Способ определения диоксида циркония в минеральном сырье и продуктах его переработки

 

Изобретение относится к области физического анализа веществ, в частности к рентгенофлуоресцентному анализу минерального сырья и продуктов его переработки. Цель изобретения - повышение точности опреДелениядиоксидациркония и производительности снализа. Способ состоит в сплавлении назески пробы с плавнем , состоящим из смеси тетрабората лития, обезвоженного метабората лития и диоксида кремния, взятых в соотношении 1:4 1, в стеклоуглеродном тигле, получении стекловидного излучателя и оентгенофлуоресцентном определении диоксида циркония . Процесс сплавления осуществляют при температуре 850-880° С при изложении ультразвуковых колебаний с амплитудой 25-70 мкм в течение 2-4 мин, массу навески пробы к мзссе плавня берут в соотношении 1:{4-5). 1 ил , 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rs>>s G 01 и 1/28, 23/223

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l(g (21) 4809990/25 (22) 12.02,90 (46) 07.12.91,Бюл. N 45 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" и

Московский институт стали и сплавов (72) Т.M, Малютина, Т. Ю.Алексеева, Ю.А.Карпов, И.Н.Каневский, Н.И.Савушкина, А.Г.Васильева и Н.M.ÄàBûäîâà (53) 539.1,03/.06 (088.8) (56) Эрхардт Х, Рентгенофлуоресцентчый анализ. Применение в заводских лабораториях. M.: Металлургия, 1985, с, 193 — 196.

Малютина T,М. и др. Рентгенофлуоресцентный анализ руд и концентратов редких металлов с изготовлением стекловидных излучателей в тиглях из стеклоуглерода.ЖАХ, XXXVlil, 12, 1983, с. 2137 — 2142..

Изобретение относится к области физического анализа веществ, в частности к рентгеноспектральному анализу минерального сырья и продуктов его переработки.

Анализ минерального сырья является сложной задачей из-за разнообразия состава этих объектов, высоких требований к точности определения элементов, трудности разложения объектов. Основная часть времени анализа затрачивается на подготовку, пробы, что существенно уменьшает производительность анализа, Почти все анализируемые образцы минерального сырья

„„Я2„„1696942 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИОКСИДА

ЦИРКОНИЯ В МИНЕРАЛЬНОМ СЫРЬЕ И

ПРОДУКТАХ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ (57) Изобретение относится к области физического à,àëèçà веществ, в частности к рентгенофлуоресцентному анализу минерального сырья и продуктов его переработки. Цель изобретения — повышение точности определения диоксида циркония и производительности снализа. Способ состоит в сплавлении навески пробы с плавнем, состоящим иэ смеси тетрабората лития, обезвоженного метабората лития и диоксида кремния, взятых в соотношении

1:4:1, в стеклоуглеродном тигле, получении стекловидного излучателя и рентгенофлуооесцентном определении диоксида циркония. Процесс сплавления осуществляют при температуре 850-880 С при наложенииультразвуковых колебаний с амплитуцой 25 — 70 мкм втечение 2 — 4 мин, массу навески пробы к массе плавня берут в соотношении 1:(4 — 5).

1 ил., 4 табл. являются многокомпонентными, Поэтому при высоких требованиях к точности анализа исследуемый материал анализируют после сплавления, так как кислотное растворение этих объектов затруднено или невозможно.

Известен способ определения диоксида циркония в цирконокорундовых огнеупорах и цирконовом сырье, заключающийся в том, что навеску образца сплавляют с тетраборатом лития в соотношении 1:7 в платиновом тигле B индукторе высокочастотного генератора в течение 10 мин при температуре

1596942 течение 2-4 мин, i >)

1200 С If мн<)гократ!13!л nо;<Вчивании тигля, :-.)атеги горячий план сливгк;т в приготовленную графитовую форму и с помощью прессштемпеля формуют в . 0Hk.èå таблетки, которые анализируют реь ггенофг>уоресцентнь!м методом, Недоста rf<ом этого способа является то, что с:плавление производят н до>рогостоя-!

Цем платиноВом тиГле !ри Вьlсокой те>ипе. ратуре с тетраборатом лития, при таких услОВиях платинОвь!6 тиГли pBBp)>øBfoòcÿ то приводит к повышению столмости анаГ иза и снижению 810 тОчнОсти эа с«ет загрязнения пробы м:;" ериала тигля, !<роме того, платиновые тигли хорошо смачиваются боратными планами, ITO затрудняет выливание плана в форму, !1гэи 1акой высокой температуре 50pBTHbl8 с fли заметHo летят, что снижает точность B:ал>лз«. )<0Tf, применение индукционного нагрева существенна уменьшает время сплавгения, однако исг ОльзОВание BblcÎI

Неудобство В работе предстэзляег необходимость многократно. о пока !ивания тигля в процессе сплавлен я, -Гго также HB дает существенного эффе:<та перемешивания.

Определение диоксида L1M! KoíNÿ да1-1Н>-.!!л способом роводи гс!! за 1етыре технологические операцли, сГlлаВлени6 >130) =! с ГглаВНЕМ, ВЫЛИВВНИ6 ПГIВВа В ФОРМУ, фОРМС ВаНИЕ пресс-штемпелем тонкой -..Bán зт(<и:/1 рентгеНОфЛУОPССЦ8НТНОB ОПPОДB!!BГINI= „.110KI NÄB циркония. лаиболее близким к Г>редпагаемому IIG техни -!6ско)1 cyLUHocTM Яв lrlBTI Я cf;0605 ОпредеГ!81!ил диоксида ц!Лркон ия Б кОн цент1>а гах и рудах, закл>ю !ающийся н том, Гго навеску образца тщательно 1)BcTIlpBIoт со смесью для сппанления, сос Гоящей ия !2В41..)7:LIB(g2 8110 =1:"- :1 при 00T>><1»енин массы пробь. к массе гглавня 1;20, и<";рено:ят в c .8K)f0) ãëBðoäffûé TNI Br ь N с! павля ст

В муфел ь ной п ечл в с маш ан нс>й B EIMi0 "фер>

Вэздуха и аргона при Гемпературе 1000—

1 050" С в течение 25 мин. По окончании сплавлэния план в IEINBBIoT в стеклоуглеро!):,Hóio изложницу, Приготовленный таким образом излучатель анализируют рен ггенофлоуресЦЕНТНЫМ MBTOEI, )Ì.

Недостатком этого способа ЯВГ! :.Bòcë наличие процедурь! растиран!1Я !)1зобц с ппавнем для получения ОднороднОГО излучателя, что

Влечет за собой потери образца т.е, снижает точность определения и понь!шает Длительность пробоподготовки, -ак как п ри меха HNiческо л исTMpBHNM пробы с; плавнBМ потери пробы невозможно то IHO Внести поправку

5 i 0

1 Г-", 20

:30

ГГ, ) в ход анализа, так как и проба, N гглавень находятся в виде мел кодисперсного f-Io>)oc»ка, поэтому при растирании они пылят, а также размазываются по ступке и пестику, велика вероятность случайных выбросов пробы. При таком способе навеску пробы надо переносить дважды; из тигля в ступку и из ступки в тигель, При выполнении всех этих операций велика возможнос Гь случайныхх и поэтому неучитываемьlх noTBpb.

Недостатком этого способа является также использование высокой .гемпературы сплавления, так как отсутствует какой-либо способ перемеш>лвания плана, а npN такой температуре план частично улетучивается.

Если учесть, что время, в течение которога план выдерживается при та!.ой температуре, значительно (25 мин), то потери за счет улетучивания тоже значлтельны, При такой температуре стеклоуглеродные тигли, в Ко- . торых производится сппанление, бь!стра Bbl горают и приходят В негодность за 4 — 5 ч работы, что повышает стоимость анализа.

При этом в тиглях при высокой температуре образуются ropbf, что увеличивает смачиваемость тигля расплавов, затрудняет ныливание расплава В изложницу и приводит K получению разных по массе излучателей, что снижает ГоfHocTb огределения диоксиД циркония. ..TBElMA ГгробоподгoTGBKM grfNтельна (1 ч 20 мин), «То уменьшает и рОизВОдитBльн ость а нал иза, <Г>лавл6нив проводят В смешанной атмосфере воздуха и

BproHB, что повышает стоимость анализа.

Сплавление пробьi и определенля диокслда цирконля поданному способу осуществляется за четыре технологическ18 операцил: растирание пробы с nr:авнем. сплавление пробы с плавнем, выливание плана н изгожн>и цу и рентгенофлуоресцентное on ределе;!NB диоксида циркония, 1 -.ЛЬЮ ИЗООРРТ> НИЯ ЯВЛЯ етгя ПОВЬ)Ш ние точности определения диоксида циркония и произВОдитBльносги аГ!ализа.

Цель изобре ения достигается за счет то о, что по способу определения диоксида циркония В минеральном cblpb6 л продуктах

iro переработки, включаю!дему сплэвление навески пробы с плавнем, состоящим из смеси тетрабората лития, обезноженного метабората лития и диоксида кремния (1:4;1), в стеклоуглеродном тигле, получение стекловидного излучателя и рентгенофггуоресцентное определение диоксида ци ркочия, процесс сплавления осуществляют В следующем режиме: температура 850-880 С, отношение массы навески пробы к массе плавня 1;(4-5) при наложении ультразвукоВых колебаний с BMnRNlудо>л 25--70 мкм в

Сущность способа заключается в том., чта установленный режим сплавления: температура 850 — 880 С, отношение массы пробы к массе плавня 1:(4 — 5) в сочетании с ул-..- звуковой обработкой расплава с амппи у- 5 дой колебаний 25 — 70 мкм в течение 2-4 мин, т.е., совокупность указанных интервальных значений параметров, позволяет получать за более короткое время более однородные и стабильные по массе излучатели с более IO высокой концентрацией диоксида циркания за три технологические операции, чта и vnределяет повышение точности определения и производительности анализа, а также стойкости используемых стеклоуглеродных 15 тиглей.

Ультразвуковая обработка расплава при соблюдении указанной совокупности параметров процесса оказывает глубокое воздействие на расплав (за счет увеличения 20 скорости массопереноса и одновременно диспергирования (разрывания изнутри) твердых частичек пробы), которое сохраняется и после прекращения действия ультразвука, препятствуя процессам ликвации при 25 застывании плава, что обуславливает гомогенность излучателей, Обоснование параметров проведения анализа представлено табл. 1 — 4.

Точность рентгенафлуоресцентнагс ап- 30 ределения диоксида циркания определяется правильностью и воспраизвад;«мастью результатов анализа, Правильна:;ть г«апученных результатов подтверждена хи -н, «вским методом анализа. Системати ески;; 35 расхождений между результатами аналлэа не обнаружено.

Воспроизводимость полученных результатов определения диоксида циркания характеризовали относительным стандарт- 40 ным отклонением Sr.

Темпера«урный интервал 850-880 С выбирается на основании того, чта использовать температуру ниже 850 С не представляется возможным, так как она близка 45 к температуре плавления эвтектическай смеси тетра- и абезваженнага метабарата лития (1;4) — 8320 С и сплавления при такой температуре не происходит. Температуру выше 880 С использовать нельзя, так как 50 увеличивается разбрызгивание и улетучивание плава, чта ведет к потерям образца, а также разрушаются стеклоугперадные тигли, что приводит к образованию пар и, следовательно, нестабильных па массе 55 излучателей, в результате чего снижается точность определения диоксида циркония.

Соотношения массы пробы к массе плавня 1:(4 — 5) выбирается на основании того, что при меньшем соотношении проба не паг.настью растворяется и точность определения снижается, а при большем соотноше

:- ии снижение точности происходит за счет еньшения величины аналитического сигнала.

Время ультразвуковой обработки расплава 2-4 мин выбирается на основании тога, что использовать время меньше двух минут не представляется возможным, так как образец не успевает полностью растворяться«, что значительно снижает точность определения диоксида циркония. Продолжительностьь сплавления свыше четырех минут —,ри ультразвуковой обработке расплава нецелесообразна. так как за это время удается получить однородный плав, а более длительная ультразвуковая обработка расплава при высокой температуре снижает точность определения диоксида циркония за счет того, «То при длительном контакте вап:«авода с ппавом плав загрязняется матео:.апсм волновада.

Амплитуда 25 — 70 мкм выбирается на оснсвании того, чта при амплитуде меньше 25 мкм глав не успевает раствориться в тече«ие 2 мин, а повышение амплитуды колебаний снижает точность определения дl" oêñl «äà цирка ния в минерал ь нам сырье и продуктах его переработки иэ-за частичного разбрызгивания ппава.

На чертеже дана схема ультразвуковой устанавкл дпя обработки аналитической арабы пр..< высоких температурах реализую;;.й предлагаемый способ.

На схеме показаны магнитастрикционный преобразователь 1, валнавод 2, верхн> я крышка 3, нагревательный элемент 4, —:игапь 5, плав 6, нижняя крышка 7.

Пример 1. Определение диоксида циркания в цирканавам концентрате, Навеску цирканаваго концентрата массой 2 г помещали в стеклауглерадный тигель с 10 г смеси дпя сппавления, состоящей из тетрабарата пития, абеэваженнаго метабората лития и диоксида кремния в соотношении 1:4:1. Стекпоуглеродный тигель 5 помещали в муфельную печь, нагретую до

860" С, опускали в ппав 6 магнитострикцианный преобразователь 1-излучатель ультразвуковых колебаний с титановым валнавадом 2, Дпя возбуждения ультразвуKoBblx колебаний испольэовали ультразвуковой диспергатар УЗДН-2Т, работающий на частоте 22 кгц, мощностью 400 Вт и устанавливаемой амплитуде 50 мкм. Через три минуты извлекали валнавад иэ плава и перепивали ега в стеклаугперадную изложницу. Для ввода и вывода валновода в крышке

3 печл имеется отверстие. При выводе валнавада из плава часть ега остается на вал1696942

i6qg tfg1

Гемпеаатуря, "С

Й)нцеитрация С+ с, /(>

1 .1 5-1 2

0,024

G,004

62,2:+. 0,2

860

62,2+ 0,2

0,004

6 ) 2+ 02

) 62,3 03

О. 006 новаде, однако г.ри одинаковом способе

Выведения Валнавода из лава, а именно одним дви?кением, fte выключа)т генератора, часть Г)лявз, ocTBtoùýt)c-. . н. : волнаВаде, ОдинзкаВЯ и является постое)ннай по Массе Калибровку прибора проводили по образцам с1)явнения, которые гот.)вили таким ?ке способам, Г)азтаму налит|ание спг.явя ня ВалнаВад не ведет к сниженик) ) О"!насти. ".3K KBK учитывается при приготовлении образцов саавнения. Пасла застывания плана при комнатной температуре пляв извлекали из изложницы и проводили измерение ня полу" азтомятическам рентгеновском спек .ромере РУУ 1410/20. Анализ диоксида циркания выполнен за следующие технологические операции: сплавление пробы с ппавнем при ультрязвукаВои абраг а "ке пляВя Выливя ние плава В и.эла?кницу и ренттенофлуорес)) ентнае определение диоксида циркания.

Таким Образом, предлягяемь.и способ

Га с "ЯВнению с изВестным аблЯДЯет следук) щими преимуществами, По сравнению с аналогам текч)ерягуря г с процесса сплавления уменьшения на 350 С. (,ОотнашРчие M3ccb! пробы к массе пляв .3r уменьшена В 1,5 разя, длитель;- ас Гь падга, азки проб)ы 1% еньшена в 2,5 раза, числа техt!0 itOrM«RC tlirt „ь т съРЯВ Ий 1 МЕ!, l,!НР(... 3 г)Д д

<.Г1вйк1>пчаст1 эти . г -.!jç -ff toòj)!)!) ГР)ивадит аму, чта та i!! Ость ап педеле,.! off диоксида

ЫИОКОНИЯ УBЕ.! ИЧИЛЯ Са В л „: Р 839, 8 . РОИЗг . l3Li та Ib ">oC-;:„, Р! ",Пи.fc р".ЛИ )НЛ.), .(я

По сравнению с известным устройства уменьшена температура процесса оплавления на 150 — 200 С, соотношение мяс ы робы к массе плавня — в 4 раза, длительность

5 подготовки пробы — в 12 раз, числа технологических операций — на одну. Совокупность этих параметров приводит к тому, что точность результатов определения диоксида циркания увеличилась в 2 раза, производи .) тельность ян,. иза увеличилясь В 12 раз, стойкость сте;;.лаугперадных тиглей — В 5 раз при отказе с, использования инертнага гя3а, что сни?кяе Г стоимость анализа.

Формула изобретения

15 Способ определения диоксида циркония в минеральном сырье и продуктах его переработки, включаюГций сплавление наВески пробы с плавнем, састаяьц ) и3смеси тетрабората лития, абезва :еннаго мегаба20 рата лития и диок"идя кремния, взятых В соотношении 1.4:1, В стеклоуглероднам тигле, получение стекловидного излучателя и рентгенафлуаресцентное ог ределение диоксида циркания. а т л и ч à ю шийся тем, 25 что, с целью повышения точности определения диоксида циркания и производительнос r,t анализа, процесс сплавления осуществляю; при температуре 850 — 880 С и ри нала?кении ультразвуковых калебЯний с, t,"I амплитудой 25 — 70 мкм В течение 2-4 мин п;эи зтам Выг;ирак)т отношение массы нявеск, пробы к массе ппавня 1:(4-5), 10

Таблица2

ТаблицаЗ

Таблица4

1 696942

Составитель Л.Торопова

Редактор Л.Гратилло Техред М.Моогентал Корректор Н Король

Заказ 4300 Тираж Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101