Способ выделения из карбонатов Советский патент 1980 года по МПК G01N1/44 G01N31/00 

1

Изобретение относится к способам выделения элементов из минералов для изотопного анализа с целью решения различных геологических задач науч- с ного и Прикладного характера по установлению условий формирования горных пород, месторождений полезных ископаемых и т.д.

Для более широкого применения топных методов в геолого-геохимических исследованиях необходимо дальнейшее совершенствование и развитие методов количественного выделения килорода и углерода в форме СОг (наиболее удобной ,цля масс-спектрометрического изотопного анализа) из карбонатных и карбонатсодержащи51 пород, широко распространенных в природе.

Известен способ вваделения COji из 20 карбонатов и карбонатно-силикатных пород, заключающийся в том, что разложение породы производят безводной ортофосфорной кислотой при 25 с в стеклянной вакуумной аппаратуре иТ- 25

Однако данный способ трудоемкий и малопроизводительный. Так например, для полного выделения СОо из карбонатов требуется время З-б час, а в некоторых случаях сутки и более. ЗО

Следует отметить трудоемкость лабораторного приготовления безводной ортофосфорной кислоты по специальной методике и сложность работы с ней в условиях высокого вакуума (склоннобть к кристаллизации при вакуумировании).

Известен также способ для выделений COij из чистых карбонатов, согласно которому, с целью упрощения и интенсификации процесса, разложение карбоната и выделения СО, проводят в расплаве безводных гидрофторидов щелочных металлов при 200-250°С. Процесс разложения проводят в металлической высоковакуумной аппаратуре в течение15 мин, при этом выход СО составляет 100% 23. Производительность этого способа несколько раз выше производительности способа, известного из t.l .

К недостатку способа следует отнести то, что область применения способа ограничивается только чистыми карбонатами, так как при разложении карбонатно-силикатных пород в расплаве гидрофторидов щелочных металлов происходит также разложение силикатов -наряду с карбонатами с выделением силикатного кислорода (в форме H,jO), который изотопно обмени,вается с кислородом выделившимся из карбоната в форме COi, вызывая искажение. изотопных данных.

Наиболее близким к предлагаемому является способ выделения СО из карбонатов для изотопного анализа, |3аключакжаийся в сплавлении карбоната «с галогекидом свинца или эвтектичес- кой смесью галогенидов свинца и щелочного металла З .

Сплавление проводят при ЗвО-ЗОО С Основным преимуществом этого способа в сравнении со способом, изложенным в И, является то, что этот способ позволяет проводить разложение не только чистых карбонатов, но и карбонатно-силикатных пород. Способ эффективный - разложение карбоната и выделение занимает 15 мин. Вьщеление COij составляет «100%.

Однако достаточно высокая температура реализации (380-500°С) делает невозможным его использование для изучения битуминозных карбонатов, имеющих важное значение в нефтяной геологии, поскольку при такой температуре происходит разложение битуминозных веществ карбонатов с последующим изотопным обменом карбонатного углерода с углеродом битумов и тем самым приводит к искажению изотопноуглеродных данных в пределах ± 2-5%, тогда как точность изотопного анализа составляет ± 0,2%. Вследствие этого при работе с битуминозными карбонатами требуются предварительные трудоемкие операции по отделению карбонатной составляпощей пробы от битуминозной .составляющей. Кроме того, в этом способе используются в определенной степени токсичные соединения свинца.

Целью изобретения является повышение точности анализа битуминозных карбонатов.

Это достигается тем, что сплавление образца породы осуществляют с галогенидом алюминия или с эвтектической смесью галогенидов алюминия и щелочных металлов.

Отличие способа заключается в том что в качестве галогенида металла и компонента эвтектической смеси используют галогенид алюминия.

В основе способа лежит свойство алюминия не образовЕлвать карбонаты, в связи с чем сплавление карбонатов и карбонатно-силикатных пород проводят не менее, чем с 10-кратным количеством галогенида алюминия при 100-200 С,а сплавление карбонатносиликатных пород, со значительной примесью битуминозного вещества проводят в 20-кратном количестве эвтектической смеси хлорида алюминия с хлоридами щелочных металлов (напри

,Мер, 61% AlC и 39% NaCl) при тем дературе /«110 С.

Процесс разложения карбонатов идет по следуквдей схеме:

ЗСаС05+2А1СЦ ЗСаС1а,+А1 0 +ЗС04.. Процесс разложения занимает 15 мин и характеризуется 100%-ным выходом СО.

Пример .в реактор помещают 0,05 г карбонатно-силикатной породы

или 0,025 г карбоната. Реактор вносят в перчаточный бокс, заполненный аргоном, где добавляют 1,0 г эвтектической смеси AICI. NaC или 0,25 г безводного AICI. Нагрев реактора осуществляют трубчатой печью с автоматической регулировкой температуры в течение 15 мин. Выделенный СО измеряют и забирают в стеклянную ампулу для дальнейшего масс-спектрального ) измерения изотопного состава углерода и кислорода в форме CQ .

Предложенный способ является универсальным, так как позволяет вести разложение и выделение COij из любых карбонатов, карбонатно-силикатных пород, карбонатно-силикатных пород со значительной примесью битуминозного вещества. Таким образом, способ позволяет расширить круг изучаемых геологических объектов.

,

Способ позволяет проводить изотопно-углеродные и изотопно-кислородные исследования с высокой точностью и без предварительных трудоемких операциях по получению мономинеральных фракций карбонатов.

Использование эвтектической смеси AlCln-NaCl позволяет существенно снизить температуру (с 500°С до ) , т.е. уменьшить энергоемкость процесса разложения.

К положительным качествам следует отнести и то, что предложенный способ позволяет заменить, в определенной степени, токсичные соединения

свинца на вышеуказанные безвредные соединения (А) С Ц, А1 С Ц-NaC 1) .

Кроме того, способ позволяет исключить необходимость систематического масс-спектрального контроля

спектра масс, соответствующих примесным органическим компонентам.

Предлагаемый, способ обладает всеми положительными свойствами известного способа, например экспрессностью.

Количественное выделение единственного газообразного продукта реакции разложения около 100%.

Формула изобретения

1. Способ вьщеления СО, из карбонатов для последующего изотопного анализа, включающий сплавление пробы с галогенидом металла, отличающ и и с я тем, что, с целью повьлие(Ния точности анализа битуминозных х ггГсйо;ь ;;:г... „ .j/cT eS s; cnL:ASe. ществяяют эвтектической смесью галогенидов алюминия и щелочных металлов.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ..,1,,г,ч.1; rr. . ,;.;i:-:i s TiBsr 31.03 72 л/ии, 3. Авторское : свидетельство СССР | 552536, кл. G 01 N 31/00 G 01 N 1/28, ; 11.04.74 (п тотип)