Способ определения диоксида циркония в минеральном сырье и продуктах его переработки

(я)5 6 01 й 1/28, 23/223 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" и Московский институт стали и сплавов (72) Т.М, Малютина, Т, Ю.Алексеева, Ю,А,Карпов, И,Н.Каневский, Н.И.Савушкина, А.Г,Васильева и Н.М.Давыдова(56) Эрхардт Х, Рентгенофлуоресцентчый анализ. Применение в заводских лабораториях. М.: Металлургия, 1985, с. 193 - 196.Малютина Т,М. и др. Рентгенофлуоресцентный анализ руд и концентратов редких металлов с изготовлением стекловидных излучателей в тиглях из стеклоуглерода. ЖАХ,ХХХИ 11, 12, 1983, с. 2137 - 2142 Изобретение относится к области физического анализа веществ, в частности к рентгеноспектральному анализу минерального сырья и продуктов его переработки.Анализ минерального сырья является сложной задачей из-за разнообразия состава этих объектов, высоких требований к точности определения элементов, трудности разложения объектов. Основная часть времени анализа затрачивается на подготовку, пробы, что существенно уменьшает производительность анализа, Почти все анализируемые образцы минерального сырья(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ В МИНЕРАЛЬНОМ СЫРЬЕ И ПРОДУКТАХ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ(57) Изобретение относится к области физического анализа веществ, в частности к рентгенофлуоресцентному анализу минерального сырья и продуктов его переработки. Цель изобретения - повышение точности определения диоксида циркония и производительности снализа. Способ состоит в сплавлении навески пробы с плавнем, состоящим иэ смеси тетрабората лития, обезвоженного метабората лития и диоксида кремния, взятых в соотношении 1:4:1, в стеклоуглеродном тигле, получении стекловидного излучателя и рентгенофлуооесцентном определении диоксида циркония, Процесс сплавления осуществляют при температуре 850-880 С при наложенииультразвуковых колебаний с амплитуцой 25 - 70 мкм втечение 2 - 4 мин, массу навески пробы к массе плавня берут в соотношении 1:(4 - 5).1 ил 4 табл. являются многокомпонентными, Поэтому при высоких требованиях к точности анализа исследуемый материал анализируют после сплавления, так как кислотное растворение этих объектов затруднено или невозможно,Известен способ определения диоксида циркония в цирконокорундовых огнеупорах и цирконовом сырье, заключающийся в том, что навеску образца сплавляют с тетраборатом лития в соотношении 1:7 в платиновом тигле в индукторе высокочастотного генератора в течение 10 мин при температуретечение 2-4 мин,у200 1; и мнОГОкрэтном по;Вчивании тэ)я, :3 ате)и горячий плав шгивгк;т в приготовленную графитовую форму и с помощью пресс- штемпеля формуют в тонкие таблетки, которые анализируют ре) Гге.Офг(уоресцентнь(м методом,Недостатком этого способа является то, что е:плавление производят в дорогостоящем платиновом тигле при вь(сокой температуре с тетраборатом лития, при таких условиях платиновые тигли разруша(ютсято приводит к повышению столмости анализа и снижению 8 ГО тОчнОсти ээ счет Загрязнения пробы м:;1 ери(ала тигля, (роме того, платиновые тигли хорошо смачивэются боратными плавами, что затрудняет Выливание плавс в форму, ри 1 экой высокой температуре боратные с:ли заметно летят, что снижает точность э:аллзэ. )(Отя при)ле(-8 НИ 8 ИНДУКЦИОННОГО НЭГ)8 ВЭ СУВ(РСТВ 8 ННО уменьшает время сплавления, однако ис- Г ОЛЬЗОВЭНИ 8 ВЫСОКО(ЭСТОТНОГО Ге(ВРЭТОРЭ ( овы(е(ает столмость анализа, пробоподготовка, по сравнению с самой стадией проведения измерения, длительна (Около 2 Г) мин), Неудобство в работе предста Вляет необходимость многократного покачивания тигля в процессе сплавления, чго также не дает существенного эффе:та перемешивания, Определение диоксида цие)кония дэ(-(н(-.( спОсобом проводите) Зэ четы ое технолОГи- ЧЭСКИЕ ЗпеРЭЦ(И, СГ(ЛЭВЕЕНИЕ ")О 3 З С ПЛв. нем, выливание пгэвэ В фор (у, формсванле пре(.е-шт ек 1 пр )емОн ой; абл, , Гкр и ре(т- нофлоресце(тное Опреде 8(иэ .(10 ксидэ циркСния,лэиболее близким к гредпэгаемому по техничбской ,шностл Явлл 8 т(;Я способ Оп" редег(ения диоксида циркония В концентрагах и рудах, заклю (ающийся В том, )е навеску образца тщательно растираот со смесью для сплавления, сосгоящей из2 Ь 4)7 л (О 02:802=1 -; при Оотн)(вйнли массы пробь к массе плавня 1;20, и(";реносят в ( .аклоуглеродный тлгель и с павля ст В муфельиой печл в смешэннсй Г(лосфер(. Вэздуха и аргона при гемпературе ООО - 3050" С в течение 25 мин. По окончании сплавлэния плэв выливэ(от в стеклоуглеродну(о изложницу, Приготовленный таким образом излучатель анализируют рентгенофло оесцентнь(м методе)м.Недостатком этого способа является наличие процедуры рас гирэн(ля пзобы с ппав (ем для получения Однородного излучателя, что влечет за собой потери образца т,е, сни)кает тчность Определения и поэьшает олительность пробоподготовки, гак как при механичском и(д Ираиии прозы е, пд 1 В 8( По 8 и пробы невозможно точно Внести поправку 50 20 25 ЗО 35 40 45 50 ГГ, ) в ход анализа, тэк как и проба, и гглэвень находятся в виде мел кодисперсно(о ггорошка, поэтому при растирании они пылят, а также размазываются по ступке и пестику, велика вероятность случайных выбросов пробы, При таком способе навеску пробы надо переносить дважды; из тигля в ступку и из ступки в тигель, При выполнении всех этих операций велика возможность случайных и поэтому неучитывэемых потерь.Недостатком этого способа является также использование высокой гемпеоатуры сплавления, так как отсутствует какой-либо способ перемешлвания ппава, а при такой температуре плав частично улетучивается, Если учесть, что время, В течение которого плав выдерживается при тэ.ой температуре, значительно (25 мин), то потери за счет улетучивания тоже значлтельны, При такой температуре стеклоуглеродные тигли, В ко- . торых производится сппавление, бь(стра Выгорают и приходят В негодность за 4 - 5 ч работы, что повышает стоимость анализа. При этом в тиглях при высокой температуре образуются горц, что увеличивает смачиваемость тигля расплавов, зст)удняет выливание расплава В изложницу и приводит к получению разных по массе излучателей, что снижает точность ог ределения диоксида циркония, . тэдия про)ОпОдготовки длительна Г 1 ч 20 мин), что уменьшает прозводительность анализа, ( Глэвление проводят в смешанной атмосфере воздуха и аргона, что повышает стоимость анализа. Сплэвление пробь и определенля диоксида цирконля по данному способу Осугцесталяется за четыре технологические Операцил: растирание пробы с плэвнгм сплэвление пробы с плэв.:ем, Вь(ливание плэв; В изложил цу и рентгенофлуоресцентное оп ределение диоксида циркония,Целью изобретения является повышение точности Определения диоксида цирко- НИЯ И ПРОИЗВОДИТ 8 ЛЬНОСТИ ЭГ(ЭЛИЗЭ.Цель изобретения достигается за счет то о, что по способу определения диоксида циркоиия в минеральном сырье л продуктах его переработки, включающему сплэвление навески пробы с г(лавнем, состоящим из смеси тетрабората лития, обезвоженного метабората лития и диоксида кремния (1:4;1), в стеклоуглеродном тигле, получение стекловидного излучателя и рентгенофг(уоресцентное определение диоксида циркочия, процесс сплавления осуществляют В следующем режиме: температура 850-880 С, отношение массы навески пробы к массе плавня 1;(4-5) при наложении ультразвуковых колебаний с ампли 1 удол 2570 мкм вСущность способа заключается в том., чтоустановленный режим сплавления: температура 850 - 880 С, отношение массы пробы кмассе плавня 1:(4 - 5) в сочетании с ул.-ы".звуковой обработкой расплава с амплитуддой колебаний 25 - 70 мкм в течение 2-4 лин,т.е., совокупность указанных интервальныхзначений параметров, позволяет получатьза более короткое время более однородныеи стабильные по массе излучатели с более Овысокой концентрацией диоксида цирконияза три технологические операции, что и огределяет повышение точности определенияи производительности анализа, а такжестойкости используемых стеклоуглеродных 15тиглей.Ультразвуковая обработка расплавапри соблюдении указанной совокупностипараметров процесса оказывает глубокоевоздействие на расплав (за счет увеличения 20скорости массопереноса и одновременнодиспергирования (разрывания изнутри)твердь 1 х частичек пробы), которое сохраняется и после прекращения действия ультразвука, препятствуя процессам ликвации при 25застывании плава, что обуславливает гомогенность излучателей,Обоснование параметров проведенияанализа представлено табл. 1 - 4.Точность рентгенофлуоресцентнсго определения диоксида циркония определяется правильностью и воспроизводимостьюрезультатов анализа, Правильность полученных результатов подтверждена хи льчгским методом анализа. Систематических 35расхождений между результатами анализане обнаружено.Воспроизводимость полученных результатов определения диоксида цирконияхарактеризовали относительным стандартным отклонением Яг.Температурный интервал 850-880 Свыбирается на основании того, что использовать температуру ниже 850 С не представляется возможным, так как она близка 45к температуре плавления эвтектическойсмеси тетра- и обезвоженного метабораталития (1;4)-8320 С и сплавления при такойтемпературе не происходит, Температурувыше 880 С использовать нельзя, так как 50увеличивается разбрызгивание и улетучивание плава, что ведет к потерям образца, атакже разрушаются стеклоуглеродные тигли, что приводит к образованию пор и, следовательно, нестабильных по массе 55излучателей, в результате чего снижаетсяточность определения диоксида циркония.Соотношения массы пробы к массеплавня 1:(4 - 5, выбиоается на основании того, что при меньшем соотношении проба не пог.ностью растворяется и точность определения снижается, а при большем соотноше ии снижение точности происходит за счет . еньшения величины аналитического сигнала.Время ультразвуковой обработки расплава 2 - 4 мин выбирается на основании того, что использовать время меньше двух минут не представляется возможным, так как образец не успевает полностью растворяться, что значительно снижает точность определения диоксида циркония. Продолжительностьь сплавления свыше четырех минут при ультразвуковой обработке расплава нецелесообразна, так как за это время удается получить однородный плав, а более длительная ультразвуковая обработка расплава при высокой температуре снижает точность определения диоксида циркония за счет того, что при длительном контакте волновода с плавом плав загрязняется ма-еоиалсм волноводаАмплитуда 25 - 70 мкм выбирается на оснсвании того, что при амплитуде меньше 25 аахм глав не успевает раствориться в тече-ие 2 мин, а повышение амплитуды колебаний снижает точность определения диоксида циркония в минеоальном сырье и продуктах его переработки иэ-за частичного разбрызгивания плава.На чертеже дана схема ультразвуковой установки для обработки аналитической пробы при высоких температурах реализующей предлагаемый способ.На схеме показаны магнитострикционный преобразователь 1, волновод 2, верхня крышка 3, нагревательный злелент 4, - ,иель 5, плав 6, нижняя крышка 7.П р и м е р 1, Определение диоксида циркония в цирконовом концентрате,Навеску цирконового концентрата массой 2 г помещали в стеклоуглеродный тигель с 10 г смеси для сплавления, состоящей из тетрабората литгля, обеэвоженного метабората лития и диоксида кремния в соотношении 1:4:1, Стеклоуглеродный тигель 5 помещали в муфельную печь, нагретую до 860" С, опускали е плав 6 магнитострикционный преобразователь 1-излучатель ультразвуковых колебаний с титановым волноводом 2, Для возбуждения ультразвуковых колебаний испольэовали ультразвуковой диспергатор УЗДНТ, работающий на частоте 22 кгц, мощностью 400 Вт и устанавливаемой амплитуде 50 мкм, Через три минуты извлекали волновод иэ плава и переливали его в стеклоуглеродную изложницу. Для ввода и вывода волновода в крышке 3 печи имеется отверстие. При выводе волновода из плава часть его остается на волВаде, одна(О при оди,э(овом спасо8 выведения волнавода из лава, а именно одним двикеем, Йе Выключат генератора, часть лава, Остающа 5)с. ,; Волноводе, Одинакова и явля 8 тся постоя"Ой пО массе. Кагибровку прибора проводили по образцам с)авнения, которые)твили таким ке способам, пазтому налитание спгг:вэ нэ Вг)лна. вод не ведет к снижеик) точности. так кэк уитывается при пригОтавлении с)брэзцав ".;,завения. Пасла застывания плана при к)мнтараи температуре плэВ извтекэти из из)О(ницы и граводили измерени 8 на голу" автоматическом рентгеновском спек. ромере РУУ 1410/20. Анализ диоксида циркания Выполнен за следующие те)(нологические операции: сплавление прбьс плавнем при ультразвуковой Обрабо"ке плэва, Выливание плава В излокницу и рентте-ОФлуарэс) ентное определение диоксида цирка 1 я.Таким Образом, предлагэемь 1 и способ га с" эвнению с известным обладает следу- К) ЩИМИ ПРВАМУЩЕСТВЭМЛ,1 о сравещо с аналогам те,")ерэурэ.;ц. О грацессэ стлавлениЯ умсньшениЯ на ".50 С. (аотноание уэссь пробьк массе плэвня уменьшено в 15 Оэ а дли) ль-ос и удгг товки про)ьу 8.ьвена в 25 раза, числ тех- ПЧОЮцсУ Х ПВРЭ)ий ЧИН 8 " На )Д .:Ва(угест; этих Гарэьэт)аэ приводит : "Ому, что тонось ОГпецетенуя диоксида (иОкаия увеличила.: В л 2 раЗЭ, а )р;)из. .р(1 И га,)Ь;.1 ПС ц;:1 И.Э -Р)НРО"..( Э По сравнению с известным устройствамуменьшена температура процесса сплавления на 150 - 200 С, соотношение мас ы пробы к массе плавня - в 4 раза, длительность5 подготовки пробы - в 12 раз, число технологических операций - на одну, Совокупностьэтих параметров приводит к тому, что точность результатов определения диоксидациркания увеличилась в 2 раза, производи 3 тельность эн:лиза увеличилась В 12 раз,стойкость сте:лауглеродных тиглей - В 5 разпри отказе о) использования инертнога гвзэ, что сникает стоимость анализа.ФОрмула изабр 8 тени 515 Способ определения диоксида циркония В минеральн)м сырье и продуктах егопереработки, включающий сглавление нэВески пробы с плавнем, состояцим из смеситетраборэта лития, обазваенного ме.габа 20 рата лития и диоксида коечния, Взятых Всоотношении 1.4:1, В стеклоуглеродном тигле, получение стекловидного излучателя ирентгенафлуоресцентное ог ределение диоксида циркония, а т л и ч а ю щ и й с я тем,25 что, с целью повышения точности определе-я диоксида циркония и производительнос.ги анализа, процесс сплавленияасуществл)ют при температуре 650 - 880 Си:,зи нала)кении ульт)азвукавьх колебаний с00 эмп)итуд(1 й )5 - (0 мкм В еченле 2 - 4 минэи этом ВЫГ;рэт отношение массы нэвеск, пробьк массе плэвня 1:4-5),1696942 Составитель Л,ТоропоГехред М.Моогентал едактор Л,Гратилло Коррект орол комитета поМосква, Жизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул Гагарина Заказ 4300 Тираж Подписное ВНИИГ 1 И Государственногоизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, 5, Раушская наб 4/5