Приложение (рекомендуемое). Метод спектрального анализа мрамора

Приложение
Рекомендуемое

Метод спектрального анализа мрамора

Настоящий метод распространяется на мрамор в виде блоков, кусков, крошки, порошка и устанавливает спектральный метод определения содержания двуокисей кремния и титана, окисей железа, алюминия, магния и углекислого магния.

Метод основан на сжигании анализируемой пробы мрамора в пламени дуги постоянного тока, получении спектра излучения определяемого элемента, измерении почернения спектральной линии определяемого элемента на микрофотометре и количественном определении содержания окислов.

1. Общие требования

1.1. Общие требования к методу спектрального анализа - по ГОСТ 23260.0-78.

2. Аппаратура, материалы и реактивы

Спектрограф средней дисперсии типа ИСП-30.

Источник питания дуги постоянного тока 250 В, обеспечивающий силу тока не менее 25 А.

Микрофотометр типа МФ-2.

Спектропроектор типа ДСП-1.

Электроды угольные спектральные С-1 и С-2 диаметром 6 мм и длиной 40 мм.

Станок для заточки электродов типа СЗЭ-1.

Пластинки фотографические негативные чувствительностью 15 ед. типа II.

Ступка халцедоновая.

Ослабитель платиновый трехступенчатый.

Проявитель метолгидрохиноновый УП-2.

Фиксаж кислый ЕЖФ-2.

Графит, порошок, ос. ч.

Калий сернокислый по ГОСТ 4145-74, ч.

Сера, ос. ч.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962-67.

Германия двуокись.

Кремния двуокись по ГОСТ 9428-73, ос. ч.

Алюминия окись, х.ч.

Железа окись по ГОСТ 4173-77, ос. ч.

Магния окись по ГОСТ 4526-75, ос. ч.

Титана окись, ос. ч.

Кальций углекислый, ч.д.а.

3. Подготовка к анализу

3.1. Для приготовления эталонов окислы прокаливают при температуре 1000°С.

3.2. Буферную смесь готовят перемешиванием в ступке 69,9% графита, 26% сернокислого калия, 4% серы при добавлении этилового спирта из расчета твердого к жидкому по массе 1:2.

3.3. Электроды для анализа готовят следующим образом: верхний электрод (катод) затачивают на усеченный конус под углом 30°, длина заточенной части 8 мм. В нижнем электроде (аноде) высверливают кратер диаметром 2,4 мм, глубиной 2,8 мм и толщиной стенок 0,7 мм.

3.4. Спектральный эталон (основной) готовят перемешиванием в ступке окислов определяемых элементов с основой (углекислым кальцием) в течение 4 ч при добавлении этилового спирта из расчета твердого к жидкому по массе 1 : 2. Основной эталон должен содержать предполагаемые максимальные концентрации элементов, входящих в состав пробы мрамора: двуокиси кремния - 10%, окиси железа - 10%; окиси алюминия - 10%; окиси магния - 10%; двуокиси титана - 1%.

1-й эталон готовят разбавлением основного эталона углекислым кальцием в 10 раз. Массовые доли окислов определяемых элементов соответственно будут: двуокиси кремния - 1%; окиси железа - 1%; окиси алюминия - 1%; окиси магния - 1%; двуокиси титана - 0,1%.

2-й эталон готовят разбавлением 1-го эталона углекислым кальцием в 1,5 раза, при этом массовые доли соответственно будут: двуокиси кремния - 0,666%; окиси железа - 0,666%; окиси алюминия - 0,666%; окиси магния - 0,666%; двуокиси титана - 0,0666%.

3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9-й эталоны готовят разбавлением углекислым кальцием предыдущего в 1,5 раза. Приготовленные эталоны разбавляют буферной смесью 1 : 2 по массе.

Правильность приготовления эталонов контролируют спектральным методом добавок и химическим методом.

4. Проведение анализа

4.1. К навеске пробы мрамора массой 0,5 г прибавляют буферную смесь 1 : 2 и перемешивают в халцедоновой ступке в течение 10 мин. Затем полученную смесь массой 15 мг помещают в канал графитового электрода (анода) и сжигают в дуге постоянного тока при силе тока разряда 10 А.

Время экспонирования 30 с. Система освещения входной щели спектрографа - стандартная трехконденсаторная. Ширина щели 0,015 мм. Расстояние между электродами должно быть постоянным в течение всего времени экспонирования и равно 3 мм.

Спектры каждой пробы и каждого эталона фотографируют по три раза на одну и ту же фотопластинку.

Фотопластинку проявляют и закрепляют растворами согласно прилагаемой к растворам инструкции. Затем фотопластинку промывают проточной водой, ополаскивают дистиллированной водой и высушивают. С помощью микрофотометра измеряют почернение аналитической линии определяемого элемента и линии сравнения (линии германия).

Аналитические пары линий и интервалы массовых долей определяемых примесей приведены в табл. 1.

Таблица 1

Массовая доля определяемой примеси, %	Аналитические линии
	Элемент	Длина волны, А°
0,0005-0,01	Кремний	2516,11
	Германий	2592,54
0,001-0,1	Кремний	2528,51
	Германий	2592,54
0,01-5,0	Кремний	2519,21
	Германий	2592,54
0,005-0,01	Железо	2599,0
	Германий	2592,54
0,001-0,1	Железо	2967,0
	Германий	3039,0
0,01-5,0	Железо	3016,0
	Германий	3039,0
	Алюминий	3082,0
	Германий	3039,0
	Алюминий	2575,0
	Германий	2592,0
	Алюминий	2567,0
	Германий	2592,54
0,0005-0,01	Магний	2852,0
	Германий	2709,0
0,001-0,1	Магний	2779 0
	Германий	2709,0
0,01-5,0	Магний	2790,0
	Германий	2709,0
0,001-0,1	Титан	3088,0
	Германий	3039,0
0,01-5,0	Титан	2956,0
	Германий	3039,0

5. Обработка результатов

5.1. Разность почернений аналитических линий и линий сравнений (Дельта S) в спектрах эталонов и проб вычисляют по формуле

             Дельта S = S  - S  ,

                         ан   ср

где S   - почернение аналитической линии;

     ан

    S   - почернение линии сравнения.

     ср

5.2. По полученным разностям почернений эталонов строят градуировочный график в координатах Дельта S, lgC, где С - массовая доля определяемого элемента в эталонах.

По разностям почернений тех же линий в спектре анализируемой пробы по градуировочному графику находят lgC и вычисляют содержание элементов в пробе.

5.3. Массовую долю углекислого магния (X_1) вычисляют по формуле

                     Х = X x 2,1,

                      1

где X   - массовая  доля окиси   магния,   найденная  по  градуировочному

          графику, %;

    2,1 - коэффициент  пересчета массовой доли окиси магния на углекислый

          магний.

5.4. Допускаемое расхождение между результатами двух параллельных определений при доверительной вероятности Р=0,95 не должно превышать значений, указанных в табл. 2.

Таблица 2

Определяемые окислы	Массовая доля, %	Допускаемое расхождение, %
Двуокись кремния	До 0,1	0,03
	Св. 0,1 до 1,0	0,08
	" 1,0 " 10,0	0,2
Окись магния	До 0,1	0,03
	Св. 0,1 до 1,0	0,08
	" 1,0 " 10,0	0,2
Окись железа	До 0,1	0,03
	Св. 0,1 до 1,0	0,08
	" 1,0 " 10,0	0,2
Двуокись титана	До 0,1	0,05
	Св. 0,1 до 1,0	0,08
	" 1,0 " 10,0	0,2
Окись алюминия	До 0,1	0,03
	Св. 0,1 до 1,0	0,08
	" 1,0 " 10,0	0,2

Если расхождение между результатами двух параллельных определений превышает приведенную величину, определение повторяют.

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое двух последних параллельных определений.