют в муфельной печи в смешанной атмосфере воздуха и аргона при температуре 1000- 1050° С в течение 25 мин. По окончании сплавлени  плав выливают в стеклоуглеродную изложницу. Приготовленный таким образом излучатель анализируют рентгенофлоурес- центным методом.

Недостатком этого способа  вл етс  наличие процедуры растирани  пробы с плавнем дл - получени  однородного излучател , что влечет за собой потери образца, т.е. снижает точность определени  и повышает длительность пробоподготовки, так как при механическом истирании пробы с плавнем потери пробы невозможно точно внести поправку

в ход анализа, так как и проба, и плавень наход тс  в виде мелкодисперсного порошка , поэтому при растирании они пыл т, а также размазываютс  по ступке и пестику,, велика веро тность случайных выбросов пробы. При таком способе навеску пробы надо переносить дважды: из тигл  в ступку и из ступки в тигель. При выполнении всех этих операций велика возможность случайных и поэтому неучитываемых потерь.

Недостатком этого способа  вл етс  также использование высокой температуры сплавлени , так как отсутствует какой-либо способ перемешивани  плава, а при такой температуре плав частично улетучиваетс . Если учесть, что врем , в течение которого плав выдерживаетс  при такой температуре , значительно (25 мин), то потери за счет улетучивани  тоже значительны. При такой температуре стеклоуглеродные тигли, в которых производитс  сплавление, быстро выгорают и приход т в негодность за 4-5 ч работы, что повышает стоимость анализа. При этом в тигл х при высокой температуре образуютс  поры, что увеличивает смачиваемость тигл  расплавов, затрудн ет выливание расплава в изложницу и приводит к получению разных по массе излучателей, что снижает точность определени  диоксида циркони . Стади  пробоподготовки длительна (1 ч 20 мин), что уменьшает производительность анализа. Сплавление провод т в смешанной атмосфере воздуха и аргона, что повышает стоимость анализа. Сплавление пробы и определени  диоксида циркони  по данному способу осуществл етс  за четыре технологические операции: растирание пробы с плавнем, сплавление пробы с плэвкем, выливание плава в изложницу и рентгенофлуоресцентное определение диоксида циркони .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  диоксида циркони  и производительности анализа.

Цель изобретени  достигаетс  за счет того, что по способу определени  диоксида циркони  в минеральном сырье и продуктах его переработки, включающему сплавление навески пробы с плавнем, состо щим из смеси тетрабората лити , обезвоженного метабората лити  и диоксида кремни  (1:4:1), в стеклоуглеродном тигле, получение стекловидного излучател  и рентгенофлуоресцентное определение диоксида циркони , процесс сплавлени  осуществл ют в следующем режиме: температура 850-880° С, отношение массы навески пробы к массе плавн  1:(4-5) при наложении ультразвуковых колебаний с амплитудой 25-70 мкм в течение 2-4 мин,

Сущность способа заключаете в том, что установленный режим сплавлени : температура 850-880° С, отношение массы пробы к массе плавн  1:(4-5) в сочетании с ультразвуковой обработкой расплава с амплитудой колебаний 25-70 мкм в течение 2-4 мин, т.е., совокупность указанных интерватьных значений параметров, позвол ет получать за более короткое врем  более однородные и стабильные по массе излучатели с более высокой концентрацией диоксида циркони  за три технологические операции, что и определ ет повышение точности определени  и производительности анализа, а также стойкости используемых стеклоуглеродных тиглей.

Ультразвукова  обработка расппава при соблюдении указанной совокупности параметров процесса оказывает глубокое воздействие на расплав(за счет увеличени  скорости массопереноса и одновременно диспергировани  (разрывани  изнутри) твердых частичек пробы), которое сохран етс  и после прекращени  действи  ультразвука , преп тству  процессам ликвации при застывании плава, что обуславливает гомогенность излучателей

Обоснование параметров проведени  анализа представлено габл. 1 -4.

Точность рентгенофлуоресцентнсгс определени  диоксида цир.сони  определ етс  правильностью и воспроизводимостью результатов анализа, Правильно ;ть полученных результатов подтверждена химическим методом анализа. Систематических расхождений между результатами диализа не обнаружено.

Воспроизводимость полученных результатов определени  диоксида циркони  характеризовали относительным стандартным отклонением Sr.

Температурный интервал 850-880° С выбираетс  на основании того, что использовать температуру ниже 850° С не представл етс  возможным, так как она близка к температуре плавлена  эвтектической смеси тетра- и обезвоженного метзбората лити  (1:4)-832° С и сплавлени  при такой температуре не происходит. Температуру выше 880° С использовать нельз , так как увеличиваетс  разбрызгивание и улетучивание плава, что ведет к потер м образца, а также разрушаютс  стеклоуглеродные тигли , что приводит к образованию пор и, следовательно , нестабильных по массе излучателей, в результате чего снижаетс  точность определени  диоксида циркони .

Соотношени  массы пробы к массе плавн  1:(4-5) выбираетс  на основании того , что при меньшем соотношении проба не

полностью раствор етс  и точность определени  снижаетс , а при большем соотноше снижение точности происходит за v..ie.Hмнени  величины аналитического сиг- 5 нала.

Врем  ультразвуковой обработки расплава 2-4 мин выбираетс  на основании того, что использовать врем  меньше двух минут не представл етс  возможным, так

0 как образец не успевает полностью раствор тьс , что значительно снижает точность определени  диоксида циркони . Продолжительность сплавлени  свыше четырех минут при ультразвуковой обработке расплава

5 нецелесообразна, так как за это врем  удаетс  получить однородный плав, а более длительна  ультразвукова  обработка расплава при высокой температуре снижает точность определени  диоксида циркони 

0 за счет того, что при длительном контакте волчовода с плавом плав загр зн етс  материалом волновода.

Амппитуда 25-70 мкм выбираетс  на основании того, что при амплитуде меньше 25

5 мкм плав не успевает растворитьс  в тече ние 2 мин, а повышение амплитуды колебаний снижает точность определени  диоксида циркони  в минеральном сырье и продуктах его переработки из-за частичного

0 разбрызгивани  плава.

На иертеже дана схема ультразвуковой установку дл  обработки аналитической пробы пои высоких температурах реализующей предлагаемый способ.

5Из схеме показаны магнитострикционный преобразователь 1 волновод 2, верхн   крышка 3, нагревательный элемент 4, тигель 5, плав 6 нижн   крышка 7.

Пример 1. Определение диоксида

0 циркони  в цирконовом концентрате.

Навеску цирконового концентрата массой 2 г помещали в стеклоуглеродный тигель с 10 г смеси дл  сплавлени , состо щей из тетрабората лити , обезвоженного метабо5 рата лити  и диоксида кремни  в соотношении 1 4:1. Стеклоуглеродный тигель 5 помещали в муфельную печь, нагретую до 860° С, опускали в плав 6 магнитострикци- онный преобразователь 1-излучатель ульт0 развуковых колебаний с титановым волноводом 2. Дл  возбуждени  ультразвуковых колебаний использовали ультразвуковой диспергатор УЗДН-2Т, работающий на частоте 22 кГц, мощностью 400 Вт и уста5 навливаемой амплитуде 50 мкм. Через три минуты извлекали волновод из плава и переливали его в стеклоуглеродную изложницу , Дл  ввода и вывода волновода в крышке 3 печи имеетс  отверстие При выводе врл- новода из плава часть его остаетс  на волноводе , однако при одинаковом способе выведени  волновода из плава, а именно одним движением, не выключа  генератора, часть плава, остающа с  к-а волноводе, одинакова и  вл етс  посто нной по массе. Ка- чибровку прибора проводили по образцам сравнени , которые готовили таким же способом , поэтому налипание сплава на волновод не ведет к снижению точности, так как учитываетс  при приготовлении образцов сравнени . После застывани  плава при комнатной температуре плав извлекали из изложницы и проводили измерение на полуавтоматическом рентгеновском спектроме- ре РУУ 1410/20. Анализ диоксида циркони  выполнен за следующие технологические операции: сплавление пргбы с плавнем при ультразвуковой обработке плава, выливание плава в изложницу и рентгенофлуорес- центное определение диоксида циркони .

Таким обоазом, предлагаемый способ по сравнению с известным обладает следующими преимуществами.

По сравнению с аналогом температура процесса сплавлени  уменьшени  на 250° С, соотношение массы пробы к массе плавн  уменьшено в 1,5 раза, длительность подготовки проРы уменьшена а 2,5 раза, число технологически операций уменьшено на одну. СовокупноеSL этих параметров приводит к гому, что точность определени  диоксида циркони  увеличилась в 2,3 раза, а производительность ачигш-за увеличилась в 3 раза ,

Claims (1)

1. По сравнению с известным устройством уменьшена температура процесса сплавлс ни  на 150-200° С, соотношение массы пробы к массе плавн  - в 4 раза, длительность подготовки пробы - в 12 раз, число технологических операций - на одну. Совокупность этих параметров приводит к тому, что точность результатов определени  диоксида циркони  увеличилась в 2 раза, производительность анслиза увеличилась в 12 раз, стойкость стеклоуглеродных тиглей - в 5 раз при отказе сг использовани  инертною газа , что снижает стоимость анализа. Формула изобретени  Способ определени  диоксида циркони  в минеральном сырье и продуктах его переработки, включающий сплавление навески пробы с плавнем, состо щим из смеси тетоабората лити , обезвоженного метаоо- рата лити  и диоксида кремни , вз тых в соотношении 1:4:1, з стеклоуглеродном тигле , получение стекловидного излучател  и рентгенофлуоресцентное определение диоксида циркони , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  диоксида циркони  и производительности анализа, процесс сплавлени  осуществл ют при температуре 850-880° С при наложении ультразвуковых колебаний с амплитудой 25-70 мкм в течение 2-4 мин при этом выбирают отношение массы наве- ск пробы к массе плавнр 1:(4-5)

   Таблица

   #

   ЈZZ/.

   /У77777

   LAwfe

   /

   7

   /

   J