Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП

Разработаны методики полного анализа химического состава железорудного концентрата методом эмиссионной спектрометрии индуктивно связанной плазмы (ЭСА-ИСП). Показано, что созданные методики значительно сокращают продолжительность химического анализа сырья и обеспечивают необходимую точность результат...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Григоренко, Г.М., Грыцкив, Я.П., Чубов, Л.Н., Грыцкив, А.Я.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2011
Назва видання:	Современная электрометаллургия
Теми:	Электрометаллургия стали и ферросплавов
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96270
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП / Г.М. Григоренко, Я.П. Грыцкив, Л.Н. Чубов, А.Я. Грыцкив // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 43-45. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-96270
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-962702016-03-14T03:02:10Z Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП Григоренко, Г.М. Грыцкив, Я.П. Чубов, Л.Н. Грыцкив, А.Я. Электрометаллургия стали и ферросплавов Разработаны методики полного анализа химического состава железорудного концентрата методом эмиссионной спектрометрии индуктивно связанной плазмы (ЭСА-ИСП). Показано, что созданные методики значительно сокращают продолжительность химического анализа сырья и обеспечивают необходимую точность результатов измерений. Procedures have been developed for a full analysis of chemical composition of iron ore concentrate using the method of emission spectrometry of inductively coupled plasma (ESA-ISP). It is shown that the developed procedures reduce greatly the duration of chemical analysis of raw material and provide the required accuracy of results of measurements. 2011 Article Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП / Г.М. Григоренко, Я.П. Грыцкив, Л.Н. Чубов, А.Я. Грыцкив // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 43-45. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0233-7681 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96270 669.786: 621.365.2 ru Современная электрометаллургия Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Электрометаллургия стали и ферросплавов Электрометаллургия стали и ферросплавов
spellingShingle	Электрометаллургия стали и ферросплавов Электрометаллургия стали и ферросплавов Григоренко, Г.М. Грыцкив, Я.П. Чубов, Л.Н. Грыцкив, А.Я. Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП Современная электрометаллургия
description	Разработаны методики полного анализа химического состава железорудного концентрата методом эмиссионной спектрометрии индуктивно связанной плазмы (ЭСА-ИСП). Показано, что созданные методики значительно сокращают продолжительность химического анализа сырья и обеспечивают необходимую точность результатов измерений.
format	Article
author	Григоренко, Г.М. Грыцкив, Я.П. Чубов, Л.Н. Грыцкив, А.Я.
author_facet	Григоренко, Г.М. Грыцкив, Я.П. Чубов, Л.Н. Грыцкив, А.Я.
author_sort	Григоренко, Г.М.
title	Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП
title_short	Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП
title_full	Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП
title_fullStr	Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП
title_full_unstemmed	Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП
title_sort	анализ железорудного концентрата методом эса-исп
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Электрометаллургия стали и ферросплавов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96270
citation_txt	Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП / Г.М. Григоренко, Я.П. Грыцкив, Л.Н. Чубов, А.Я. Грыцкив // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 43-45. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series	Современная электрометаллургия
work_keys_str_mv	AT grigorenkogm analizželezorudnogokoncentratametodomésaisp AT gryckivâp analizželezorudnogokoncentratametodomésaisp AT čubovln analizželezorudnogokoncentratametodomésaisp AT gryckivaâ analizželezorudnogokoncentratametodomésaisp
first_indexed	2025-07-07T03:28:06Z
last_indexed	2025-07-07T03:28:06Z
_version_	1836957184201588736
fulltext	УДК 669.786: 621.365.2 АНАЛИЗ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА МЕТОДОМ ЭСА-ИСП Г. М. Григоренко, Я. П. Грыцкив, Л. Н. Чубов, А. Я. Грыцкив Разработаны методики полного анализа химического состава железорудного концентрата методом эмиссионной спектрометрии индуктивно связанной плазмы (ЭСА-ИСП). Показано, что созданные методики значительно сокра- щают продолжительность химического анализа сырья и обеспечивают необходимую точность результатов измерений. Procedures have been developed for a full analysis of chemical composition of iron ore concentrate using the method of emission spectrometry of inductively coupled plasma (ESA-ISP). It is shown that the developed procedures reduce greatly the duration of chemical analysis of raw material and provide the required accuracy of results of measurements. Ключ е вы е с л о в а : железорудный концентрат; хими- ческий состав; метод анализа ЭСА-ИСП Перестройка черной металлургии Украины после распада бывшего СССР на первом этапе характе- ризовалась переориентацией рынков сбыта. Этому способствовали дезинтеграция и спад промышлен- ного производства в странах СНГ. Для поставок стального проката в страны дальнего зарубежья тре- бовалась международная сертификация про- дукции. Вскоре в Украине появились филиалы та- ких центров, как Тюф Рейнланд, Бюро Веритас, СЖС Украина, Алекс Стюарт и др. Эти фирмы осуществляли оформление сертификатов на экспор- тируемую продукцию как металлургического про- филя, так и других отраслей производства (сель- скохозяйственного, пищевого, фармацевтического направлений). Для этого использовали аналитичес- кие возможности лабораторий ведущих предприя- тий соответствующей отрасли Украины, иногда привлекали и зарубежные. В дальнейшем крупные металлургические пред- приятия, ориентированные на поставки продукции за рубеж, сертифицировали свои производства по ISO, провели международную аккредитацию лабо- раторий по ISO 17025, предварительно оснастив их современными эмиссионными спектрометрами ве- дущих мировых производителей. Второй этап трансформации металлургического производства начался несколько позже и характе- ризовался переориентацией сырьевой базы метал- лургии. Железорудные концентраты и окатыши за- рубежных производителей начали использовать для выплавки сталей на украинских предприятиях. В свою очередь украинские обогатительные комбина- ты стали активно продвигать свою продукцию на рын- ки развивающихся металлургических предприятий востока. Потребовался оперативный и достаточно точный контроль химического состава железоруд- ного сырья, поставляемого по контрактам, в том числе и для определения ставок таможенных пошлин. До настоящего времени анализ химического сос- тава железорудного сырья производили химическими методами согласно стандартам Украины ДСТУ ГОСТ 23581.0:2008; ДСТУ ГОСТ 23581.22:2008. А это во- семнадцать отдельных нормативов на методы опре- деления примесных химических элементов или их оксидов, два стандарта – железа оксидного и об- щего, два стандарта – влаги и химически связанной воды, один стандарт – нерастворимых примесей. Кроме перечисленных нормативных документов, су- ществует стандарт ДСТУ ГОСТ 26482:2008 на хи- мический метод определения металлического желе- за. Очевидно, что проведение полного или даже выборочного анализа железорудного концентра- та – процедура трудоемкая и продолжительная, требующая наличия большой химической лабора- тории, укомплектованной штатом квалифицирован- ных химиков-аналитиков. Развитие инструментальных аналитических ме- тодов (рентгеноспектральный анализ, оптическая © Г. М. ГРИГОРЕНКО, Я. П. ГРЫЦКИВ, Л. Н. ЧУБОВ, А. Я. ГРЫЦКИВ, 2011 43 эмиссионная спектрометрия с индуктивно связан- ной плазмой), совершенствование их приборной ба- зы позволили существенно упростить аналитичес- кие процедуры. Анализ большинства компонентов данными методами проводится в рамках одного из- мерения, что позволяет сократить длительность ана- лиза и повысить точность результатов. Наличие в аналитической испытательной лабо- ратории ИЭС им. Е. О. Патона малогабаритного спектрометра ICP последнего поколения (массой менее 70 кг) позволило решить задачу создания ме- тодики анализа железорудного сырья с определе- нием максимально возможного количества компо- нентов в одной измерительной процедуре с погреш- ностью не хуже требований стандартных методик. ICP – спектрометр модели iCAP 6500 DUO (фирма «Thermo Electron Corporation») – оснащен оптической системой со скрещенной дисперсией «Эшелле-решетки» с малоугловой призмой и двой- ным наблюдением плазмы (аксиальным и радиаль- ным). Кроме того, полупроводниковый детектор в виде двумерного массива 540 540 светочувстви- тельных элементов с диапазоном регистрируемого спектра 166,25…847 нм и компьютерная программа прибора обеспечивают одновременное (параллель- ное) измерение до 200 аналитических линий. Это позволяет включать в создаваемые методики ана- лиза десятки элементов и (что особенно важно) ре- гистрировать для каждого элемента по 3…4 анали- тические линии. Последнее дает возможность проанализировать вероятные спектральные наложения и избежать связанных с ними погрешностей анализа для проб с переменным элементным составом, а также пост- роить калибровочные прямые в широком диапазоне концентраций (в пределах 3…5 порядков). Данная особенность имеет значение при анализе сырьевых материалов, в том числе железосодержа- щих руд. Перечисленные характеристики совмест- но с использованием в измеряемых растворах внут- ренних стандартов позволяют, в конечном итоге, достичь высокой чувствительности и стабильной воспроизводимости результатов анализа. Технология производства концентрата предус- матривает обогащение железорудного сырья при температуре свыше 1000 °С. Основной компонент концентрата Fe2O3, нагретый до 1200…1300 °С, в последующем не растворяется даже в кипящих кис- лотах [1]. Указанное свойство существенно затруд- няет приготовление раствора из пробы концентрата для анализа его методом спектрометрии ICP. Нами разработаны две новые методики разло- жения железорудного концентрата: способом сплав- ления с пиросульфатом лития при относительно низ- ких температурах и растворением в смеси концентри- рованных соляной, азотной и плавиковой кислот в условиях микроволнового нагрева под давлением. Первая из предлагаемых методик является аль- тернативой известному способу разложения веществ сплавлением с пиросульфатом калия, описанному в работе [2]. Ее преимущество заключается в воз- можности точно определять содержание калия, ко- торый, в отличие от лития, хотя и в следовых ко- личествах, но присутствует и контролируется в сос- таве руды. Экспериментально установлено, что сплавление с пиросульфатом лития эффективно осуществлять при 450 °С, в то время как для получения анало- гичного результата при разложении с солью калия необходимы значения температуры свыше 800 °С. Поскольку пиросульфат лития Li2S2O7 квали- фикации реактива для анализа промышленностью не выпускается, его получали лабораторным путем при температуре выше 200 °С путем взаимодействия карбоната лития с персульфатом аммония. Методика анализа железорудного концентрата с использованием первого способа получения раст- вора пробы включает три стадии: сплавление пробы с образующимся в начале процесса пиросульфатом лития, растворение плавня в смеси кислот и спектраль- ное измерение раствора на спектрометре iCAP 6500. В экспериментах мы использовали следующую последовательность процедур. Навеску размолотой руды в количестве (0,1±0,01) г смешивали в квар- цевом тигле с 10 г смеси Li2CO3 и (NH4)2S2O8, в которой соотношение последних составляло 1:5. Добавляли несколько капель воды для активации реакции и нагревали на электроплите до полного разложения образующегося карбоната аммония и испарения воды. Затем тигель ставили в муфельную печь и нагревали при 450 °С до визуально наблю- даемого прекращения образования паров сернисто- го ангидрида, свидетельствующего о полном завер- шении реакции. После охлаждения тигля находящийся в нем плавень смывали дистиллированной водой и пере- носили в стеклоуглеродный стакан, добавляли 20…50 мл концентрированной HNO3 и 1…2 г NH4F⋅HF для разложения кремниевой кислоты. Раствор кипятили 10…20 мин до полного осветле- ния. Затем охлаждали до комнатной температуры и переносили в мерную полипропиленовую колбу вместимостью 250 мл. Для проведения спектрального анализа аликво- ту раствора в объеме 25 мл разбавляли в мерных полипропиленовых колбах вместимостью 250 либо 500 мл. Для определения содержания железа гото- вили отдельное разбавление исходного раствора с кратностью 100 и более раз. По второй методике растворение пробы осу- ществляли с использованием специально предназ- наченной для этих целей печи СВЧ марки Mars фирмы «CEM Corporation». Преимущества мето- дики СВЧ разложения концентрата заключаются в возможности задавать и четко контролировать сра- зу три параметра (температуру, давление и продол- жительность процесса), варьируя мощность и время включения генератора. Кроме того, при герметич- ных условиях микроволнового разложения исклю- чаются случайные погрешности анализа, характер- 44 ные для методик сплавления по причине вскипания расплава или попадания элементов, испаряющихся из футеровки муфеля, в тигли. Растворение осуществляли в микроволновой печи в течение 25 мин. Мощность нагрева (400…800 Вт) устанавливали таким образом, чтобы во фтороплас- товых стаканах HP-500 температура реакции плав- но поднималась до 200…210 °С. В первую очередь контролировали реакцию по температуре, предотв- ращая возможность резкого повышения давления. Стаканы указанной марки снабжены плотно прилегающими прижимными крышками, а также небольшими отверстиями со сменными предохрани- тельными мембранами. При избыточном давлении (3 МПа) разрывные мембраны эффективно предохра- няют емкости от деформации и повреждения. Условия разложения выбирали такими, чтобы с одной стороны, раствор оптимально заполнял ра- бочий объем стакана, а с другой – при заданных температуре и давлении гарантировалась герметич- ность системы. При выполнении указанных требо- ваний достигали полного исключения потерь ком- понентов жидкой фазы и летучих соединений. После завершения реакции и охлаждения раст- вор из стакана переносили в полипропиленовую мерную колбу вместимостью 50 либо 100 мл. После разбавления отбирали несколько аликвот требуемо- го объема, а в оставшемся растворе находили серу и фосфор. Содержание других элементов, входя- щих в состав концентратов в существенно больших количествах, определяли путем кратного разбавле- ния отобранных аликвот. Общая концентрация ком- понентов не должна превышать 100 ppm. Результаты элементного анализа состава кон- центратов, полученные по рассматриваемым мето- дикам анализа железорудного сырья, представлены в таблице. Как следует из полученных данных, со- держание компонентов характеризуется близкими значениями. Несколько завышенное количество ок- сидов калия и натрия, определенное по методике сплавления, объясняется их примесью в реактивах и возможным попаданием этих элементов в тигли из футеровки муфеля. Разложение при нагревании кремнийсодержа- щих материалов в плавиковой кислоте сопровожда- ется активной потерей кремния в виде летучего SiF4. Установленной позитивной особенностью микро- волнового разложения в закрытой системе под дав- лением является то, что весь кремний остается свя- занным в растворе в виде гексафторкремниевой кис- лоты [3]. Как показали результаты, за время пос- ледующей операции разбавления раствора и непос- редственного анализа указанная кислота заметно не разлагается и, как следствие, потеря кремния в виде тетрафторида не обнаружена. Исходя из полученных результатов разработан- ные методики целесообразно рекомендовать для широкого использования в химико-аналитических лабораториях металлургических предприятий при контроле состава железорудного сырья. 1. Химическая энциклопедия: в 5 т. / Под ред. И. Л. Кну- нянца. – М.: Сов. энцикл., 1990. – Т. 2. – 131 с. 2. Анализ минерального сырья / Под ред. Ю. Н. Книпови- ча и Ю. В. Морачевского. – Л.: ГХИ, 1969. – 301 с. 3. Химическая энциклопедия: в 5 т. / Под ред. И. Л. Кну- нянца. – М.: Сов. энцикл., 1990. – Т.2. – 507 с. Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев Поступила 20.05.2011 Сравнительная оценка содержания компонентов в образ- цах железорудного концентрата по данным двух методик анализа Компонент Образец № 1 Образец № 2 Сплавление с Li2S2O7 Микровол- новое разло- жение под давлением Сплавление с Li2S2O7 Микровол- новое разло- жение под давлением Al2O3 0,36 0,41 0,46 0,60 CaO 0,46 0,34 0,55 0,47 Cr2O3 0,11 0,065 0,16 0,094 Fe2O3 86,7 86,6 86,6 86,7 MgO 0,58 0,64 0,84 1,10 MnO 0,044 0,031 0,050 0,039 K2O 0,19 0,068 0,20 0,15 Na2O 0,20 0,062 0,21 0,096 P2O5 0,015 0,014 0,013 0,014 SO2 — 0,010 — 0,006 SiO2 4,52 4,62 8,38 10,59 TiO2 0,046 0,077 0,055 0,113 45

Анализ железорудного концентрата методом ЭСА-ИСП

Репозитарії

Схожі ресурси