Способ селективного выделения серы из серусодержащих материалов

О П И С А Н И Е (и)У 43948ИЗОБРЕТЕНИЯ Союэ СоветскихСоциалистических Республик . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, свид-ву -22) Заявлено 31.10.78 (21) 2679552/23 М К 1С 01 В 17/О 6 011 ч 1/28 6 01 К 31/О исоединением заявк Государственный комитет С С С,Р по делам изобретений и открытий(43) Опубликовано 30,06,80. Б (45) Дата опубликования опи летень М 24 и и я 30.06.80:546.22 (088,8) 2) Авторы изобретения А. Гриненко и В, Ф. Суховерхов Усти ена Ленина институт геохимии и аналитическои химии им. В. И. Вернадского) Заявитель Ы.,;, . ОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ 3 СЕРУСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ воримых серпоработке раствоходит в раствор, тли целестина я в осадке и мо Изобретение относится к области неорганической и аналитической химии, а также к химии изотопов и изотопной геологии, в частности к разработке способов селективного выделения разных форм серы (самородной, сульфатной и сульфидной) из различных объектов (природных и синтетических), и может быть использовано в количественном химическом анализе и при изучении природных вариаций изотопных отношений серы, в практической геологии.Выделение и определение содержания разных форм серы в одном и том же образце сопряжено с длительными и сложными процедурами.15Известен способ количественного выделения серы, основанный на принципах мокрой химии, Для выделения, например, сульфида серы из породы навеску обрабатывают соляной кислотой, а выделяющийся сероводород вытесняют током углекислого газа.Количество выделяющегося сероводорода определяют гравиметрически, иодометрически или фотометрически.Сульфатная сера в расткислых соединениях при обрами соляной кислоты пересульфатная сера баритапри этой процедуре остаетс жет быть переведена в раствор только после сплавлсния выделенного остатка с содой. Недостатком известного способа является то, что в процессе анализа ряд сульфидов, в том числе ГеЯ Л 1 о, НдЬ, не разлагаются соляной кислото;, что снижает полноту выделения. Болсс того, известный спосоо ие позволяет выделять разные формы серы из одной иавсски, в связи с этим процесс выделения серы мпогостадиеи и трудоемок. При этом нсобходимо для анализа серы в каждой ее форме проводить самостоятельное определение.Наиболее близким к изобретению является способ выделения различных форм серы из горных пород и руд, согласно которому для определения элементарной серы навеску образца подвергают термической обработке при температуре порядка 300 С. Осажденную элементарную серу псреводят в сероводород для последующего его анализа. Для определения пирптиой формы серы образец спекают с металлическим кальцием в атмосфере углекислого газа и паров воды. При этом все формы серы (кроме сульфатной) переходят в ссроьодород.Для определения же сульфатов навеску снова спекают с металлическим кальциемприсутствии щавслевой кислоты.Недостатком способа является трудоемкость и многостадийность выделения серы, поскольку для селективного выделения серы в каждой ее форме необходимо проводить самостоятельное определение. Более того, при необходимости определения изотопного состава серы необходима дополнительная операция ло переводу полученного сероводорода либо в 50, либо в ЬГ 6 для масс-спектрального изотопного анализа.Целью изобретения является упрощение способа выделения различных форм серы из одной навески и сокращение времени,Поставленная цель достигается тем, что исследуемый образец дополнительно подвергают последовательной обработке газообразным фтором при температуре 50 - б 0 и 450 в 5"С соответственно с последующей регистрацией образовавшихся фторпрованных газообразных продуктов одним лз известных способов.Способ осуществляют на вакуумной установке в реакторе, выполненном из никеля или из мопель-металла, Отделение элементарной серы из навескн осуществляют путем возгонки сс в реакторе рл температуре порядка 300 С, при этом сера осаждается пос;1 е остыванля реактора на его стенках. Затем в реактор подают газообразный фтор и реактор герметизнруют и нагревают до 50"С. 11 ри этой температуре окисляется до ЬГ, только элементарная сера, а сульфиды и сульфаты не реагируют со фтором, Таким ооразом, можпО на нервом этапе Отделить элементарную серу, отобрав из реакторов 5 Г,. Дальнейшее фторирование при температуре порядка 450 в 5 С приводит к образованию ЬГ 6 из сульфидов и 02 Г 2 из сульфатов. Соотношение сульфидной и сульфатной форм серы в исследуемом образце можно определить либо разделив газообразные 5 Г, и 50,Г, путем тонкой низкотемпературной дистилляции, либо из масс-спектрального нли хроматографического анализа газообразных продуктов реакции.Новым в предлагаемом способе является последовательное фторирование газообразным фтором в определенных условиях, что позволяет селективно выделять разные формы серы: элементарную - ЬГ 6, сульфидную - 5 Г, и сульфатную - 502 Г причем изотопный анализ серы проводят масс-спектрально с использованием в качестве рабочих веществ ЬГ, (по известной методике) и фтористого сульфурила ионных пиках с т/е=83 (Ь"02 Г+) и 85(з 4 О 2 Г+)П р и м е р. Навеску 100 мг исследуемого образца (вулканическая сера в породе) помещают в никелевом тигле в герметично закрывающийся реактор нз мопель-метал. ла емкостью 100 см. Реактор присоединяют к вакуумной установке, вакуумируют до 10 -мм рт, ст, и герметизируют. После 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55 этого реактор нагревают до 300 С в течение 10 мин. Реактор соединен с дозатором фтора, а также подсоединен к стеклянной части установки, снабженной устройством для перекачки газов и измерения их объемов. После прогрева реактор охлаждают до комнатной температуры (элементарная сера из образца возгоняется и осаждается на стенках реактора), открывают и напускают 100 см фтора (при давлении 19 ж 1 атм). Затем реактор перекрывают и нагревают до 50 С в течение 15 мин. По окончании процесса фторирования элементарной серы реактор охлаждают жидким азотом, открывают и откачивают избыточное количество фтора, После этого доводят температуру реактора до комнатной и перекачивают образовавшуюся 5 Г, в стеклянную часть установки и измеряют количество ЬГ; (11 мл). После этого в реактор напускают 200 - 300 см фтора, герметизируют н нагревают при 500 С в течение 0,5 - 1,0 ч. Манипуляции по удалению избытка фтора, части кислорода и перекачке газообразных продуктов реакции аналогичны вышеприведенным. Часть газовой смеси 1 Г 6 из сульфлдов и 502 Г из сульфатов анализируют на масс-спектрометре или хроматографе (общее количество измеряют манометром - 21 мл). Масс-спектральный анализ показал отношение ЬГ 6: ЬОГ=1,7. Из полученных данных рассчитывают содержание (% ) элементарной сульфидной и сульфатной серы в исследуемом образце. Часть газовых проб отбирают в стеклянные ампулы для проведения изотопного анализа серы.Таким образом, использование способа выделения разных форм серы посредством фторирования газообразным фтором является экономически более выгодным и целесообразным по сравнению с методами мокрой химии за счет сокращения цикла операции, упрощения экспериментальной методики, повышения экспрессности способа (в 2 раза быстрее), универсальности самого процесса выделения серы.Способ обеспечивает полноту выделения серы из одной навески пробы, при этом сера выделяется в форме высоколетучнх соединений, пригодных как для непосредствен- НОГО ИСПОЛЬЗОВЯНИЯ В ИЗОТОПНОЙ ХИМИИ И геологии, так и в количественном волюмометрическом ее определении. Формула изобретения Способ селективного выделения серы из серусодержащих материалов, включающий нагревание исследуемого образца при температуре 300 С с последую 1 цим анализом образовавшихся продуктов одним из известных методов, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа выделения различных форм серы из одной навески и соРедактор Т. Пилипенко Корректор О, Иоанесян Заказ 1203/16 Изд. М 346 Тираж 569 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, 7 К, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 кращения времени, исследуемый образец дополнительно подвергают последовательной обработке газообразным фтором при50 - 60 и 450 в 5 С соответственно,