Способ определения концентраций элементов

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 21/67 04 О ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ГОСУД АРСПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11 ф 34 но-исследовательгии, геофизики и Гегу анализ,8-82,руководство ому спектралш Э.Эмис - М.: и ного сырья.1959. ЕНТР ДЕЛЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Сибирский научский институт геоломинерального сырья(56) Терек Т., Микасионный спектральныйМир, 1982, ч. 2, с.Клер М.М. Краткоеблихенно-количественному анализу минералМ.: Госгеолтехиздат,(54) СПОСОБ ОПРЕ ИЯ КОНЦ АЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение относится к эмисси онному спектральному анализу и мохе быть использовано для определения х мического состава горных пород. Цел изобретения является повышение точности определения концентраций элементов. В процессе спектрального ан лиза методом просыпки-вдувания по и тенсивностям аналитических линий о ределяют ориентировочные концентрации элементов по методу твердых графиков, Путем сравнения ориентировочных концентраций породообразующихэлементов в анализируемой породе сданными классификационной таблицы, вкоторой представлены изученные ранеестандартные образцы состава или проанализированные количественными методами образцы горных пород, отличающиеся друг от друга пределами изменения концентраций породообразующихили некоторых специфических элементов, концентрирующихся в определенныхтипах пород, определяют принадлехность анализируемой породы к одномуиэ изученных типов. С помощью таблицы поправочных коэффициентов, установленных при предварительном изучении пород, вошедших в классификационную таблицу, рассчитывают истиннуюконцентрацию элементов в анализируемой породе путем умнохения на соответствующий поправочный коэффициент.6 табл.Изобретение относится к эмиссионному спектральному анализу и может быть использовано для определения химического состава веществ, в частнос.) ти горных пород.Цель изобретения - повышение точности определения концентрации химических элементов.Сущность способа определения кон центраций (С) элементов заключается в том, что сначала проводят в режиме, обеспечивающем независимость температуры разряда от валового состава проб, при котором сила тока дуги 1 = 1533,5-34,5 А, скорость отсоса Ч6,5-7,5 м/с, фаза поджига дуги 87- 93: масса просыпаемого порошка ш =55-65 мг, спектральный анализ эталонных проб с известными концентраци ями (С) элементов, определенными количественными методами, и минералогией. В одном из этапов анализа методом твердых графиков определяют ориентировочные концентрации породооб разующих элементов. По соотношению ориентировочных концентраций породообразующих элементов составляют классификационные таблицы изученных типов пород. Путем сравнения ориентировоч ных концентраций с истинными составляют таблицы поправочных коэффициентов для отдельных элементов, входящих в состав изученных типов пород.Затем проводят в том же режиме спектральный анализ рядовой пробы и по соотношению ориентировочных концентраций породообразующих элементов относят ее к одному из ранее изученных типов пород. Истинные концентра ции элементов определяют с помощью поправочных коэффициентов, установленных ранее для этого типа породы.Для выбранного в результате планирования эксперимента оптимального 4 режима получения спектра с использованием горизонтальной угольной дуги метода просыпки-вдувания было установлено, что равномерно вводимая за экспозицию 15 с масса порошка анали 50 зируемой породы (ш = 60+5 мг) различного валового состава не приводит к заметному нарушению параметров разряда. Об этом свидетельствуют экспериментальные графики радиального рас- б пределения температуры в излучающем объеме плазмы. В то же время сохраняется зависимость результатов анализа концентраций элементов от минерального состава анализируемых проб,чтопроявляется в параллельном сдвигеградуировочных графиков, построенныхв координатах 11-11 С для 45 элементов,Осуществление способа показано напримере магматических пород, хотяспособ пригоден для определения концентраций различных элементов в горных породах разнообразного составаи генезиса.Измельченную известным способом,например, дроблением и истиранием до0,074 мм навеску пробы т = 60+5 мгпросыпают с помощью аппарата для просыпания проб, например УСА, в горизонтальную угольную дугу перемен-,ного тока, работающую в оптимальномрежиме: сила тока 1 = 34+0,5 А, фаоза поджига дуги= 90 ф 3 , скоростьпотока воздуха, стабилизирующего разряд, у = 7+0,5 м/с, экспозиция 5 с.Режим выбран в результате планирования эксперимента методом греко-латинских квадратов, Спектр пробы фотографируют через 10-ступенчатый ослабитель Клера, помещенный перед щельюспектрографа, например, ДФС. Ширина щели спектрографа, например,8 х 10 и. Спектр фотографируют напластинки спектральные тип П, чувствительностью от 16 до 20 ед размером 13 х 18. Проявление ведется вметол-гидрохиноновом проявителе, например, 4 мин. Для контроля за соблюдением условий анализа на каждуюпластинку сжигают контрольный образецс известным содержанием анализируемыхэлементов. На спектрограмме находятспектральные линии, выбранные,в качестве аналитических для определяемыхэлементов, измеряют их интенсивностьв ступенях ослабления с точностью до0,1 ступени.Сначала предлагаемым способом анализируют коллекцию (эталонную) магматических горных пород с известнымминеральным и элементным составами.Строят градуированные графики в координатах 1 д 1-1 дС для породообразующих элементовДля каждого элементаобозначается твердый график, В качестве твердого графика в принципеможет быть выбрана зависимость 111 С для любой группы пород, котораяобеспечивает решение задачи или обусловлена наличием стандартных образцовсостава. В примере используется груп 1337740па магматических пород основного состава (трапп, габбро, базальт), Эталонная коллекция пород состоит из 22 образцов. В нее входят стандартные образцы (СОС): магматические породы ультраосновного, основного, среднего, кислого, щелочного состава, а также грейзен и пегматит.По ориентировочным концентрациям породообразующих элементов определенным по твердым графикам, для всех эталонных пород составлена классификационная таблица (табл. ), в которой каждый из типов пород описан с помощью изменяющихся хотя бы по одному из породообразующих элементов граничных условий, характеризующих степень концентрирования (наличие определенных минеральных форм) основных компонентов в каждом из изученных типов пород (по мере поступления стандартных образцов классификационная таблица может быть расширена),Затем для анализируемых элементов в изученных типах пород эталонной коллекции путем сравнения ориентировочных концентраций с истинными значениями определяют поправочные коэффициенты (табл. 2).Используя установленные зависимости (табл. 1 и 2) определяют тип и рассчитывают состав анализируемых рядовых проб, если они по описанию и по граничным условиям укладываются в классификационные схемы эталонной коллекции. В табл. 3 представлены логарифмы интенсивности породообразующих элементов (в ступенях ослабления) в спектрах трех проб магматических горных пород из коллекции Киевского госуниверситета, проходящих аттестацию в лабораториях СНИИГГ и МСа. В табл. 4 представлены соответствующие этим интенсивностям ориентировочные концентрации, определенные по основным графикам. Спектры проб сфотографированы через 1 О-ступенчатый ослабитель, помещенный перед щелью спектрографа, при описаннОм выше оптимальном режиме: 1 = 34+0,5 А, ч =7+0,5 м/с, Ч = 90+3 , т = 60+5 мг, экспозиция 15 с.При сопоставлении данных табл. 4 с граничными условиями для породообразующих элементов в классификационной табл. 1 получают, что образец Бр попадает в позицию 18 (базальт), образец ГА - в позицию 11 (альбитизи рованный гранит), образец ГК - в позицию 7 (роговообманковый гранит). Определенные типы пород совпадают с геологическим описанием, согласно которому образец Бр - базальт ровенский, образец ГА - альбитизированный гранит, Гк - гранит коростенский.Используя поправочные коэффициенты (см. табл, 2), определяем истинные 510 25 30 дугового разряда, регистрации интенсивности аналитического сигнала,по которым методом твердых графиковсудят об ориентировочных концентрациях определяемых элементов, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности определения концентраций элементов, сначала проводятанализ эталонных проб с известнымиконцентрациями элементов и минерл.-: -гней в режиме, обеспечивающем независимость температуры дугового разрядаот валового состава проб, устанавливая силу тока дуги 1 = 33,5-34,5 А,скорость отсоса ч = 6,5-7,5 м/с, фа 35 зу поджига дуги 87-93 , массу просыопаемой пробы ш = 55-65 мг, определяют ориентировочные концентрации породообразующих элементов, по соотношению которых для эталонных проб со 40 ставляют классификационные таблицыизученных типов пород и соответствующие им таблицы поправочных коэффициентов для отдельных элементов, полученные путем сравнения ориентировочных концентраций с истинными значениями, далее проводят в том жережиме спектральный анализ рядовойпробы, по соотношению ориентировочных концентраций породообразующих 45 50 элементов относят ее к одному из ранее изученных типов пород,послечегоконцентрации элементов определяют с по -мощью поправочных коэффициентов, ус тановленных ранеедля этого типа породы. 55 содержания элементов, Они приведеыв табл. 5. В табл. 6 для сравненияпомещены данные анализов, проведенныедля этих же образцов количественнымиметодами атомной абсорбции и спектроколориметрии,Предложенное решение по сравнению,с прототипом позволяет увеличить точность анализа: результаты удовлетво ряют 111 1 категориям точностиФ о р м у л а и з о б р е т е н и яСпособ определения концентрацийэлементов в образцах горных породпутем просыпки-вдувания пробы в зонум а Л йй о о о м м м о о о о о о В е й о о о л й о о ф мн а у у овЙ йи оойЮ о й о о1 002 15 1 1 0 Э/1 1 1 1 1 1 ъо 005 112/15 5 1 11 1 1 1 1 1 1 0005 067 0,67 16/1,5 1 0,5 0 Ь 2 0,5 1 1 1 11,50,5 1,5 1 0,250,5 1 1,5 11 1 1 0005 1 05 22/1,5 0,5 05 0,003 1 025 1Э/1,5 О,ЭЗ 05 0003 1 0,253/1,5 1 1 1 1 1 1,5 0,67 0,5 2 1 1ель 1,5 прн других услоеилх - 1, Эиачок - проверка но другой линии. 1 1 1 1 11 11 1 1,51 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1,5 1,5 10,5 3 0,5 1,33 0,5 2 о 5 3 О 67 1 0,25 1,33 1 10,67 1,0 0,7 5 абли асчетные концентрации оба Ба О К,О Т 10 Мп Б 1 О А 1 О Р СьО МдО 4,90 13 501337740 ФпоМаО Ре 09 8109 АЭ 09 71 Ч Сг Т 10 ИпО ТФ Оа 7.3, 0 атО 1 Пегматит 0,2 О,6 0,33 1 1 5 с 42 32 0,11 1 3 1,5/ 2/1,33 1,5 1 1 2 Гредзеи 0,2 О,6 О 1 1,ЭЭ 3 1,5 1 1 75 с 2 10,11/1 202 10.57/1 1,33 3 Луаврит 0,2 0,75 133 0515 1,33 1 17 1 1,50,5 1 1,33 2 4 Уртит 0,512 1 11, И/ 1 15 10,5 1,5 5 Мариу- О, 1 0,25 полит 0,67 1 1,33 0,5 1 1,5 1 0,5 0,5 6 Клас,2 0,5 кит 1,33 0,5 1 1,5 0,5 0,67 1,33 1 1,5 0,62 0,5 0,5 7 Рого,5 0,5 вообс 7 1,33 1,33 0,5 1 1 05 ОЭЗ 1 0,5 0,75 1 1 0,61/ /О,И нанковый гранмт 0,5 0,33 0,5 1,ЭЭ 1,ЭЭ 0,5 1 0,67 1 0,5 0,5 0,5 1 1 9 Грело,5 0,75 диорит 1 0,33 1 0,67 0,67 0,75 1 1 1,15 1,ЭЭ 0,5 1 1 0,5 119 1 О 5 1,75 1 О Грано" 0,5 0,75 .диорит 1 0,5 1 0,5 1 10,5 1 Альби 0,16 0,67 1,33 1,33 0,5 1 1,5 0,003 1 0,51,5/1 0,5 1,33 О 5 1,1тизированныд гранит 1,5 2 Трепп 1 О, 15 1 13 Габбро 0,67 075 1 14 Диабаз 0,67 1 1,33 1 0,6 11 0,5 1 0,67 1 0,75 1 1,33 1,33 051 15 Ба- зальт 11 1 52 120 Хим,67берлнт 0,671 0,1 0,571 И 1 21 Пери- дотмт 0,67 1,ЭЗ 1 0,57 1 0,5 1,1 1 1,5 0 22 Дуннт 1 2 1,33 0,57 1 0,5 1,7 1 1,5 1 , 0,1 П р н и е ч а н и е. Вырааенне 42 следует читать - прн концентрации йаО 4 Х используетск иноки 1,5/1 В Биоти,2 033 товый гранит 0,670,67 1 сО 52 1 10,11/16 1337740 15 Таблица 6 Сравнительные данные, Х О 2 АхО РО Ь 10 Ма О К,О Т 10 Пробы аО МКО Ге,ОМпО Бр 9,15 5,36 15,25 49,9 12,58 Не 0,0018 2,58 0,78 2,89 0,22 Бр 9,29 5,43 15,30 49,3 12,64 ана,0018 2,56 0,82 2,73 0,23 ГА 0,60 0,27 4,07 63,18 16,39 ли,0081 9,01 2,94 0,35 6,32 ГА 0,57 0,26 4,05 62,9 16,78 зи,0085 8,93 2,88 0,35 0,32 Гк 0,79 0,31 3,26 72,69 12,66 ро,0073 3,10 5,62 0,35 0,033 ся Составитель БШироковРедактор Л. Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар Заказ 4122/40 Тирах 776 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5