Способ подготовки проб платино-содержащих материалов для атомно-спектрального анализа

 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к химико-атомно-эмиссионным методам анализа продуктов, содержащих благородные металлы, и может быть использовано в цветной металлургии при анализе концентратов платиновых металлов КП-1 - КП-6, медно-никелевых шламов, руд, хвостов. Способ позволяет сократить длительность анализа концентратов платиновых металлов, улучшить условия труда, а также метрологические характеристики анализа. Он включает растворение образца в замкнутом объеме в хлористоводородной кислоте в присутствии окислителя при 160-180°С и анализ полученного раствора атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой, причем пробу растворяют в смеси хлористоводородной кислоты, диоксида марганца и пероксида водорода. Смешивание раствора с порошком диоксида марганца проводят после герметизации объема и установления заданного температурного режима путем вращения реакционного сосуда. 1 з.п.ф-лы, 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ф .— РЕСПУБЛИК

А1

„„SU „»1608515 (51)5 G 01 N 21/73

ГОС Д

ПО

ПРИ

АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ГКНТ СССР

О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ нос сис вып..(54)

СОД СПЕ (57) чес сио,соде тин и м мет прод мета (21) (2 ) (46) (71) ват инс мет хим

СО .(72

Л.Н и В (53 (56

Мет ния та

ОСТ

4637419/23-25

13. 01. 89

23,11,90 Бюл. ¹ 43

Государственный научно-исследольский и проектно-кострукторский итут гидрометаллургии цветных ллов "Гидроцветмет" и Институт ии и химической технологии

Н СССР

Н.Л.Коваленко, Э.Н.Гильберт, Шабанова, Г.Л,Бухбиндер

А.Кабаева

543,42 (088.8)

Концентрат платиновых металлов. ды анализа. Определение содержаметаллов платиновой группы, золосеребра в КП-3 НГМК.

48-212.0-81 - OCT 48-212.2-81. еляев В.Н ° и др. Вскрытие платидержащих материалов в замкнутых емах. †: ЖАХ. 1985, т.40, 1, с. 135-140 °

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРОБ ПЛАТИНОРЖАЦИХ MATEPHAJIOB ДЛЯ АТОМНОАЛЬНОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к анализобретение относится к аналитиой химии, а именно к химико-эмисным методам анализа продуктбв, жащих благородные металлы (плавые металлы, золото и серебро), ет быть использовано в цветной ургии при анализе товарной кции — концентратов платиновых лов КП-1 — КП-6, и промпродук2 тической химии, а именно к химикоа т о ми о-э ми с си о иным ме т ода м анализ а продуктов, содержащих благородные металлы, и может быть использовано в цветной металлургии при анализе концентратов платиновых металлов КП-1КП-6, медно-никелевых шламов, руд, хвостов. Способ позволяет сократить длительность анализа концентратов платиновых металлов, улучшить условия труда, а также метрологические характеристики анализа. Он включает растворение образца в замкнутом объе-. ме в хлористоводородной кислоте в присутствии окислителя при 160-180 С и анализ полученного раствора атомно-эмиссионным методом с индуктивносвязанной плазмой, причем пробу растворяют в смеси хлористоводородной кислоты, диоксида марганца и пероксида водорода. Смешивание раствора с порошком диоксида марганца проводят после герметизации объема и установления заданного температурного режима путем вращения реакционного сосуда. 1 з.н. ф-лы, 5 табл, тов — медно-никелевых шламов, руд, хвостов, Цель изобретения — сокращение длительности анализа за счет уменьшения времени на полное растворение пробы, повышение правильности и воспроизводимости результатов анализа, снижение пределов обнаружения, улучшение усло16085 вий труда и метрологических харак-. теристик анализа.

В табл,1 и 2 приведены результаты, иллюстрирующие влияние соотношения

5 компонентов реакционной смеси и температуры на полноту и продолжительность вскрытия концентратов платиноо вых металлов при температуре 180 С (в табл,2 — концентрат КП-2) .

Взаимодействие в системе происходит следующим образом: диоксид марганца окисляет хлористоводородную кислоту, образующийся хлор окисляет серебро, платину и золото, которые в противном случае, находясь в пробах в виде металлов, каталиэируют процесс разложения пероксида. Образующийся хлор тоже катализирует разложение пероксида, но в меньшей степени, чем ,металлические серебро, платина и золото. Таким образом, окисление этих металлов хлором способствует выбыванию иэ процесса мощных катализаторов, разложение пероксида идет медленнее.

Далее, при повышенных температурах в системе протекают реакции:

Н,О + 2С . + 2Н - С1 + 2П О (1)

Н О + С1 - ?CI - 2H " О (2)

Промежуточным продуктом реакций (1) и (2) является атомарный хлор,. который является более реакционноспособным, чем молекулярный,, Совместное действие двух окислителей приводит к существованию в системе постоянной небольшой концентрации атомарного хлора и нейтрализует катализирующее действие на пероксид водорода металлов, присутствующих в пробах, что обеспечивает достижение положительного эффекта, При вращении замкнутого сосуда в моменты ere поворота частицы пробы прилипают ко дну кварцевой пробирки за счет смачивающего действия во- 45 ды и остаются в газовой фазе, Таким образом, происходит не просто перемешивание компонентов смеси и пробы, а реализуется ситуация, при которой проба при вращении ампулы находится то в растворе, то в газовой фазе, насыщенных хлором, Оптимальная скорость вращения автоклава равна 15+5 об/мин.

В табл.3 показано влияние скорости вращения замкнутого сосуда на продолжительность вскрытия концентрата

КП-3 при температуре 180О С; соотношение компонентов реакционной смеси и пробы следующее: 0,1 r КП-3 +

+ 0,2 MnO + 17,7 г НС1 (d=1,18 г/см ).+

+ 5,55 г Н20 (d=1,11 г/смэ), Пример 1, Определение содержания благородных металлов в концентрате КП-1, содержащем, мас.7:Ag 1314; Аи 2-4; Ir 0,05-0,09; Pd 45-49;

Pr. 12-13 Rh 0 2 0 5; Ru 0 05 0 15;

В кварцевую пробирку помещают на веску концентрата массой 0,1 r вводят 17,7 г хлористоводородной кислоты (плотность 1,18, г/см ) и 5,55 r раствора пероксида водорода (плотность 1,11 г/см ). В тефлоновую чаш9 ку, закрепленную на тефлоновой крышке автоклава, насыпают 0,2 r диоксида марганца ° Пробирку закрывают крышкой и помещают ее в металлический держатель с тефлоновой прокладкой и для обеспечения герметичности фиксируют гайкой. Собранный таким образом автоклав помещают в камеру для термостатирования, нагретую до 160-180 С, закрепляют автоклав на валу и включают электродвигатель, вращающий автоклав в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси его крепления со скоростью 10 об/мин. Температурный режим в камере задается контактным термометром. Через 40 мин термостатирование прекращают, автоклав достают из камеры, охлаждают водой и вскрывают в вытяжном шкафу, Раствор из пробирки количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, добавляют 15 см 37Х-ного раствора з хлористоводородной кислоты, Объем раствора доводят до метки водой и получают раствор вскрытия Р1, который далее анализируют на содержание Ag

Au, Pd, Рс, Rh, Ru. Для определения

Ir 5 см раствора Р1 встряхивают в течение 1 мин с 5 см 0,05 М раствора ди-2-этилгексилдитиофосфорной кислоты (Д2ЭГДТФК) в хлороформе для удаления меди. Анализируют верхний водный раствор Р2.

Готовят растворы сравнения: раствор А, содержащий 400 мг/дм Мп; э раствор Б, содержащий 250 мг/дм Ag и 400 мг/дм Мп; раствор В, содержащий 500 мг/дмэ Pd и 400 мг/дм Мп; раствор Г, содержащий 50 мг/дм Ag, 50 мг/дм Ли, 1 мг/дм Ir, 120 мг/дм"

9 3 3

Рс, 25 мг/дм Rh, 10 мг/дм Ru, 400 мг/дмэ Мп; раствор Д, содержащий

10 мг/дм Аи, 0,2 мг/дм Ir, 40 мг/дм Pr, 5 мг/дм Rh, 2 мг/дм э

% 400 мг/дм Мп. не эм но мо га вс

1э

Ис

32

34

24 во ше мо ма ре эт со в

Со ко где Аи

Rh за лиз па, на быс и б го

) жан

1тра

Аи

Pr вес вво

Род рас

1 ган как ной . кото роди ветс вайд

0,01

Ru 0 ,0

Пом лиз, тия

5 1608515 6

Растворы Р1 и Р2 и растворы срав- Пример 3. Определение содер-, ияА Б В Г Д анализируют на жения благородных металлов в шламе ссионном спектрометре с индуктив- электролитического производства меди, связанной плазмой. Условия анализа: содержащем, 7: Ag 6-7 Аи О 2-0 4 °

5 ность,, подводимая к плазме 1,2 кВт; Pd 2-3; Pr 0,4-0,7; Си 36; Ni 20; овые потоки, л/мин: внешний 14,5; Se 8. Проводят анализ так же, как .. омогательный 0,2; транспортирующий в примере 1. В шламе электролитичесвысота зоны наблюдения — 15 мм. кого производства меди найдено аидено, ользуемые длины волн, нм: Ag p Ag 6 63; Аи 0 30 Р4 2 53 Рс О 583

06

Аи 242,79; Ir 224,26; Pd Общее время анализа — 3 ч. ,45; Рс 214,42; Rh 343,48; Ru ,27; Ип 257,61. Строят градуиро- П р и м. е р 4. Определение содерные графики в координатах: отно- жания благородных металлов в шламе ие интенсивность линии определяе- 15 эле стролитического производства нике-. о элемента/интенсивность линии ля, содержащем, 7.: Ag 0,1-0 5; Аи ганца (отн.ед) — концентрация оп- 0,04-0,08; Pd 1,4-1,6; Рс 0,2-0,4; еляемого элемента (мг/дм ). По Rh 0,02-0,07; Си 36; Ni 14; Fe 8, м градуировочным графикам находят Проводят анализ так же, как в ержание определяемых элементов 20 примере 1. В шламе электролитического астворе вскрытия пробы (Ср, мг/дм ), производства никеля было найдено,X ержание определяемого элемента в Ag 0,17; Аи О, 05 1;. Pd 1,54; Pt 0,39; ентрате, С 7, находят по формуле Rh 0 054, Общее время анализа 3 ч.

= С 10 /m7., Примеры 3 и 4 показывают, .что

m - масса навески образца, мг, 25 предлагаемый способ анализа можно пробе КП-1 найдено, 7: Ag 13, 26; использовать для быстрого определения ,11; Ir 0,068; Р4 48,14; Рс 12,26; малых количеств платиновых металлов

284 ° Р11 0

Э Э 1 В

84 Ри 0 11, Общее время анали- золота и серебра в продуктах, содероставило 3 ч. Для проведения ана- жащих большие количества неблагородпо методике, взятой иэ прототи- 30 ных металлов. нужно 5 ч. Сокращение времени В табл.4 помещены результаты ана- нализ .достигается за счет более лиза государственных стандартных оброго вскрытия исходного материала, разцов платиновых концентратов КП-1 лее простой обработки полученно- и КП-2, выполненного предлагаемым аствора. способом (С +g) 7.

j О ° р и м е р 2 ° Определение содеря благ

Из данных приведенных в табл 4

У ° ф я лагородных металлов в концен- - следует, что анализ платиновых коне КП-2, содержащем, 7: Ag 40-50; центратов предлагаемым способом не ,2-0,8; Ir 0,005 -0,015; Pd 5-20; дает значимых систематических погреш40 ностей, случайные погрешности при кварцевую пробирку помещают на- этом позволяют получать меньшие зна« у концентрата КП-2 массой О, 1 г; чения доверительных интервалов, т.е. т 17,7 г раствора хлористоводо- достигается улучшенная точность анаой кислоты (d=1, 18 г/смЗ), 5,55 r - лиза, Общая длительность полного вора пероксида водорода (4 = анализа четырех образцов концЕнтРатов г с

11 г/см ) и 0,2 г диоксида мар- предлагаемым способом составляет в а. Далее проводят все так же, среднем 3 ч. в примере 1, до операций с мер- В табл,5 приведены некоторые данЭ олбои вместимостью 100 см, в ные, характеризующие анализ платиноую вводят 25 см хлористоводоЭ

50 содержащих материалов предлагаемым и кислоты и далее опять в соот- способом, а также известными спосовии с примером 1. В пробе КП-2 бами и по действующим отраслевым но, 7: Ag 48,32; Аи 0 65; Ir стандартам.

Pd 16,26; Рс 3,01; Rh 1,30; Сравнение способов концентратов

38. платиновых металлов показывает, что шее время анализа составило 3 ч, по предлагаемому способу существентодике, описанной в прототипе, ана- но, в 50-100 раз, сокращается длиевозможен из-за неполного BCKpel- тельность анализа, улучшаются услов вия труда обслуживающего персонала, 1608515 уменьшается масса пробы, отбираемой на анализ.

Преимуществами способа по сравнению с известным являются сокращение длительности аналиэа (при охлаждении раствора не выпадают осадки калиевых солей и не требуется затрачивать дополнительное время на их растворение), улучшение условий труда эа счет того, что не происходит выделения реагентов, например хлора, в атмосферу, а также получение устойчивых растворов вскрытия, снижение суммарного соленого фона в этих растворах, использование внутреннного стан, дарта при инструментальном анализе, что позволяет улучшить метрологические характеристики анализа.

Формула изобретения 20

1. Способ подготовки проб платиносодержащих материалов для атомноспектрального анализа, включающий растворение пробы в замкнутом объеме 25 в растворе хлористоводородной кислоты в приСутствии окислителя при

160-180 С, отличающийся

Таблица

И О, г (с1=1, 11 г/см

Касса пробы,r

Время вскрытия, ч

14 (осадок)

12 (осадок)

0,7

0,7

1,5

0,15

0,10

0,10

0,10

0,10

11,8

11,8

23,6

17,7

23,6

0,2

0,3

0,2

0,2

0,2

0,2

0,44

0,66

0,3

0,3

0,3

0,3 (осадок)

1 (осадок)

1 (осадок)

1 (осадок)

0,7

0,7

1,5

0,10

0,10

0,10

0,10

0,10

0,10

0,10

11,8

11,8

11,8

17,7

23,6

23,5

23,6

1 (осадок) (осадок) 1,5

0,7

1,5 (осадок) 11,8

23,6

23„6

23,6

23,6

0,5

0,3

0,2

0,2

0,1

0,10

О, 10

0,05

0,05

0,10

Hy p NllOÔ, r (d=1, 18 г/см ) Концентрат КП-1

5,55

5,55

5 55

5,55

Концентрат КП-2

5,55

5,55

5,55

5,55

5,55

5,55

Концентрат КП-5

5,55

5,55

5,55

5,55 тем, что, с целью сокращения длительности анализа за счет уменьшения времени на полное растворение пробы, повышения правильности и воспроизводимости результатов, снижения пределов обнаружения определяемых элемехтов, растворение пробы, проводят в смеси концентрированной хлористоводородной кислоты 1, 18 г/см, диоксида марганца и раствора пероксида. водорода 1, 11 г/см при массовом соо ноэ шенин соответствующих компонентов реакицонной смеси и пробы (180-470): (2-4): (55-110): 1 "I

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем,.что, с целью улучшения, условий труда, смешивание раствора хлористоводородной кислоты, содержащего пероксид водорода, с порошком диоксида марганца проводят в автоклаве после его герметизации и установления температурного режима путем перемешивания содержимого автоклава вращением его в плоскости, перпендикулярной оси крепления со скоростью

15 + 5 o6/мин, 9 1608515 .Таблица 2

Таблица 3 ература, С

Время вскрытия, ч

Вре мя в с крыт ия, ч

Скорость вра5 щения, об/мин

10 20

П р

Таблица 4

Содержание

Определяемые элементы

3,09+0,09 0,068+0,007 46,8 0,5

3,06+0,20 0,075+0,012 46,90+0,58

13, 4910, 14

13 42 0,37

0,35t0,04 0,014s0,004 8,98 0,23

0,30 0, 04 О, 013+0, 002 .9,34+0,42

58,9 0,21

59,02+0,40

0,5 14+0,007

0,51+0,04. 12,20 0, 23

12,33+0,30

О, 220+0, 004

0,22+0,01

1,71+0,02

1,77+0,06, 95; n=20)

)атт

2,94 0,16

3,03+0,18

0,667+0,012

0,63 + 0,09 и м е ч а н и е. (C+E) „ — аттестованное значение содержаний элементов в ГСО.

П р

Ко (Г (p (С

Ко (Г

С (р (С

Кон (ГС

С+ (p= (С

Кой (ГС

С+ (p= (С+

200

3 (осадок)

0,7

0,7

0,5 (s 50K опытов вскрытие со взрывом) и м е ч а н и е. Соотношение компонентов реакционной смеси и пробы:

0,06r KTI-2 +

+23,6г НС1, (4

-1, 18г/см>)+

+5,55г Н О (4*.

1, 11г/см )+

+0,3г МпО>. центрат КП-1

О 2208-81) С+ f

0,95; n=20)

3)„, центрат КП-2

О 2367-82)

Г

Оэ95; n=20) ) атт ентрат КП-1

2208-81)

1, 95; n=20) атт ентрат КП-2

2367-82) 6

1,5

0,7

0,7

1,0

1,5

Примечание. x — вращениесо15 суда со скоростью 10 об/мин в течение 5 мин, затем вращение прекращено.

1608515

Таблица 5

Способ

Известный Действующие

ОСТЫ

Предлагаемый

Характеристики

3 ч

3 ч

3 ч

Отсутствуют

6» 0,5

33091

Количество пробы, отбираемой на ана-. лиз, r

П р и м е ч а н и е. м — анализ невозможен из-за неполного вскрытия пробы.

Составитель В.Беляев

Редактор E.Ïàïï Техред Л.СЕрдюкова, Корректор Т.Колб

Заказ 3610 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Гос а

Г сударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент" r. Ужгород . ° ж ород, ул. aгарина, Г, 101

Длительность анализа одной пробы:

IGI-1

КП-2

КП-3

Наличие продуктов, опасных для здоровья человека

>

Выделяется хлор до герметизации автоклава

3 « 0,1

1-2 недели

1-2 недели

1-2 недели

Бром, окислы азота, фтористоводородная кислота