Разработка методики рентгенофлуоресцентного анализа стартовых металлургических смесей

Цель. Изучить условия определения нормируемых компонентов SiO2, Cr2O3, Al2O3, Fe2O3, MgO в стартовых металлургических смесях методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии. Обосновать способ подготовки проб к анализу путем прессования и сплавления. Установить оптимальные параметры прибора, позволяющие проводить прецизионное определение нормируемых компонентов в стартовых смесях. Разработать методику рентгенофлуоресцентного анализа металлургических стартовых смесей. Оценить воспроизводимость и правильность определения нормируемых компонентов.

Методы. Определение SiO2,Cr2O3, Al2O3, Fe2O3, MgO проводили на  рентгенофлуоресцентном волнодисперсионном спектрометре ZSX Primus IV ("Rigaku", Япония), пробоподготовку осуществляли методом прессования анализируемой пробы на подложке из борной кислоты (гидравлический пресс "Herzog", Германия) и сплавления (печь сплавления "Katanax", Канада). Оптимизированы основные параметры работы рентгенофлуоресцентного спектрометра, установлены параметры градуировочных графиков для определения нормируемых компонентов в стартовых смесях.

Результаты. Разработана методика одновременного определения всех нормируемых компонентов в стартовых смесях ССТ-Х, ССТ-2, Borstart, Start-RMK-SSC, Theramer Fill 135, наиболее часто используемых в металлургическом производстве. В связи с отсутствием стандартных образцов металлургических стартовых смесей оценку  воспроизводимости и правильности определения осуществляли с применением стандартных образцов, максимально близких по составу к анализируемым пробам, и производственным пробам, предварительно проанализированным по методикам, рекомендованным стандартами. Разработанная методика рентгенофлуоресцентного анализа металлургических стартовых смесей может быть рекомендована для применения в лабораториях металлургических предприятий  

Вывод. Разработанная методика не содержит систематических погрешностей и характеризуется высокой прецизионностью, позволяет быстро и надежно проводить одновременное определение нормируемых компонентов в стартовых смесях, снижает  расход реагентов по сравнению с используемыми в настоящее время на практике методиками анализа.  

1. Вислогузова Э. А., Серова Л. В., Хороших М. А. Стартовые смеси для шиберных затворов – необходимое условие производства качественного металла // Сталь. 2008. № 6. С. 33–34.

2. Земляной К. Г., Куровский А. А. Стартовые смеси нового поколения // Новые огнеупоры. 2007. № 3. С. 36–38.

3. АМ 05757665-252-002-2016. Методика (метод) измерений. Огнеупоры и огнеупорное сырье, известняки и известковые материалы, флюсы, шлаковые материалы и шлакообразующие смеси. Определение массовых долей оксида кремния (IV), оксида кальция, оксида магния, оксида алюминия, оксида марганца (II), оксида титана (IV), оксида хрома (III), оксида циркония (IV), оксида железа (III), оксида ванадия (V), оксида фосфора (V), серы атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой. ФР.1.31.2016.23823. URL: http://docs.cntd.ru/document/4374144945 (дата обращения: 20.08.2022).

4. Analys of siliceous refractories by coupled plasma atomic enission spectroscopy in comdination with microwave sample preparation / E. C. Yakubenko, O. V. Tolmachyeva, I. I. Chernikova, T. N. Ermolaeva // Inorganic Materials. 2018. Vol. 54, no. 14. P. 30–35.

5. Spectrometer system using a modular echelle spectrograph and a laser-driven continuum source for simultaneous multi-element determination by graphite furnace absorption spectrometry / S. Geisler, M. Okruss, H. Becker-Ross, M. D. Huang, N. Esser, S. Florek // Spectrochim. Acta. Part B. 2015. Vol. 107. P. 11–16.

6. Atomic spectrometry update–X-ray fluorescence spectrometry / M. West, A.T. Ellis, P. J. Potts [et. al.] // J. Anal. At. Spectrom. 2012. Vol. 27. P. 1603–1645.

7. Лосев Н. Ф., Смагунова А. Н. Основы рентгеноспектрального флуоресцентного анализа. М.: Химия, 1982. 208 с.

8. Методы атомной спектроскопии. Атомно-эмиссионный, атомно-абсорбционный и рентгенофлуоресцентный анализ: справ: в 4 кн. Кн 2. Металлы и сплавы. Анализ и исследование / В. И. Мосичев, И. П. Калинкин, Г. И. Николаев; отв. ред. В. И. Мосичев. СПб.: НПО «Профессионал», 2007. 716 с.

9. Смирнова А. Н., Павлова К. И. Применение рентгенофлуоресцентного метода для контроля качества исходного сырья и стандартизации его параметров в черной металлургии // Огнеупоры и техническая керамика. 2016. № 3-4. С. 23–25.

10. Чубаров В. М., Амосова А. А., Финкельштейн А. Л. Рентгенофлуоресцентное определение рудных элементов железомарганцевых образований // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85, № 12. С. 5–13.

11. Ревенко А. Г. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ природных материалов. Новосибирск: ВО Наука, Сиб. изд. фирма, 1994. 264 с.

12. Юрчич И., Берг Х. Применение РФА в черной металлургии. М.: Металлургия, 1985. 256 с.

13. Смагунова А. Н., Розова А. Ф., Скрибко Н. Н. Рентгенофлуоресцентный анализ порошковых продуктов черной металлургии (обзор) // Заводская лаборатория. 1997. № 9. С. 28–35.

14. Карпов Ю. А., Савостин А. П. Методы пробоотбора и пробоподготовки. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. 243 с.

15. О погрешности пробоподготовки при прессовании излучателей для рентгенофлуоресцентного анализа / Т. Г. Кузьмина, М. А. Тронева, Н. Н. Кононкова, Т. В. Ромашова // Журнал аналитической химии. 2017. Т. 72, № 3. С. 218–225.

16. Суворов С. А., Арбузова Н. В. Структура плавленой легированной алюмомагнезиальной шпинели // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. № 4–5. С. 3–6.

17. Борходоев В. Я., Пеньевский С. Д., Соцкая О. Т. Подготовка легированных стеклянных литий-боратных дисков для рентгенофлуоресцентного анализа горных пород на плавильной установке VULCAN 4 // Аналитика и контроль. 2013. T. 17, № 2. С. 141–147.

18. Nakayama K., Shibata Y., Nakamura T. Glass beads X-ray fluorescence analyses of 42 components in felsic rocks // X-ray Spectrometry. 2007. Vol. 36. P. 130–140.

19. Борходоев В. Я. О пределе обнаружения в рентгенофлуоресцентном анализе // Журнал аналитической химии. 2014. Т. 69, № 11. С. 1141–1146.

20. РМГ 61-2010. Государственная система обеспечения единства измерений. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки // ФГУП «УНИИМ». Введ. 01.09.2012. М.: Изд-во стандартов, 2013. 58 с.

21. М24-2012. Рекомендация. Аттестация методик (методов) измерений показателей состава и свойств объектов металлургического производства, производственного экологического контроля, мониторинга состояния окружающей природной среды, химических факторов производственной среды. Екатеринбург: Институт стандартных образцов, 2012. 20 с.

22. Якубенко Е. В., Войткова З. А., Ермолаева Т. Н. Микроволновая пробоподготовка огнеупоров и огнеупорного сырья для определения оксидов магния, алюминия, кремния, кальция и железа (III) методом АЭС-ИСП // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80, № 3. С. 15– 19.

23. M 05757665-072-0172-2020. Методика оценки показателя внутрилабораторной прецизионности результатов количественного химического анализа. Липецк: ПАО «НЛМК», 2020. С. 5–6.