Способ определения диоксида циркония в минеральном сырье и продуктах его переработки Советский патент 1991 года по МПК G01N31/00 G01N23/223 

Изобретение относится к области физического анализа веществ, в частности к рен- тгеноспектральному 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 обьектов. Основная часть времени анализа затрачивается на подготовку пробы, что существенно уменьшает производительность анализа. Почти все анализируемые образцы минерального сырья

являются многокомпонентными. Поэтому при высоких требованиях к точности анализа исследуемый материал анапизируют после сплавления, так как кислотное растворение этих обьектов затруднено или невозможно.

Известен способ определения диоксида циркония в цирконокорундовых огнеупорах и цирконовом сырье, заключающийся в том, что навеску образца сплавляют с тетрабора- том лития 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 тигля. Затем горячий плав сливают в приготовленную графитовую форму и с помощью пресс- штемпеля формуют в. тонкие таблетки, которые анализируют рентгенофлуоресцен- тным методом.

Недостатком этого способа является то, что сплавление производят в дорогостоящем платиновом тигле при высокой температуре с тетраборатом лития, при таких условиях платиновые тигли разрушаются, что приводит к повышению стоимости анализа и снижению его точности за счет загрязнения пробы материала тигля. Кроме того, платиновые тигли хорошо смачивают- ся боратными плавами, что затрудняет выливание плава в форму. Пои такой высокой температуре боратные соли заметно летят, что снижает точность анализа. Хотя применение индукционного нагрева существенно уменьшает время сплавления, однако использование высокочастотного генератора повышает стоимость анализа, пробоподго- товка, по сравнению с самой стадией проведения измерения, длительна (около 20 мин). Неудобство в работе представляет необхо- димостымногократного покачивания тигля в процессе сплавления, что также не дает существенного эффекта перемешивания. Определение диоксида циркония данным способом проводится за четыре технологические операции: сплавление пробы с плавнем, выливание плава в форму, формование пресс-штемпелем тон кой таблетки и рентге- нофлуоресцентиое определение диоксида циркония.

- Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения диоксида циркония в концентратах и рудах, заключающийся в том, что навеску образца тщательно растирают со смесью для сплавления, состоящей из Li2B4Q7:Li802:Si02 1:4:1 при соотношении массы пробы к массе плавня 1:20, переносят в стеклоуглеродный тигель и сплавляют в муфельной печи в смешанной атмосфере воздуха и аргона при температуре 1000- 1050° С в течение 25 мин. По окончании сплавления плав выливают в стеклоуглеродную изложницу. Приготовленный таким образом излучатель анализируют рентгенофлоурес- центным методом.

Недостатком этого способа является наличие процедуры растирания пробы с плавнем для- получения однородного излучателя, что влечет за собой потери образца, т.е. снижает точность определения 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 находятся в виде мелкодисперсного порошка, 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 возможность случайных и поэтому неучитываемых потерь.

Недостатком этого способа является также использование высокой температуры сплавления, так как отсутствует какой-либо способ перемешивания плава, а при такой температуре плав частично улетучивается. Если учесть, что время, в течение которого плав выдерживается при такой температуре, значительно (25 мин), то потери за счет улетучивания тоже значительны. При такой температуре стеклоуглеродные тигли, в которых производится сплавление, быстро выгорают и приходят в негодность за 4-5 ч работы, что повышает стоимость анализа. При этом в тиглях при высокой температуре образуются поры, что увеличивает смачиваемость тигля расплавов, затрудняет выливание расплава в изложницу и приводит к получению разных по массе излучателей, что снижает точность определения диоксида циркония. Стадия пробоподготовки длительна (1 ч 20 мин), что уменьшает производительность анализа. Сплавление проводят в смешанной атмосфере воздуха и аргона, что повышает стоимость анализа. Сплавление пробы и определения диоксида циркония по данному способу осуществляется за четыре технологические операции: растирание пробы с плавнем, сплавление пробы с плэвкем, выливание плава в изложницу и рентгенофлуоресцентное определение диоксида циркония.

Целью изобретения является повышение точности определения диоксида циркония и производительности анализа.

Цель изобретения достигается за счет того, что по способу определения диоксида циркония в минеральном сырье и продуктах его переработки, включающему сплавление навески пробы с плавнем, состоящим из смеси тетрабората лития, обезвоженного метабората лития и диоксида кремния (1:4:1), в стеклоуглеродном тигле, получение стекловидного излучателя и рентгенофлуоресцентное определение диоксида циркония, 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 амплитудой 25-70 мкм в течение 2-4 мин,

Сущность способа заключаете в том, что установленный режим сплавления: температура 850-880° С, отношение массы пробы к массе плавня 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, позволяет получать за более короткое время более однородные и стабильные по массе излучатели с более высокой концентрацией диоксида циркония за три технологические операции, что и определяет повышение точности определения и производительности анализа, а также стойкости используемых стеклоуглеродных тиглей.

Ультразвуковая обработка расппава при соблюдении указанной совокупности параметров процесса оказывает глубокое воздействие на расплав(за счет увеличения скорости массопереноса и одновременно диспергирования (разрывания изнутри) твердых частичек пробы), которое сохраняется и после прекращения действия ультразвука, препятствуя процессам ликвации при застывании плава, что обуславливает гомогенность излучателей

Обоснование параметров проведения анализа представлено габл. 1 -4.

Точность рентгенофлуоресцентнсгс определения диоксида цир.сония определяется правильностью и воспроизводимостью результатов анализа, Правильно ;ть полученных результатов подтверждена химическим методом анализа. Систематических расхождений между результатами диализа не обнаружено.

Воспроизводимость полученных результатов определения диоксида циркония характеризовали относительным стандартным отклонением Sr.

Температурный интервал 850-880° С выбирается на основании того, что использовать температуру ниже 850° С не представляется возможным, так как она близка к температуре плавленая эвтектической смеси тетра- и обезвоженного метзбората лития (1:4)-832° С и сплавления при такой температуре не происходит. Температуру выше 880° С использовать нельзя, так как увеличивается разбрызгивание и улетучивание плава, что ведет к потерям образца, а также разрушаются стеклоуглеродные тигли, что приводит к образованию пор и, следовательно, нестабильных по массе 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

полностью растворяется и точность определения снижается, а при большем соотноше снижение точности происходит за v..ie.Hмнения величины аналитического сиг- 5 нала.

Время ультразвуковой обработки расплава 2-4 мин выбирается на основании того, что использовать время меньше двух минут не представляется возможным, так

0 как образец не успевает полностью растворяться, что значительно снижает точность определения диоксида циркония. Продолжительность сплавления свыше четырех минут при ультразвуковой обработке расплава

5 нецелесообразна, так как за это время удается получить однородный плав, а более длительная ультразвуковая обработка расплава при высокой температуре снижает точность определения диоксида циркония

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

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

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

0 разбрызгивания плава.

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

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

Пример 1. Определение диоксида

0 циркония в цирконовом концентрате.

Навеску цирконового концентрата массой 2 г помещали в стеклоуглеродный тигель с 10 г смеси для сплавления, состоящей из тетрабората лития, обезвоженного метабо5 рата лития и диоксида кремния 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. Для возбуждения 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, Для ввода и вывода волновода в крышке 3 печи имеется отверстие При выводе врл- новода из плава часть его остается на волноводе, однако при одинаковом способе выведения волновода из плава, а именно одним движением, не выключая генератора, часть плава, остающаяся к-а волноводе, одинакова и является постоянной по массе. Ка- чибровку прибора проводили по образцам сравнения, которые готовили таким же способом, поэтому налипание сплава на волновод не ведет к снижению точности, так как учитывается при приготовлении образцов сравнения. После застывания плава при комнатной температуре плав извлекали из изложницы и проводили измерение на полуавтоматическом рентгеновском спектроме- ре РУУ 1410/20. Анализ диоксида циркония выполнен за следующие технологические операции: сплавление пргбы с плавнем при ультразвуковой обработке плава, выливание плава в изложницу и рентгенофлуорес- центное определение диоксида циркония.

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

По сравнению с аналогом температура процесса сплавления уменьшения на 250° С, соотношение массы пробы к массе плавня 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 определения диоксида циркония увеличилась в 2,3 раза, а производительность ачигш-за увеличилась в 3 раза,

По сравнению с известным устройством уменьшена температура процесса сплавлс ния на 150-200° С, соотношение массы пробы к массе плавня - в 4 раза, длительность подготовки пробы - в 12 раз, число технологических операций - на одну. Совокупность этих параметров приводит к тому, что точность результатов определения диоксида циркония увеличилась в 2 раза, производительность анслиза увеличилась в 12 раз, стойкость стеклоуглеродных тиглей - в 5 раз при отказе сг использования инертною газа, что снижает стоимость анализа. Формула изобретения Способ определения диоксида циркония в минеральном сырье и продуктах его переработки, включающий сплавление навески пробы с плавнем, состоящим из смеси тетоабората лития, обезвоженного метаоо- рата лития и диоксида кремния, взятых в соотношении 1:4:1, з стеклоуглеродном тигле, получение стекловидного излучателя и рентгенофлуоресцентное определение диоксида циркония, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения диоксида циркония и производительности анализа, процесс сплавления осуществляют 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

Изобретение относится к области физического анализа веществ, в частности к рентге- нофлуоресцентному анализу минерального сырья и продуктов его переработки. Цель изобретения - повышение точности опреДеле- ниядиоксидациркония 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 оентгенофлуо- ресцентном 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.