Способ определения легкоразлагающихся сульфидов в горных породах Советский патент 1982 года по МПК G01N21/71 

1

Изобретение относится к анализу Материалов оптическими методами и может быть использовано для определения сульфидов, в частности киновари, при проведении минералогических исследований.

Для определения сульфидов используют минералогические,термические и химические способы анализа.

Известен способ анализа сульфидсодержащих проб, основанный на 0егистрации термических или гравитационных эффектов, сопровождающих химические реакции, происходящие при нагревании в исследуемой пробе ,1J- Однако при малых содержаниях сульфидов (менее U) эти методы оказываются недостаточно чувствительными и не обладают необходимой степенью томности. .

Для массового исследования сульфидных минералов используют химические методы. В частности, метод определения сульфида ртути предусматривает извлечение киновари сернистым натрием с последующим выпариванием, переводом в кислую среду и экстракцию дитизоната ртути 2.

Известные способы, включая атомноабсорбционный,. рассчитаны, на обнаружение следовых содержаний ртути на уровне 10, а химические более эффективны при высоких содержаниях ртути (более 0,1). Таким обраtoзом, диапазон содержаний от 10 10 и выше до 0,1-1% оказывается неохваченным большинством широко распространенных видов анализа.

Наиболее близким по технической

IS сущности к предлагаемому является способ определения легкоразлагающихся сульфидов в горных породах, включающий нагревание исследуемого образца и регистрацию возникающего

20 термовысвечивания ГЗ.

Известный способ термолюминесцент ного анализа основан на способности многих кристаллических веществ све393титься при нагревании ниже температуры красного каления ( в интервале 1 с). При этом интенсивность и положение температурных максимумов термовысвечивания зависят от внутренней структуры кристаллов и содержащих ся в них микропримесей - активаторов, т.е. обусловлены физическими свойствами образца. Указанный способ не обеспечивает достаточно четкого Дифференцирования эффектов термовысвечивания, имеющих разную природу и обусловленных наличием в изучаемой пробе смеси различных минералов. Поэтому на диаграмме термовысвечивания из-за наложения различных пиков трудно выделить пики определяемых минералов. При наличии в исследуемой пробе примесей минералов с яркой термолюминесценцией, например флюорита, в той же температурной и спектральной области, в которой наблюдается вспышка термохемилюминесценции киновари, происходит сложение свечения от определяемого минерала и постороннего, что снижает точность и достоверность анализа. Цель изобретения - повышение досто верности и точности определения сульфидов, разлагающихся при температурах не выше АОО С. Поставленная цель достигается тем что в способе определения легкоразлагающихся сульфидов в горных породах включающем нагревание исследуемого образца и регистрацию возникающего термовысвечивания, две навески исследуемого образца нагревают: одну в окислительной, а другую - в инертной среде со скоростью не менее ZO-C/c, регистрируют возникающее термовысвечивание исследуемого образца в окислительной и инертной средах а о наличии и количестве сульфидов су дят по разности между величинами максимумов термовысвечивания. С целью определения сульфида ртути максимальную интенсивность термовысвечивания регистрируют в сине-фиолетовой части спектра в диапазоне длин волн 2 0-420 нм при 280-290 С. В основу предлагаемого способа положено сопровождаемое хемолюминесценцией явление окислительного разложения сульфида при нагревании. Наприме в случае киновари происходит реакция HqS f 0,2. Hg + 2 ккал 14 На фиг. 1 изображены кривые высвечивания мономинеральной пробы киновари, поясняющие предлагаемый способ, на фиг. 2 - кривые термовысвечивания карбонатной породы с примесью киновари (1 - в окислительной среде, 2 - в инертной 3 - соответствует свечению киновари после вычитания фона} , на фиг. 3 - корелляция интенсивности термовысвечивания в максимуме при с содержанием ртути в породах типа сланцев и алевролитов. При постепенном (но достаточно быстром нагревании киновари в кислороде или на воздухе наблюдается хемилюминесценция, причем высвечивание имеет скачкообразное нарастание при достижении определенной температуры, {Соответствующей началу реакции. В процессе дальнейшего нагревания интенсивность свечения достигает максимума которому для киновари соответствуют температура около 285°С, после чего следует быстрый спад свечения (фиг. 1). Способ заключается в том, что анализ образца проводят параллельно в двух средах - окислительной и инертной с высокой ( не менее 20С/с7 скоростью нагревания.Высокая скорость нагрева имеет существенное значение, так как при нагревании проб с меньшей скоростью термовысвечивание не обладает устойчивым максимумом в результате того, что при малой скорости нагревания реакция окисления сульфида осложняется локальными неоднородностями и происходит в более широкой температурной области с меньшей интенсивностью хемилюминесценции. Поскольку в способе определения содержания легкоразложимых сульфидов существенную роль играет процесс окисления определяемого минерала, это обстоятельство используется для исключения влияния мешающего фонового излучения от термолюминесцирующих примесных минералов. Для этого высвечивание исследуемого вещества проводят как в окислительной, так и в инертной среде. В последнем случае не происходит сгорания определяемого сульфида и, следовательно, нет аналитического излучения. Таким образом, .определяя разность высвечивания в соответствующих температурных максимумах, можно устранить влияние постороннего излучения.

Пример 1. Анализ проводят на природных пробах диккита с содержанием ртути 1,6-80 г/т, а также на искусственных смесях диккита и киновари. От каждого образца отбирают две параллельные навески весом 36 мг и нагревают со скоростью 20с/с, одну навеску - в токе кислорода, а другую - в токе азота.

Результаты анализа приведены в таблице.

Кривые термовысвечивания записы- вают на установке, аналогичной установке Термолюм, включающей нагревательное устройство автопотенциометр типа ЭПП-09, высоковольтный выпрямитель ВС-22, катодный повторитель и источник питания УИП-2. В качестве светоприемника используют фотоумножитель ФЗУ-29 с синим светофильтроу из стекла марки СС-15.

Корреляция спектроаналитических данных содержаний ртути в диккйтовых пробах и интенсивности свечения пробы при ее нагреве на воздухе (в максимуме при ).

Диккит без примеси киновари

2 То же 708

.Диккит с вкрапленностью

Д - 705

Пример 2. Пробы алевролита с содержанием ртути 0,063-1 нагревают как описано в примере 1. Нагрев осуществляют соответственно на воздухе и в среде аргона. Скорость нагрева составляет около .

Данные, полученные при минералогогеохимическом изучении диккитовых и других проб, (см.таблицу и фУ1Г. 3) свидетельствуют о том, что наблюдается хорошая сходимость с результатами спектральных анализов.

-6

10

-6

10

-6

с10

I .

Проведенные исследования показывают, что другие сульфидные минералы, неустойчивые при нагреве в окислительной атмосфере, дают термохемилюминесцентный пик при температурах, отличных от температуры 285 С, характерной для киновари. Например, реальгар дает пик при , а самородная сера при . Таким образом, по температ туре пика термовысвечивания можно определить наличие или отсутствие в пробе того или иного сульфидного минерала, а по величине пика оценить 1% личество минерала с помощью градуировочных графиков. Экспрессный метод определения суль фидов в горных породах, в частности в глинистых минералахj может найти ши рокое применение при поисках скрытого оруденения. Предлагаемый способ значительно упрощает диагностику и количественное определение сульфидов, расширяет возможности определения различных содержаний сульфидов включая диапазон содержаний для сульфида ртути от и выше, до 0,1-1%, который ранее большинством методов анализа не охватывался. формула изобретения 1..Способ определения легкоразлагающихся сульфидов в горных породах, включающий нагревание исследуемого об разца и регистрацию возникающего термовысвечивания,отличающи йс я тем, что, с целью повышения точ|ности и достоверности анализа, нагреёают две навески исследуемого образца, одну - в окислительной, а другую - в инертной среде со скорос7, ус/г. е9 тью не менее , регистрируют возникающее термовысвечивание исследуемого образца в окислительной и инертной средах, а о наличии и количестве сульфидов судят по разнести между величинами максимумов термовысвечивания. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с цел15Ю определения сульфида ртути, максимальную интенсивность термовысвечивания регистрируют в сине-фиолетовой части спектра в диапазоне длин волн . нм при 280-29tf С. Источники информации, во внимание при экспертизе 1.Иванова В.П.,, Розинова Е.Л. Исследование .сульфидов и арсенидов скоростным микротермическим методом,в воздушной среде. Минералогический сборник. 1973, Vf 21, вып. 1, с.37-50. 2.Василевская А.Е., Щербаков В.П. О формах .соединений ртути в углях Донбасса. ДАН СССР, 1963, и 11, с. 149А1«9б. 3.Абрамова Э,Д, Гасюк A.M. Получение спектральных характеристик термолюминесценции минералов. Сб. Исследования в области химических и физических методов анализа минерального сырья Алма-Ата, 1971, с.196-199 (прототип).

Ч

I т

. s

«i

50100zoo300

tc

Фиг. 1