Оптимизация определения рения в медном и молибденовом рудном сырье методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой

• Автор: Евдокимова, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л Рений, его промышленное значение и источники получения. Методы определения рения

1.2 Подготовка молибденового и медного сырья, концентратов к

инструментальному анализу; методики определения содержания рения в них

1.3 Термодинамическое моделирование термохимических процессов и возможность

использования его для разработки методик количественного химического анализа

1.3.1 Основные принципы метода равновесного термодинамического моделирования

1.3.2 Краткая характеристика расчетных методов для определения

термохимических свойств соединений

Постановка задачи исследования
2 Оптимизация процесса подготовки ренийсодержащих проб к ИСП-АЭС
определению рения в них
2.1 Методика исследования
2.1.1 Исходные реагенты, аппаратура и методики экспериментальных исследований
2.1.2 Краткая характеристика использованных расчетных методов для определения термохимических свойств перренатов
2.1.3 Методики исследования матричного влияния на аналитический сигнал рения и эффективности внутренней стандартизации с помощью термодинамических расчетов
2.2 Экспериментальное исследование способов химического разложения ренийсодержащих материалов
2.3 Термодинамическое моделирование процессов, протекающих при термической подготовке проб к инструментальному анализу
2.3.1 Расчет термохимических свойств ряда перренатов металлов в кристаллическом состоянии
2.3.2 Моделирование процесса спекания при подготовке ренийсодержащих рудных материалов к ИСП-АЭС определению рения
2.3.2.1 Условия моделирования и состав моделируемой системы

2.3.2.2 Моделирование спекания ренийсодержащих проб с оксидом магния в
отсутствии и присутствии окислительных добавок
2.4 Экспериментальный выбор оптимальных условий спекания ренийсодержащих
проб с оксидом магния и окислительной добавкой
Основные результаты и выводы по главе
3 Разработка методики определения рения в медных, молибденовых, медномолибденовых рудах и концентратах методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой
3.1 Термодинамическое моделирование процессов, протекающих при атомизации растворов ренийсодержащих материалов в аргоновой плазме
3.1.1 Прогнозирование матричных влияний на эмиссию рения
3.1.2 Эффективность внутренней стандартизации для ИСП-АЭС определения

рения
3.2 Экспериментальная оптимизация условий ИСП-АЭС определения рения в рудах

и концентратах
3.2.1 Выбор аналитической линии рения
3.2.2 Исследование влияния сопутствующих рению элементов на его эмиссию
3.2.3 Экспериментальные исследования эффективности внутренней

стандартизации для ИСП-АЭС определения рения
3.2.4 Приготовление градуировочных растворов для АЭС-ИСП определения рения
3.3 Результаты определения рения в медных и молибденовых рудах и концентратах
3.4 ИСП-АЭС методика определения рения в медных, молибденовых, медномолибденовых рудах и концентратах
Основные результаты и выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ БУКВЕННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ПРИНЯТЫХ
СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования:
За последние десятилетия в мире значительно вырос уровень потребления рения и расширилась область его применения. С этим связана необходимость актуализации и совершенствования технологических схем переработки сырья различного происхождения с целью извлечения из него рения в максимально возможных количествах. Одновременно требуется совершенствование методической базы аналитического контроля рения на всех стадиях процессов переработки и обогащения сырья. Современное состояние мировой аналитической практики диктует новые требования к методикам определения рения: низкий предел обнаружения, широкий диапазон определяемых концентраций, экспрессность, удовлетворительная воспроизводимость, высокая точность анализа объектов разнообразнейшего состава. Действующие стандартизованные методики не обладают этими качествами и постепенно утрачивают свою актуальность.
Разнообразие состава и природы сырья, содержащего рений, и отсутствие нормативной документации, регламентирующей контроль содержания рения современными методами, стимулирует разработку новых методик его определения. Улучшение их метрологических характеристик может быть достигнуто путем совершенствования способов подготовки проб к инструментальному анализу, оптимизации условий инструментального анализа, что невозможно без понимания механизма химических процессов, протекающих при пробоподготовке и получении аналитического сигнала.
Использование комплексного подхода, основанного на сочетании экспериментальных и теоретических методов исследования, наиболее перспективно при создании инструментальных аналитических методик. Использование термодинамического моделирования при решении разнообразных аналитических задач позволяет объяснить наблюдаемые явления, прогнозировать оптимальные методические условия анализа, установить закономерности поведения и взаимодействия веществ, Оно позволяет сократить время методических разработок, уменьшить количество и стоимость экспериментов.
Для проведения подобного моделирования для разработки методик определения рения необходима справочная информация о термохимических свойствах соединений рения, которой в настоящий момент недостаточно. В полном объеме представлены сведения только для оксидов, сульфидов рения, для остальных соединений данные либо отсутствуют, либо недостаточны. Это обусловливает актуальность проведения расчетов для получения недостающей информации о соединениях рения.

Расчет стандартной теплоемкости
Стандартная теплоемкость перренатов была рассчитана по правилу Коппа-Неймана как сумма теплоемкостей оксидов, составляющих соединение [79], а также по инкрементному методу Кумока [86]. Данные по стандартным теплоемкостям оксидов для расчетов были взяты из справочника [74], инкременты Ср°298 Для аниона (Ср°298(К.е04")=96.4 Дж/(моль-К)) и катионов металлов - из [86].
Для расчета стандартной теплоемкости также был применен метод Касенова [87]. Теплоемкость в стандартном состоянии для перренатов в кристаллическом состоянии было вычислено с использованием уравнения (1.15), принимающего вид:
Ср°298(Ме (ЯеСИпХгвГ 5°298(Меп+) ш -К О +п-Ср°298(Ке04-)Ста,, (2.9)
где Сро298(КеО4')(та)=94.6±0.8 Дж/(моль-К), а К - коэффициент для перехода к кристаллическому состоянию, который равен 0.556±0.044 [78, 87]. С) - коэффициент подобия, который для перренатов равен 0.835 и имеет следующий вид:
д=Сро298(Ме(Ке04-)пУ80298(Ме(Ке04-)„). (2.Ю)
Расчет температурной зависимости теплоемкости
Для оценки температурной зависимости (1.16) Ср(Т) и расчета коэффициентов а, Ь, с перренатов были использованы три метода.
1. Аддитивный метод с использованием данных о теплоемкостях простых оксидов [86] с общей формулой (1.17), которая для перренатов имеет следующий вид:
Ср(МеКе04)=(а(Ме20)+а(Ке207))/2+0.001-Т-(Ь(Ме20)+Ь(ае207))/2-105-Г2 4сМе20+сК.е207)/2; (2.11)
Ср(Ме(Ке04)2)=(а(МеО)+а(Ке207))+(Ь(МеО)+Ь(Ке207)>0.001-Т-105- (с(Ме0)+с(Ке207))Т '2; (2.12)
Ср(Ме(КеО4)з)=(а(Ме2Оз)+За(Ке2О7))/2+0.001-Т(Ь(Ме2Оз)+3-Ь(ае2О7))/2-105-Т'2-(с(Ме2Оз)+3-с(Ке2О7))/2. (2.13)
Коэффициенты а, Ь, с для оксидов металлов и оксида рения (ЯегСЬ) взяты из справочника [69].
2. Расчет коэффициентов по формулам, предложенным Кубашевским [89] с использованием формул (1.18)-(1.20). Температуры плавления перренатов для расчетов были нами взяты из [91].
3. Расчет коэффициентов по формулам (1.21-1.23), предложенным в работе [90].
Характеристическую температуру вещества I определяли по величине Ср°298 с
использованием таблицы функции Ср/ТТ= ДТЛ), приведенной в работе [90].