Способ пробоподготовки к рентгенофлоуресцентному анализу

 

Изобретение относится к первичной пробоподготовке веществ к рентгенофлуоресцентному анализу в системах автоматизированного аналитического контроля технологических процессов при переработке калийного и других видов сырья. Целью изобретения является повьшение точности и оперативности контроля полного состава суспензий. Поставленная цель достигается путем разделения суспензий на жидкую и влажную твердую фазы с последующим смешением жидкой фазы с 10-12 мас.% дисперсионной среды, влажной твердой фазы без предварительной сушки с 12- 25 мас.% адсорбента и изготовления излучателей к рентгеноспектральному анализатору, по показаниям которого рассчитываются составы суспензий и составляющих их жидких и истинно твердых фаз. Если же суспензии содержат в твердой фазе более 20 мас.% галопилитовых веществ, к смеси твердой фазы и аэросила добавляют борную кислоту, взятых в соотношении борная кислота : аэросил 0,5-1:1, 1 з.п. ф-лы, 2 табл. с iS (Л

СОНИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 3 1/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3915235/23-26 (22) 17.06.85 (46) 23.04.87. Бюл. Р 15 (71) Калушский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургии, Стебниковскнй калийный завод и Производственное объединение "ллорвинил" им.60-ле" тия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Л.Н.Матийко, M.M.Áîéêîâè÷, Г.П.Романюк, И.И.Ковалишин, Л.Г.Пришляк и В.И.Попова (53) 543. 053 (088. 8) (54) СПОСОБ ПРОБОПОДГОТОВКИ К РЕНТГЕНО@ЛУОРЕСЦЕНТНОИУ АНАЛИЗУ (57) Изобретение относится к первичной пробоподготовке веществ к рентгенофлуоресцентному аналнзув системах автоматизированного аналитического контроля технологическихпроцессов при

«„ЯО„„ИОИЫ А1 пер ер або тке калийно го и других видов сырья. Целью изобретения является повышение точности и оперативности контроля полного состава суспензий.

Поставленная цель достигается путем разделения суспензий на жидкую и влажную твердую фазы с последующим смешением жидкой фазы с 10-12 мас.Ж дисперсионной среды, влажной твердой фазы без предварительной сушки с 1225 мас.% адсорбента и изготовления излучателей к рентгеноспектральному анализатору, по показаниям которого I рассчитываются составы суспензий и составляющих их жидких и истинно твердых фаз. Если же суспензии содержат в твердой фазе более 20 мас.Ж галопилитовых веществ, к смеси твердой фазы и азросила добавляют борную кислоту, взятых в соотношении борная кислота : аэросил 0 5-1:1. 1 з,п. ф-лы, 2 табл.

1 130

Изобретение относится к первичной пробоподготовке веществ, в частности к рентгенофлуоресцентному анализу

его элементарного состава, и может быть использовано в системах автоматизированного аналитического контроля технологических процессов производства калийных минеральных удобрений, а также в химической, металлургической и горно-рудной промышленности.

Цель изобретения — сокращение времени анализа полного состава суспензий и повышение точности его контроля за счет улучшения представительности пробы.

В предлагаемом способе жидкая фаза смешивается с 10-12% дистиплирован ной воды, а влажная твердая фаза с 12-25Х аэросила.

Так как жидкая фаза глинисто-солевых суспензий калийных обогатительных фабрик представляет собой водный раствор в основном хлоридов натрия и калия, то в качестве дисперсионной среды для разбавления жидкой фазы может использоваться дистиллированная вода.

В табл.I показана точность определения состава жидкой фазы суспензии на рентгенофлуоресцентном анализаторе при разных добавках дистиллированной воды.

Разбавление жидкой фазы дисперсионной средой исключает кристаллизацию солей из пробы в процессе определения состава, что значительно повышает точность анализа. Количество дисперсионной среды для разбавления жидкой фазы, составляющие 10-12Х массы анализируемой пробы, рассчитано из диаграмм растворимости солей и обеспечивает отсутствие кристаллизации в интервале возможного изменения температуры в процессе первичной пробоподготовки, транспортировки и анализа, смешение жидкой фазы с дистиллированной водой в количестве до

10 мас.X не обеспечивает полного отсутствия кристаллизации солей"из раствора и ошибки определения состава таких проб на рентгенофлуоресцентном анализаторе будут значительными. Разбавление -жидкой фазы дистиллированной водой в количестве, превьппающем 12 мас.Х, является нецелесообразным, так как концентрация элементов, содержащихся в раствор», уменыпается, а погрешность опредепе15

55 щества с высокоразвитой поверхностью и минимально возможным насыпным весом с целью наименьшего разубоживания опробуемого вещества с хорошей усредняемостью с подконтрольным веществом, характеризующиеся низкой стоимостью и доступностью. Из исследованных веществ, отвечающих этим требованиям: крахмал, отмытый нерастворимый остаток, двуокись кремния (аэросил), в количестве адсорбента был выбран аэросил, так как использование с этой целью крахмала и нерастворимого в воде остатка руды приводит к затруднениям при последующем прессовании излучателей из приготовленных смесей. Таблетки или совсем не прессовались, ипи были непригодны для определения состава проб на рентгенофлуоресцентном анализаторе.

В табл,2 приведены результаты определения содержания элементов в пробах твердой фазы суспензии после добавки к ней разных количеств аэросила, полученные расчетным путем при разубоживании и на рентгенофлуоресцентном анализаторе, а также погрешности результатов рентгеновского анализа относительно расчетных значений соответствующих элементов в пробах.

Как видно из табл.2, при добавке к подконтрольному веществу до12 мас.X адсорбента результаты рентгенофлуоресцентного анализа содержания элементов в пробе занижены из-за потери жидкой фазы и растворенных в ней компонентов при прессовании излучателей.

При добавке к влажному твердому

12-25 мас.% аэросила вся жидкая фа3а поглощается адсорбентом, а погрешность определения содержания элементо» в этом случае лежит в области допустимых погрешностей для определения их содержания соответственно увеличивается.

Замена высушивания твердого в сушильных шкафах под вакуумом или в

СВЧ-аппаратуре адсорбированием дисперсионной среды предотвращает случайное перераспределение элементов в жидкой и твердой фазах, что приводит к искажению составов.

В качестве адсорбента для поглощения из влажного твердого остаточной жидкости могут использоваться не содержащие подконтрольных элементов ве1305559 4

55 ния состава веществ рентгенофлуоресцентным методом.

Добавка во влажную твердую фазу больше 25 мас.7 аэросила приводит к ухудшению представительности пробы и образованию на поверхности излучателей при их прессовании агрегатов белого цвета. При определении состава таких проб на рентгенофлуоресцентном анализаторе возникает эффект экранирования аэросилом определяемых компонентов, из-за чего .результаты по определению содержания элементов занижены, а погрешности их определения, как видно из табл.2, увеличены.

Таким образом, установлено, что для поглощения жидкости из влажного твердого суспензии, необходимо добавить к нему 12-25 мас.7 аэросила.

Твердые фазы глинисто-солевых суспензий, содержащие более 20 мас.7. нерастворимых галопилитовых веществ (илов), имеют свойство (что объясняется структурой галопилитовых веществ), поглощать воду и отдавать ее под давлением. При прессовании излучателей к рентгенофлуоресцентному анализу из твердой фазы суспензий, содержащих более 207 илов, приходит выделение содержащейся в галопилитовом веществе жидкой фазы. Поэтому к влажной твердой фазе таких суспензий предлагается, кроме 12-25 мас.l адсорбента для поглощения жидкости из твердого, добавлять инертный кристаллоноситель, укрепляющий -структуру галопилитового вещества и не позволяющий жидкой фазе вытесняться из подконтрольного вещества при прессовании из него излучателей.

Учитывая невысокую стоимость и доступность, в качестве инертного кристаллоносителя выбрана борная кислота.

Технически способ легко реализуется с помощью автоматизированной системы аналитического контроля состава промьппленных суспензий путем автоматизированного представительного пробоотбора суспензий из потока, скоростного разделения суспенэий путем фильтрования ее на жидкую и влажную твердую фазы, отбора определенных количеств жидкой и твердой фаз и помещения их в специальные кюветы, содержащие необходимые взвешенные количества дисперсионной среды для разбавления жидкости и адсорбента или

35 адсорбента и кристаллоносителя, длясмешения с влажным твердым. Например, отфильтрованную жидкую фазу в количестве 50 г помещают в кювету, содержащую 5 г дистиллированной воды (из диапазона 10-12 мас.7 от веса жидкости), а 50 г влажного твердого помещают в кювету с 1О г (из диапазона 12-25 мас.7. от веса пробы) аэросила или, если твердая фаза содержит более 207 галопилитовых веществ, — в кювету с 1О г аэросила и, например, с 7 r (из диапазона 0,5-1 доли ед. от веса адсорбента) борной кислоты.

Затем капсулы с кюветами с помощью автоматизированного прободоставочного комплекса доставляют к месту проведения рентгенофлуоресцентного анализа. Из доставленных взвешенных в смеси проб изготовляют излучатели для рентгенофлуоресцентного анализатора: из жидкости — прямым дозированием объема на диск фильтровальной бумаги, а из твердого — путем прессования на гидропрессах предварительно измельченной и усредненной пробы.

На экспресс-анализаторе определяются интенсивности излучения компонентов, содержащихся в пробах, на основании которых, а также по информации о массах смешения с помощью ЭВМ по специальному алгоритму рассчитываются полные составы суспензий, их жидких и истинно твердых фаз °

В указанном диапазоне дозировок анализируемых солевых, глинисто-солевых и глинистых суспензий калийных производств, адсорбента и кристаллоносителя полученные смеси после усреднения надежно прессуются, тогда как за их пределами наблюдается либо выделение жидкой фазы иэ смеси (добавка В О,. ниже 12 мас.7 и Н, ВО> ниже 0,5 доли ед.), либо плохое усреднение проб и возникновение эффекта экранирования добавками определяемых компонентов (добавка Si0< выше 25 мас.7. и Н ВСз более .1,0 доли ед.). Кроме того, наименьшее количество добавок к анализируемым суспензиям обуславливается требованием минимально возможного их разубоживания, что соответственно повышает точность рентгенофлу-. оресцентного анализа смеси.

Предложенный способ может найти широкое применение как на калийных, так и на других обогатительных фаб5 1305559 6 риках, а также в химической промыш- ти проб, после разделения жидкую фаленности, например на содовых заво- зу разбавляют дистиллированной водой дах. в количестве !0-12 мас.%, а твердую фазу смешивают с аэросилом в колиФ о р м у л а и з о б р е т е н и я честве 12-25 мас.l.

l. Способ пробоподготовки к рентгенофлуоресцентному анализу элементарного состава суспензий, включающий разделение суспензии путем ско- 10 ростной фильтрации на жидкую и твердые фазы, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени анализа и повышения представительнос2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью ускорения разделения суспензий, содержащих более 20 мас.Ж галопилитовых веществ, к смеси твердой фазы с аэросилом добавляют борную кислоту, взятых в соотношении барная кислота аэросил (0,5†- 1):I.

Т а блица 1

Добавка дистиллированной воды, 7.

Определяемый элемент

Содержание эле" мента, Ж

Содержание элемента, %

Относительная

Содержание элеента, %.

Относительная погрешность погреш рассчи- получентанное ное на

РСФА ассчи- получентанное ное на

РСФА рассчи- получентанное ное на

РСФА ность определения,% определения,%

4,030

2,600

4,061 0,02 4,03

4,10 4,049

2,620 0

0 0

2,59

4,139 0,02 4,10

14,43 13,852 4,01 14,30 14,302 0,01 14,17

0,45 4,65

4,650 0

4,60

4,69 4,669

so, 70,228 0,03 70,51

69,97 69,951 0,03 70,23

Н 20

0 0

0 0

Н.О.

Mg 2,64 2,629

Са 0 0

Na 4,17 3,588

l,24 4,06

0,42 2,62

0 0 !

3,96 4,14

4,100

14,173

4,599

70,510

1305559

Продолжение табл.!

Добавка дистилированной воды, X

Содержание элемента, %

Относительная

Содержание элемента, X

Относительная

Относительная элемент погрешность погреш ность погрев ность рассчи- опреде- . танное ленное на РСФА рассчи- опредетанное ленное на РСФА определения, % определения,X определения,X

Ф

0 3,99 3,989 0,02

0,03 2,57 2,570 0

3,96

3,965

0,13 л+

М8

2,55 2,549

0,24

Са

О 0

Na

0 4,06 4,06) 0,02

0,02 14,04 14,040 О

0,02 4,56 4,560 О

4,03

4,036

0,15

13,92 !3,935 0,11

4,52

4,516

0,09

804

0 70,78 70,770 0 01

7l,О3 71,033 0,01

Нао

0 0

Н.О.

Таблица 2

Добавка аэросила, Х, к искодному весу пробы

Определяе мый

18,5 эле-, мент

Содержание эле" мента, X

Отно сите

Содержание элемента, %

Относительная одержание злеента, % погрешность рассчитанное ассчи-. анное рассчитанное

6,05 5,907

5,671

2,36 6,00 6,001 0,02 5,67

3 14 3 049 2 90 3 12 3 120 0

2,940

2,94

0,79

О 0,75

0,80

0,80

0 . 0,79

Ыа

10,63 10,477 1,44 10,53

20,59 20,092 2,42 20,41

10,528 0,02 9, 95

20,413 0,01 19,29

l 6,08 15,9) 8 1,01 15,93 5,931 0,(!1 15,06 ) 5,06

S04

Опре деля емый полученное на

РСФА ная погре ность опред ления

Х полученное на

РСФА определения, X полученное на

РСФА

0,750

9,947

l9 292

1305559!

Продолжение табл.2

Добавка аэросила, %, к исходному весу пробы

18,5 эле мент

Содержание элемента, %

Содержание элемента, Х

Содержание элемента, %

Относительная

Относитель погреш ность ная рассчитанное рассчитанное полученное на ,РСФА рассчитанное погреш ность определения, %

21,30

I I 50

9,91 9,910

21,10

Н О

19,95

10,78

15,61 15,610

Н. О.!

1,40

О 10,72 !0,720 О

$101

Продолжение табл.2

Определяемый

Добавка аэросила, %, к исходному весу пробы

26 элемент

Содержание элемента, %

Содержание элемента, %

Относительная потноси ельная греш сть рассчитанное рассчи— танное грешность редения, определения, определения, %

5, 206

0,02 5,38 5,379 0,02

О 2,79 2,790 О

5 33

2,33

2,77 2,689

2,92

О 71 О 710 О

0,70

1,14

Via

9,36

0,03 9,44 9,440 0

1,36

18,14 17,879 1,44

0,01 18,28 18,282 0,01

О

14,28 14,281 0,01

14,16 14,015 1,02

Н 0

Н.О.

Si0

20, 00 20,00 О

20,63 20,63 О

ВНИИПИ Заказ 142lj40 Тираж 777 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ОпределяемыП опреде пения, %

18,90

10,22 полученное на

РСФА полученное на

РСФА

Относительная по грешность

18,77

10,14 полученное на

РСФА

0,692

9,233 полученное на

РСФА