Способ определения содержания в глиноземе альфа-оксида алюминия Советский патент 1992 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к рентгено- структорному фазовому анализу материалов и может применяться для контроля степени превращения глинозема в процессе производства.

Известен способ рентгеновского фазового анализа материалов, заключающийся в измерении интенсивностей реперных линий определяемых фаз у пробы и образца

сравнения и установлении по ним фазового состава пробы.

Недостатком этого способа применительно к анализу порошкообразных материалов является большая трудоемкость приготовления проб, вызванная необходимостью их тщательного размалывания и строгого соблюдения процедуры приготовления проб для рентгенографирования, чтобы текстура и различия в плотности проб не искажали результатов анализа.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения содержания альфа-оксида алюминия в глиноземе, заключающийся в облучении контролируемого образца и образца сравнения пучком рентгеновских лучей, регистрации участка дифракционного спектра, содержащего одну из линий альфа-фазы, измерении интенсивности линии у контролируемого образца и образца сравнения и определении содержания альфа-фазы из соотношения интен- сивностей.

Недостатками известного способа являются низкая достоверность результатов определения содержания альфа-оксида алюминия в глиноземе и большая трудоемкость подготовки пробы глинозема к рентгеновскому анализу.

Низкая достоверность обусловлена влиянием на результаты анализа таких факторов, как нестабильность режима работы рентгеновской аппаратуры, неконтролируемое различие плотности порошков а нализи- руемого образца и образца сравнения. Для устранения влияния последнего фактора требуется проводить тщательное размалывание порошка глинозема и периодическое его рентгенографирование при строгом соблюдении методики набивки кювет порошком. Это делает рентгеновский способ контроля весьма длительным.

Цель изобретения - повышение достоверности и экспрессности анализа.

Цель достигается тем, что, в способе определения в глиноземе содержания альфа-оксида алюминия, включающем облучение контролируемого образца и образца сравнивания пучком рентгеновских лучей, регистрацию участка дифракционного спектра, содержащего одну из линий альфа-фазы, измерение интенсивности линии у контролируемого образца и образца сравнения и определение содержания альфа-фазы в образце из соотношения интенсивностей, регистрируют участок дифракционного спектра, включающий линии с межплоскостным расстояние в диапазоне 1,37-1,40 нм, измеряют интегральную интенсивность S этого участка спектра за вычетом фона, измеряют интегральную интенсивность Sx участка до уровня фона в сторону больших брэгговских углов, находят отношение S/SX и определяют содержание альфа-фазы в глиноземе из формулы

(S/Sx-K2)-100%,

где Ki и К2 - эмпирические коэффициенты, найденные на образцах сравнения.

Сущность предложенного способа состоит в измерении интегральной интенсивности участка дифракционного спектра, включающего две линии альфа-фазы с межплоскостными расстояния 1,37 и 1,40 нм и расположенные между ними линии всех известных промежуточных фаз оксида алюминия ( у 1,395 нм, в 1,396 нм, /М.ЗЭнм), Таким образом, в интегральной интенсив0 ности указанного участка спектра содержится информация о количественном составе всех фаз оксида алюминия, содержащихся в глиноземе. В то же время близость взаимного расположения линий

5 исключает возможность выделения интегральных интенсивностей каждой в отдельности. Такая возможность существует только для участка линии альфа-фазы с межплоскостным расстоянием 1,37 нм от максимума до фона в сторону больших

0 брэгговских углов.

Принимая отношение интегральной интенсивности этого участка линии 1,37 нм к полной интегральной интенсивности всего указанного участка спектра за показатель

5 относительного содержания в глиноземе альфа-фазы, можно построить градуировоч- йую зависимость этого отношения от содер- жанияальфа-фазы,проводя

рентгенографирование серии образцов

0 сравнения с различным содержанием альфа-оксида алюминия. Определение концентрации альфа-фазы в контролируемом образце по такой градуировочной зависимости имеет ряд преимуществ: результаты

5 анализа не зависят от условий съемки и плотности порошка материала в кювете. Это обеспечивает повышение достоверности контроля, Поскольку анализируемый участок спектра расположен в диапазоне

0 брэгговских углов менее 5°, то для его регистрации и обработки результатов можно использовать регистрирующий комплекс с координатным детектором, благодаря чему достигается высокая экспрессность анали5 за.

В качестве примера производили рентгенографирование на дифрактометре АДП- 2 серии образцов глинозема с различным содержанием альфа-оксида алюминия в из0 лучении меди с фокусировкой по схеме Брзгга-Брентано при вращении образцов в режиме: напряжение 30 кВ, ток 20 мА. Регистрацию производили координатным детектором РКД-1-01 в интервале углов

5 дифракционного спектра 5° вблизи удвоенного брэгговскогоугла 67,5°, лежащего между дифракционными линиями альфа-оксида алюминия с межплоскостными расстояниями 1,37 и 1,40 нм. Определение интегральной интенсивности указанного участка спектра, отделение фона и нахождение интегральной интенсивности половины линии с межплоскостным расстоянием 1,37 нм производили с помощью специально разработанной программы на вычислительном комплексе Искра 1030.

Образцы сравнения приготовлены путем смешивания порошков глинозема марки ГН (содержание альфа-оксида алюминия 95%) и металлургического глинозема с содержанием альфа-оксида алюминия 26,5% в различных пропорциях. Смеси рентгено- графировали. Результаты обрабатывали по той же программе на ЭВМ Искра 1030 и строили градуировочную зависимость в координатах S/Sx от а. Математическая обработка этой зависимости дала окончательную расчетную формулу с коэффициентами ,9 и ,48.

Результаты измерений контролируемых образцов приведены в таблице.

Sx 68328 110357 155528 205846 259698 S 556844 575378 625889 684478 746950 а, % 24,4 41,5 58,0 75,7 94,1

В известном способе для получения стабильных результатов анализа необходимо истирание контролируемого образца до получения максимальной интенсивности реперной дифракционной линии. Для этого предусмотрено периодическое истирание и рентгенографирование контролируемого образца, в результате чего время одного анализа достигает 1 ч и более.

Предложенный способ не требует обязательного истирания контролируемого материала. Время одного анализа включает набивку образца в кювету (1-2 мин), установку кюветы в рентгеновский аппарат, рентгенографирование контролируемого образца (3-5 мин) и автоматизированную контролируемого образца (3-5 мин) и автоматизированную обработку результатов съемки (5 мин). Таким образом, общее время одного анализа по предложенному способу состав- ляет 10-15 мин, что обеспечивает необходимую в производстве эспрессность анализа. Большая достоверность результатов анализа достигается в предложенном- способе одновременной регистрацией линий 0 альфа-оксида алюминия и всех промежуточных фаз, что исключает влияние на результаты анализа нестабильности работы аппаратуры и различий в плотности порошков контролируемых материалов при приго- 5 товлении образцов.

Формула изобретения Способ определения содержания в глиноземе альфа-оксида алюминия, включающий облучение контролируемого образца и 0 образцов сравнения пучком рентгеновских лучей, регистрацию участка дифракционного спектра, содержащего линию альфа-фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и экспрессности 5 анализа, регистрируют участок дифракционного спектра, содержащий линии, соответствующиемежплоскостнымрасстояниям в диапазоне 1,37-1,40 нм, измеряют интегральную интенсивность S это- 0 го участка спектра за вычетом фона, а также интегральную интенсивность Sx участка линии, соответствующей межплоскостному расстоянию 1,37 нм, от максимума до уровня фона в сторону больших брэгговских уг- 5 лов, и содержание альфа-фазы в глиноземе определяют по формуле

а

Ki

100 %

S/Sx - К2

где Ki и К2 - эмпирические коэффициенты, найденные на образцах сравнения.

Использование: контроль степени превращения глинозема в процессе производства с помощью рентгеноструктурного фазового анализа. Сущность изобретения: измеряют интегральную интенсивность участка дифракционного спектра пробы глинозема, включающего две линии альфы-фазы с межплоскостными расстояниями 1,37 1,40 нм и расположенные между ними линии всех промежуточных фаз оксида алюминия (Х-1,395 нм, 0-1,396 нм, к -1,39 нм). Отношение интегральной интенсивности этого участка спектра к интегральной интенсивности участка линии альфа-фазы с межплоскостным расстоянием 1,37 нм, измеренного от максимума до уровня линии фона в сторону больших брэгговских углов, служит показателем относительного содержания в глиноземе альфа-фазы. Построив градуировочную зависимость этого отношения от содержания альфа-фазы в глиноземе, можно контролировать содержание этой фазы в пробах глинозема. Поскольку результаты анализа не зависят от условий съемки и плотности порошка глинозема в пробе, обеспечивается повышение достоверности результатов контроля, 1 табл. со с VI -N ю VI о VI