Способ подготовки образцов для многокомпонентного рентгеноспектрального анализа серосодержащих материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N23/22 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам рентгено- спектрального анализа, и может быть использовано для приготовления образцов серосодержащих материалов при рентгено- спектральном анализе промышленных и природных объектов.

Цель изобретения - повышение точности анализа, Согласно способу по изобретению спеканию подвергают образец, сформированный от последовательной подачи марганцовокислого калия в соотношении к навеске анализируемого материала (мас.%)(8-12):10, смеси карбоната натрия с окисью магния в соотношении к навеске (мас.%)(19-23):(12-16):10. смеси карбоната натрия с окисью магния и анализируемым материалом в соотношении (мас.%)

(16-20):(10-14):10 смеси карбоната натрия с окисью магния в соотношении к навеске (мас.%) (19-23):(12-16):Ю а спекание проводят при 800-900°С в течение 40-50 мин.

В результате проведенных исследова- ний было обнаружено, что спекание анализируемого образца со смесью указанного состава при приведенных режимах с последующим измельчением и прессованием позволяет получить пригодный (гомогенный, с ровной и гладкой поверхностью) образец для рентгеноспектрального анализа серосодержащих образцов без потери серы и других элементов.

При этом было установлено, что суще- ственно важным моментом в процессе приготовления образца для многокомпонентного рентгеноспектрального анализа серосодержащего материала является впервые установленная определенная по- следовательность формирования образца для последующего спекания.

Помещение на дно тигля марганцовокислого калия позволяет легко отделить от стенок тигля образующийся спек и предот- вратить механические потери пробы.

Перемешивание пробы с карбонатом натрия и окисью магния увеличивает площадь химического взаимодействия между ними.

Послойное расположение указанной смеси карбоната натрия и окиси магния с анализируемой пробой между ними теми же карбонатом натрия и окисью магния позволяет полностью предотвратить потерю се- ры, так как нет открытой поверхности пробы, с которой могла бы улетучиться сера.

Предложенное соотношение между карбонатом натрия и окисью магния играет также немаловажную роль. Нарушение ус- тановленных соотношений приводит к заниженным результатам.

В данном случае в результате термообработки образуется сложное комплексное соединение, в котором сера, в какой бы фор- ме она ни была, окисляется до сульфатной и удерживается в образце полностью благодаря предложенной последовательной подаче смеси в тигель. Таким образом, это позволяет получить представительный об- разецдля последующего анализа. Исследования состава данного соединения и химизм процесса в задачу данной работы не входили. Но тем не менее было отмечено, что удается устранить влияние формы сое- динения элементов и гранулометрического состава анализируемой пробы на рентгено- флуоресцентное излучение.

Термическая обработка при 800 900°С с выдержкой 40-50 мин, измельчение остывшего спека в вибромельнице с добавлением гидрокристаллитов целлюлозы в течение трех минут и прессовании под давлением 10-15 кН позволяет получить гомогенный образец с ровной, гладкой поверхностью, пригодной для рентгеноспектрального анализа, диаметром 40 мм и высотой 2 мм.

Пример практической реализации способа.

Предварительно к спеканию готовят смесь карбоната натрия, прокаленного при Т 400°С, и окиси магния в соотношении 3:2. Для спекания используют конусообразный корундовый тигель, Нижний диаметр тигля 17 мм, верхний 30 мм, глубина 24 мм, толщина стенок тигля 1,2 мм.

В тигель слоями помещают спекаемую смесь в следующей последовательности: 1-й слой - 0,2 г марганцовокислого калия, 2-й слой - 0,7 г смеси карбоната натрия с окисью магния, 3-й слой - 0,6 г пробы, смешанные с 0,6 г смеси карбоната натрия с окисью магния, 4чй слой - 0,7 г смеси карбоната натрия с окисью магния.

Тигель со смесью ставится в муфель при комнатной температуре, при достижении температуры 850°С выдерживается при ней 45 мин. Затем тигель со спеком вытаскивается из муфеля и ставится на воздухе для остывания до комнатной температуры. Спек извлекают из тигля, к нему добавляют 2 г гидрокристаллитов целлюлозы в качестве связующего, все перемешивается в вибромельнице в течение трех минут, затем прессуется под давлением 100-150 кПа. Полученный образец помещается в рентге- нофлуоресцентный спектрометр СРМ-20М с прободержателем диаметром 40 мм. Проводятся измерения и расчет содержания серы и других элементов в анализируемой пробе.

В таблице 1 приведены результаты влияния последовательности компонентов, подаваемых в тигель, на результаты рентгеноспектрального анализа.

Во всех трех случаях на дон тигля помещалось 0,2 г марганцовокислого калия. Спекаемая смесь из тиглей извлекалась одинаково хорошо.

В первом случае смесь карбоната натрия и смеси магния с пробой тщательно перемешивают и помещают вторым слоем в тигель. В этом случае в процессе нагревания часть серы с поверхности смеси переходит в газообразное состояние и происходит значительная потеря серы.

Во втором случае на марганцовокислый калий помещают между слоями смеси карбоната натрия и окиси магния пробу. Из-за ограниченной поверхности взаимодействия

пробы со спекаемой смесью происходит потеря серы, по всей видимости из-за раз- балансированности скоростей газообразования серы и реакции ее взаимодействия со смесью.

В третьем случае на слой марганцовокислого калия помещают между слоями смеси карбоната натрия и окиси магния слой пробы, тщательно перемешанный со смесью опять же карбоната натрия и окиси магния.

В этом случае потери серы не происходит, и данная последовательность слоев в тигле при спекании наиболее оптимальна.

В табл. 2 приведены результаты влияния количественного состава последовательно подаваемой смеси в тигель для спекания на результаты рентгеноспект- рального анализа серы. Полученные данные показывают, что оптимальные результаты определения серы получаются при соотношениях в слоях: 1-й слой марганцовокислого калия к навеске анализируемого материала (8-12):10, 2-й слой смеси карбоната натрия с окисью магния к навеске (19-23):(12-16):10, 3-й слой смеси карбоната натрия с окисью магния и анализируемым материалом (18-20):(10-14): 10,4-й слой смеси карбоната натрия с окисью магния к навеске (19-23):(12-16): 10.

При уменьшении марганцовокислого калия смесь припекается к стенкам тигля, а при увеличении происходит разбавление навески образца, но и то и другое ведет к уменьшению точности определения.

При уменьшении карбоната натрия и окиси цинка происходит потеря серы, при увеличении - уменьшается точность анализа из-за разбавления.

В табл. 3 приведены результаты влияния режимов термообработки на результаты рентгеноспектрального определения серы. Полученные результаты показывают, что оптимальными режимами являются: температура нагревания в интервале 800- 900°С при выдержке в течение времени t 40-50 мин.

Уменьшение температуры приводит к потере серы из-за неококченности реакции, а перегрев ведет к выгоранию серы.

В табл. 4 представлены результаты оп- ределения серы в различных серосодержащих продуктах при приготовлении образцов по предлагаемому способу и по прототипу.

В табл. 5 приведены результаты определения серы в различных серосодержащих продуктах.

Как видно из приведенных таблиц, описанный способ подготовки серосодержащих материалов для рентгеноспектраль- ного анализа дает положительные результаты при анализе сульфидных, пирит- ных, сульфатных материалов и их смесей в различных пропорциях и позволяет значительно повысить точность анализа.

Формула изобретения

Способ подготовки образцов для много- компонентного рентгеноспек/рального

анализа серосодержащих материалов, включающий спекание заготовки, состоящей из анализируемого материала, карбоната натрия и окиси магния, в тигле, охлаждение и прессование со связующим,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, проводят спекание заготовки, сформированной из последовательно расположенных от дна тигля слоев: первого слоя - марганцовокислого

калия, второго слоя - смеси карбоната натрия с окисью магния, третьего слоя -смеси карбоната натрия с окисью магния и анализируемым материалом и четвертого слоя, идентичного второму, взятых в следующих

соотношениях к навеске анализируемого материала, мас.%:

первый слой - (8-12): 10, второй и четвертый слой - (19-23):(12- 16): 10.

третийслой-(16-20):(10-14):10. 0

при этом спекание проводят при 800-900 С в течение 40-50 мин.

Влияние последовательности компонентов, подаваемых в тигель, на результаты рентгеноспектрального анализа, масса навески - 0,2 г; КМпО - 0,2 г; Na2C03 - 1,2 г; MgO - 0,8 г. Режим термообработки Т 850°С, t 45 мин.

Изобретение относится к одному из разделов аналитической химии - к способу приготовления образцов для рентгеноспектрального многокомпонентного анализа серусодержащих материалов и может быть использовано при анализе продуктов цветной и черной металлургии, геологической и химической промышленности. Цель изобретения - повышение точности анализа. Способ позволяет полностью извлечь спекаемую смесь из тигля и получить однородный образец с гладкой и ровной поверхностью при измельчении и прессовании. При изготовлении образцов для рентгеноспектрального анализа серусодержащих материалов навеску анализируемого материала подвергают спеканию в виде специально сформированного образца с последовательной подачей, мас.%: марганцовокислого калия в соотношении к навеске анализируемого материала (8-12):10, смеси карбоната натрия с окисью магния в соотношении к навеске (19-23):(12-16):10, смеси карбоната натрия с окисью магния и анализируемым материалом в соотношении (16-20):(10-14):10, смеси карбоната натрия с окисью магния в соотношении к навеске (19-23) : (12-16) : 10, а спекание проводят при 800 - 900°С в течение 40 - 50 мин. 5 табл.

Iслой: 0,2 г КМпО

IIслой: смесь 1,2 г Na2C03

0,8 г MgO 0,2 г пробы

Iслой: 0,2 г КМпО

IIслой: смесь 0,6 г Na2C03, 0,4 г

IIIслой: 0,2 г пробы

IVслой: смесь 0,6 г Na2C03, 0,4 г

Iслой: 0,2 г КМпО

IIслой: смесь 0,42 г Na2C03, 0,28

IIIслой: смесь 0,36 г ЫагС03, 0,2

0,2 г пробы

IVслой: 0,42 г Na2C03, 0,28 г MgO

)

Средний результат из пяти параллельных.

Потеря серы с поверхности смеси в тигле

о -j со о w ел

0,1070,89

Потеря серы

0,1070,107

Без потерь серы

оо

Таблица 2

Влияние количественного состава последовательно подаваемой смеси в тигель для спекания на результаты рентгеноспектрального анализа серы (масса навески - 0,2 г, режим термообработки: Т 850SC, t ш 45 мин )

Таблица 3

Влияние режимов термообработки на результаты рентгеноспектрального определения серы/состав спекаемой смеси: КМпСм - 0,2 г; Ыа2СОз -1.2 г; МдО - 0,8г; проба - 0,2 г)

Таблица 4

Сопоставление результатов определения серы в серосодержащих материалах описанным способом и известным способом

Результата определения серы в различных продуктах

Таблица 5