Способ приготовления образцов для рентгеноспектрального анализа хлорсодержащих материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N23/223 G01N1/28 

Изобретение относится к аналитической химии, и может быть использовано для приготовления образцов хлорсодержащих материалов при рентгеноспектральном анализе (РСА) промышленных и природных объектов. К образцу для рентгеноспектраль- ного анализа предъявляются определенные требования: поверхность его должна быть плоской, без волнистости и каверн, образец должен быть гомогенным, чтобы получались воспроизводимые результаты.

Целью изобретения является повышение точности анализа. Поставленная цель достигается тем, что, в способе приготовлений образцов для рентгеноспектрального анализа хлорсодержащих материалов, включающий прессование образцов со связующим, согласно данному предложению,

предварительно анализируемую пробу подвергают спеканию в смеси с карбонатом натрия, окисью магния и азотнокислым аммонием в их массовом соотношении к навеске пробы (3,3-4,3):(2,3-3,0):(1,7-2,3): 1, и спекание ведут в две стадии с выдержкой при температуре 200-230°С не менее 5 мин, а затем при 740-760°С не менее 5 мин.

Следует отметить, что основным условием проведения анализа хлорсодержащих материалов является получение представительной пробы без потери хлора.

В результате проведенных нами исследований было обнаружено, что спекание анализируемого образца со смесью заявляемого состава с последующей термообработкой при заявляемых режимах позволило получить пригодный, однофазный (по хлору)

00

о

CJ 00

N3

образец для рентгеноспектрального анализа хлорсодержащих образцов без потерь хлора.

Как показали проведенные исследования, важную роль играет соотношение карбоната натрия, окиси магния и азотнокислого аммония к навеске образца.

Нарушение этого соотношения приводит к потерям хлора при спекании. Повышение температур I стадии приводит к укрупнению частиц пробы, что резко снижает воспроизводимость результатов анализа по хлору, уменьшение температур к остановке реакции разложения азотнокислого аммония, Повышение температур II стадии приводит к припеканию части образца ко дну тигля, что приводит к потерям образца, что недопустимо.

Уменьшение температур приводит к тому, что обменные реакции не идут до конца.

Исследование химизма и механизма процесса в задачу , стоявшую перед исследователями, не входило.

Можно только лишь предположить, что заявляемый нами состав связующего при заявляемых нами условиях обеспечивает полное разрушение хлорсодержащих фаз и переход хлора в одну фазу при взаимодействии с содой.

Таким образом, можно сделать вывод, что только совокупность заявляемых признаков (состав смеси для спекания при определенных соотношениях и условия термообработки) позволяет успешно решить задачу получения однофазного представительного с удовлетворительным гранулометрическим составом образца.

Применение карбоната натрия, окиси магния, азотнокислого аммония в качестве смеси для спекания хлорсодержащих материалов исходя из их известных свойств в научно-технической и патентной литературе неизвестно.

П р и м е р 1 (по заявляемому способу). 0,3 г пробы, содержащей разные соединения с хлором, смешивают в определенном порядке с 1,2 г карбонатом натрия, 0,8 г окиси магния и 0,6 г азотнокислого аммония (1:4:2,6:2,0).

Вначале 1,2 г карбоната натрия смешивают с 0,8 г окиси магния, од«у треть этой смеси засыпают на дно тигля (тигли фарфоровые или алундовые). Всю навеску пробы первоначально смешивают с азотнокисло- вым аммонием, затем с одной третью смеси карбоната натрия и окиси магния. Полученную смесь загружают в тигель на подложку и засыпают оставшейся третью смеси карбоната натрия с окисью магния.

Смесь с тиглем помещают в холодную муфельную печь и нагревают до температуры 210°С, выдерживают 5 мин и затем нагревают до температуры 750°С,

выдерживают 5 мин.

Вынимают и охлаждают на воздухе, добавляют в качестве связующего 0,6 г полистирола, перемешивают в фарфоровой чашке, прессуют в кольца. Проводят измерения интенсивности линии КоС на спектрометре VRA - 30, рассчитывают содержание хлора по эталонным пробам.

П р и м е р 2 (по прототипу). Пробу (0,3 г)того же состава, что и в примере 1, запрессовывают на подложку из борной кислоты, Измерения интенсивности линии хлора проводятся в тех же условиях.

Результаты экспериментов по примерам 1 и 2 приведены в табл.1-4.

в табл.1 приведены результаты влияния количественного состава компонентов заявляемой плавильной смеси на результаты рентгеноспектрального определения хлора. Полученные результаты показывают, что оптимальные результаты определения хлора получаются при соотношениях карбоната натрия, окиси магния и азотнокислого аммония (3,3-4,3):(2,3-3,0):(1,7-2,3) соответственно.

При уменьшении карбоната натрия образец при нагревании теряет хлор, а при увеличении его часть образца припекается ко дну тигля.

При уменьшении окиси магния образец,

так же как и при уменьшении карбоната натрия, теряет хлор, а его увеличение не вносит существенного влияния на результат, но существенно увеличивается объем образца, теряется чувствительность определения, что приводит к большим ошибкам в определении хлора.

Уменьшение содержания азотнокислого аммония приводит к тому, что реакция перевода хлора в одну форму не проходит

до конца, увеличение его количества приводит к разбрызгиванию образца за счет бурного выделения окислов азота.

В табл.2 приведены результаты влияния режимов термообработки на результаты

рентгеноспектрального определения хлора.

Полученные результаты показывают, что оптимальные условия I стадии нагрева получаются в интервале 200-230°С при вы- держке не менее 5 мин.

При более низких температурах реакция разложения азотнокислого аммония не идет, окисление не происходит. При выдержке меньше 3 мин вся навеска азотнокисло- то аммония также не может разложиться.

Оптимальный режим I этапа: 200-230°С, выдержка 5-8 мин, Увеличение времени выдержки больше 10 мин на результатах анализа не сказывается.

Увеличение температуры выше 230°С приводит к бурной реакции разложения азотнокислого аммония, что приводит к потерям образца (идет разбрызгивание). Оптимальные условия нагрева II стадии получаются в интервале 740-760°С с выдержкой не менее 5 мин. Уменьшение температур, по-видимому, не дает до конца проходить обменным реакциям, и результат оказывается заниженным. Увеличение температур приводит к тому, что образец припекается ко дну тигля, теряется образец, результат занижается. Уменьшение времени выдержки при оптимальных температурах приводит к тому, что обменные реакции не успевают пройти до конца, и не получается воспроизводимых результатов. Увеличение времени выдержки на результаты анализа не оказывает влияния, увеличивать время просто нерационально.

В табл.3 представлены результаты определения хлора в различных пробах при приготовлении образцов по предлагаемому способу и по прототипу.

В табл.4 приведены результаты определения хлора в пробах разного состава. В табл.5 в качестве примера приведены результаты рентгеноспектрального и химического определения меди и цинка.

Как видно из приведенных таблиц предлагаемый способ приготовления хлорсодер0

5

0

5

0

5

жащих материалов для рентгеноспектрального анализа даст положительные результаты при анализе материалов, содержащих хлориды, гипохлориты и хлораты и их смесей в различных пропорциях и позволяет значительно повысить точность анализа.

Заявляемый способ также обладает следующими преимуществами: способ применим к широкому классу хлорсодержащих неорганических материалов, минералов, возгонов, пылей, кеков и концентратов, продуктов хлоридной технологии извлечения меди, никеля, кобальта и т.д.; одновременно заявляемый способ позволяет определять медь, никель, железо, цинк, кобальт, свинец.

Формула изобретения Способ приготовления образцов для рентгеноспектрального анализа хлорсодержащих материалов, включающий измельчение и смешивание исследуемого материала со связующим и прессование смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, предварительно проводят спекание анализируемого материала со смесью карбоната натрия, окиси магния и азотнокислого аммония при массе компонентов смеси, взятой в отношении к массе навески анализируемого материала 3,3-4,3: 2,3-3,0: 1,7-2,3 соответственно, при этом спекание проводят в две стадии, каждая из которых длительностью не менее 5 мин при 200-230°С и 740-760°С, после чего спек охлаждают на воздухе.

Использование: в аналитической химии. Сущность изобретения: способ включает измельчение, смешивание исследуемого материала со связующим и прессование смеси, предварительно проводят спекание анализируемого материала со смесью карбоната натрия, окиси магния и азотнокислого аммония при массе компонентов смеси, взятой в отношении к массе навески анализируемого материала 3,3-4,3; 2,3-3,0; 1,7-2,3 соответственно, при этом спекание проводят в две стадии, каждая из которых длительностью не менее 5 мин, при 200-230°С и 740-760°С, после чего спек охлаждают на воздухе. 1 ил., 5 табл. со С

Таблица

Влияние количественного состава заявляемой смеси для спекания на результаты рентгеноспектрального определения хлора

Температура I - 200°С Температура II - 750°С Навеска-300мг Выдержка - 5 мин

Содержание хлора в пробе 3,89%.

Влияние режимов термообработки на результаты рентгеноспектрального определения хлора Навеска - 300 мг

Навеска смеси карбоната натрия и окиси магния 2 г, навеска азотнокислого аммония 600 мг.

Продолжение табл. 1

Таблица2

ТаблицаЗ

Сопоставление результатов определения хлора в хлорсодержащих материалах предлагаемым способом и по прототипу

Продолжение табл. 2

Определение хлора в различных продуктах

Продолжение табл. 3

Таблица 4

Таб л и ц а 5 Рентгеноспектральное и химическое определение меди и цинка

Продолжение табл.4

зш

З С-Канп/с)

Продолжение табл.5