СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕНИЯ В МОЛИБДЕНСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛАХ МЕТОДОМ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ Российский патент 2012 года по МПК G01N31/00 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения рения в медно-молибденовых и молибденовых концентратах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой.

Известен способ определения рения и рения в присутствии молибдена методом инверсионной вольтамперометрии, включающий перевод рения из пробы в раствор, накопление рения на импрегнированном графитовом электроде в перемешиваемом растворе в течение 120-150 с при потенциалах электролиза (-0,7÷-1,0) В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода на фоне 1 М HNO₃ с добавлением 0,1 г KNO₃ с последующим анодным растворением сконцентрированного на электроде осадка, регистрацией анодных пиков в накопительном режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 30-50 мВ/с и определение концентрации рения по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,150-0,250 В методом добавок аттестованных смесей (патент РФ №2241983, МПК G01N 27/48, опубл. 10.12.2004).

Недостатком способа является недостаточно высокая точность определения, обусловленная мешающим влиянием некоторых ионов металлов (ионы Mo, W, Cu, Ag, Au), занимающих на шкале стандартных потенциалов положение выше, чем перренат-ион. Для устранения влияния этих более электроположительных компонентов предлагается прибегать к дополнительным процедурам, например, сорбционному концентрированию перренат-ионов с последующим элюированием, что увеличивает время анализа.

Известен способ определения микроколичеств рения в медно-сульфидных образцах, включающий смешивание навески образца с пероксидом натрия и содой, сплавление, выщелачивание плава водой, кипячение для удаления избытка пероксида водорода, отделение осадка фильтрованием, экстракцию рения из раствора ацетоном и определение рения регистрацией спектров растворов атомно-эмиссионным методом с индукционно-связанной плазмой (Заводская лаборатория, 1990, т.56, №12, с.10-12).

Недостатком способа является сложность его осуществления, обусловленная необходимостью проведения процедуры отделения рения от мешающих элементов матрицы экстракцией ацетоном.

Известен способ определения рения в медных, медно-молибденовых и молибденовых рудах и концентратах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, включающий смешивание исходной пробы с пероксидом натрия, плавление смеси при 800°С, перевод рения в раствор в виде перренат-ионов путем выщелачивания плава водой при нагревании, отделение раствора фильтрацией, последующее выделение из фильтрата молибдена осаждением хлоридом бария или азотнокислым кальцием в виде молибдата кальция или бария в щелочной среде и проведение измерений на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой при длине волны 221,426 нм и 227,525 нм (Аналитическая химия - новые методы и возможности: Съезд аналитиков России и Школа молодых ученых, Москва, 26-30 апр., 2010: Тезисы докладов. М.: МИСиС, 2010, с.106).

Недостатками способа являются:

- недостаточно высокая точность определения, обусловленная наложением линий сопутствующих рению элементов в пробах (в частности, кальция) на линию рения 227,525 нм и заниженным аналитическим сигналом рения, связанным с сильным ионизационным влиянием натрия, входящего в состав пероксида натрия, используемого в процессе разложения проб;

- длительное время определения рения, связанное с проведением дополнительной операции - отделения молибдена путем осаждения с хлоридом бария или азотнокислым кальцием.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является принятый за прототип способ определения рения в медных рудах и продуктах их обогащения атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой, включающий смешивание навески пробы с двухкратным избытком оксида магния, спекание смеси при 650°C в течение 40 минут, выщелачивание спека смесью воды и пероксида водорода, взятых в соотношении 10:1, отделение раствора фильтрацией, распыление фильтрата в плазму и измерение излучения рения при длине волны 221,426 нм (Заводская лаборатория, 1990, т.56, №12, с.8-10).

Недостатком способа при использовании его для определения рения в молибденсодержащих материалах является недостаточно высокая точность определения рения из-за неполного его извлечения в раствор из пробы, а также из-за наложения на линию рения (221,426 нм) линии молибдена (221,425 нм) при измерении.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности определения рения за счет полного извлечения его в раствор из пробы и исключения влияния мешающих элементов.

Указанный результат достигается тем, что в способе определения рения в молибденсодержащих материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, включающем смешивание анализируемой пробы с оксидом магния в соотношении 1:2, термообработку смеси путем спекания, выщелачивание спека водой с пероксидом водорода при нагревании с получением раствора, содержащего перренат-ионы, отделение раствора фильтрацией и проведение измерений интенсивности излучения на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, согласно изобретению на смешивание дополнительно подают окислительные добавки солей щелочных металлов в соотношении проба : окислительная добавка 1:2, полученную смесь нагревают в диапазоне температур 300-750°C и выдерживают в течение 20 минут, а интенсивность излучения измеряют при длине волны 197,248 нм.

При этом в качестве окислительной добавки солей щелочных металлов используют пиросульфат калия или нитрат натрия.

Присутствие окислительных добавок солей щелочных металлов (пиросульфата калия либо нитрата натрия) с оксидом магния интенсифицирует процесс вскрытия пробы при спекании за счет генерации кислорода, что приводит к увеличению степени извлечения рения из спека в раствор при последующем выщелачивании. Наилучшие результаты обеспечиваются при внесении окислительных добавок в соотношении 1:2 к анализируемой пробе, при соотношении меньше 2 не обеспечивается полнота вскрытия пробы и, соответственно, недостаточно полное извлечение рения в раствор приводит к занижению результатов измерений. Увеличение соотношения более 2,0 является нецелесообразным, так как приводит к повышению количества щелочных металлов в растворе и усилению их ионизационного влияния при регистрации интенсивности атомно-эмиссионной линии рения при 197,248 нм, что снижает точность определения рения.

Нагревание смеси начинают с 300°C для избегания бурного плавления окислительных добавок и для равномерного выделения генерируемого окислительными добавками кислорода в смеси. Спекание заканчивают при 750°C, выдерживая смесь при этой температуре 20 минут, что достаточно для спекания навески пробы с оксидом магния.

Использование длины волны 197,248 нм позволяет исключить влияние молибдена и кальция при измерении эмиссии рения на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой и обеспечивает получение точного и достоверного результата при определении рения в медно-молибденовых и молибденовых концентратах.

Заявленный способ определения рения прошел испытания в лабораторных условиях на государственных стандартных образцах молибденовых концентратов руды медно-молибденовой ГСО 5910-91 (СО состава чернового молибденового концентрата руды медно-молибденовой), ГСО 5914-91 (СО состава молибденового концентрата руды медно-молибденовой), ГСО 2891-84 (СО состава концентрата медного).

Пример. Смешивали 0,5 г молибденового или медно-молибденового концентрата с 1 г оксида магния (соотношение 1:2) и 1 г пиросульфата калия или нитрата натрия (соотношение 1:2) в фарфоровом тигле, далее смесь нагревали при температуре от 300°C до 750°C и выдерживали при спекании в течение 20 минут. Спек выщелачивали при нагревании в смеси 30 см³ и 3 см³ пероксида водорода, кипятили в течение 10 минут, затем полученную смесь фильтровали через фильтр «синяя лента» с отбрасыванием осадка, фильтрат подкисляли азотной кислотой, переводили на конечный объем 100,0 см³ и анализировали на атомно-эмиссионном спектрометре при длине волны 197,248 нм. Диапазон определяемых концентраций ионов рения (VII) от 0.0010 до 0.0400 мас.%.

Результаты опытов по определению рения известным и предлагаемым способами приведены в таблице.

Основными преимуществами предлагаемого способа перед другими являются: отсутствие дополнительных стадий пробоподготовки пробы (например, экстракции, что в свою очередь исключает работу с токсичными органическими растворителями); интенсификация процесса и увеличение степени извлечения рения из образцов в связи с добавлением окислительных добавок при спекании.

Изобретение относится к аналитической химии применительно к медно-молибденовым и молибденовым концентратам. Способ включает смешивание анализируемой пробы с оксидом магния в соотношении 1:2, термообработку смеси путем спекания, выщелачивание спека водой с пероксидом водорода при нагревании с получением раствора, содержащего перренат-ионы, отделение раствора фильтрацией и проведение измерений интенсивности излучения на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, причем на смешивание дополнительно подают окислительные добавки солей щелочных металлов в соотношении проба : окислительная добавка 1:2, полученную смесь нагревают в диапазоне температур 300-750°С и выдерживают в течение 20 минут, а интенсивность излучения измеряют при длине волны 197,248 нм. При этом в качестве окислительной добавки солей щелочных металлов используют пиросульфат калия или нитрат натрия. Достигается повышение точности анализа. 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

1. Способ определения рения в молибденсодержащих материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, включающий смешивание анализируемой пробы с оксидом магния в соотношении 1:2, термообработку смеси путем спекания, выщелачивание спека водой с пероксидом водорода при нагревании с получением раствора, содержащего перренат-ионы, отделение раствора фильтрацией и проведение измерений интенсивности излучения на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, отличающийся тем, что на смешивание дополнительно подают окислительные добавки солей щелочных металлов в соотношении проба:окислительная добавка 1:2, полученную смесь нагревают в диапазоне температур 300-750°С и выдерживают в течение 20 мин, а интенсивность излучения измеряют при длине волны 197,248 нм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислительной добавки солей щелочных металлов используют пиросульфат калия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислительной добавки солей щелочных металлов используют нитрат натрия.