ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тонкое растирание слюд из "Химические методы анализа горных пород" Всякий, кто пытался измельчать образцы минералов слюд или пород, содержащих большие количества слюды, сталкивался с явлением превращения листочков минерала в порошок, не осязаемый на ощупь. В тех случаях, когда применяются механические ступки, сначала измельчаются более твердые, хрупкие минералы, а остающиеся слюдяные минералы обогащают поздние фракции. Необходимо обращать внимание на то, чтобы фракция, содержащая слюду, не имела потерь, не была бы отброшена и чтобы измельченная проба тщательно перемешивалась перед взятием навесок. [c.25] Абби и Максвелл [2] указывают, что пробы предварительно прокаленной слюды легче поддаются измельчению. Однако известно, что прокаленный продукт медленно прибавляет в весе, а это делает фактически невозможным точное взвешивание. Эти авторы рекомендуют использовать мешалку с лезвиями, вращающимися со скоростью 15 000 об/мин для измельчения слюды следующим образом. Кусок слюды весом до 15 г помещают в бункер мешалки и добавляют такое количество воды, чтобы покрыть лезвия. Включают мешалку на 3—5 мин, останавливая несколько раз для смывания крупных частиц, разбрызганных на стенки и крышку. Полученное жидкое тесто выпаривают досуха в кварцевой чашке на кипящей водяной бане и пробу сушат при 100 °С. Охлаждают до комнатной температуры в сушильном шкафу, остаток высыпают на чистую бумагу, разрушают шпателем кусочки и тщательно перемешивают прокатыванием. [c.25] Приготовленную таким путем породу нельзя использовать для определения воды, двуокиси углерода, серы и закисного железа. Нежелательно также применять ее для определения основных компонентов. [c.26] Породы характеризуются в определенной степени порядком кристаллических форм составляющих их минералов. Процесс разложения — первая стадия всех анализов — состоит в частичном или полном разрушении исходных минералов I последующем растворении компонента, представляющего интерес. Процессы разложения весьма различны — от простой экстракции водой, органическими растворителями или минеральными кислотами до более энергичных методов спекания или сплавления. В результате применения некоторых из этих методов все тины пород полностью разлагаются, что не всегда желательно. Большинство методов разложения служит для выделения основной части минералов, но оставляет второстепенную фракцию в виде остатка, который можно удалить из раствора фильтрованием. Необходимость отдельного разложения этого остатка будет зависеть от его количества и особенно от того, ожидается ли в нем присутствие элементов, представляющих интерес. [c.26] В другом примере карбонатную породу разлагали путем обработки горячей соляной кислотой. Остаток содержал биотит, магнетит, перовскит, пирохлор и барит. Определение кальция, магния и стронция в кислом экстракте дает содержание в породе карбонатов щелочноземельных элементов, в то время как барий, титан, тантал и ниобий будут почти полностью находиться в остатке. [c.27] Экстракция водой весьма мало применима к силикатным породам и минералам она используется только там, где материал содержит эвапориты, такие, как хлорид натрия или сульфат магния. Некоторые из минералов, такие, как мелантерит Ре304 7НгО растворимы в воде, однако экстракты имеют тенденцию мутнеть — это выпадает гидроокись железа, если не добавить нескольких капель серной кислоты. [c.27] Несмотря на то что известен широкий ассортимент органических растворителей, лишь некоторые минералы могут быть экстрагированы ими. В анализе силикатных пород экстракция органическими растворителями применяется для выделения соединений углерода, азота и серы из осадочных пород. Элементная сера не является обычным компонентом пород, но в случае ее присутствия она может быть удалена экстракцией сероуглеродом или, что более безопасно, пиридином. [c.27] Концентрированная азотная кислота служит для разложения не только карбонатных, но и сульфидных минералов. По-види-мому, наиболее важным применением азотной кислоты в анализе пород является использование ее в опыте, позволяющем проводить определение сульфидной серы. В этом методе азотную кислоту обычно смешивают с соляной кислотой, чтобы помочь разложению присутствующих карбонатных минералов. Такие металлы, как свинец и цинк, встречающиеся в сульфидных минералах с силикатной основой, могут быть затем определены полярографически или атомно-абсорбционной спектроскопией. [c.28] Плавиковая кислота давно применяется для разложения силикатных пород обычно в сочетании с азотной, хлорной или серной кислотами. Такое сочетание дает возмол ность удалить весь фтор и кремнезем выпариванием, оставляя остаток, который может быть растворен в воде или разбавленной кислоте и использован для определения щелочных и щелочноземельных металлов, а также железа, алюминия, титана, марганца и фосфора. У некоторых пород может остаться небольшой остаток, содержащий минералы, нерастворимые з кислотах, такие, как циркон, топаз, кор нд, силлиманит, турмалин и рутил, вместе с сульфатом бария, особенно если проба содержит много бария и для разложения применялась серная кислота. [c.28] Большинство авторов, однако, предпочитают использовать плавиковую кислоту в присутствии какой-нибудь другой минеральной кислоты. Такой прием служит для замедления начальной реакции между плавиковой кислотой и тонкоизмельченным силикатным материалом рекомендуется также всю измельченную породу перед добавлением плавиковой кислоты смачивать водой. Несоблюдение этой рекомендации ведет к перегреву и к последующей потере материала в результате разбрызгивания. Для разложения следов карбонатных минералов часто добавляют азотную кислоту, что позволяет окислить сульфиды и органическое вещество и перевести железо и другие элементы в их высшие валентные состояния. [c.29] Для разложения силикатов часто рекомендуют выпаривание со смесями хлорной и плавиковой кислот. Такое выпаривание значительно легче выполнимо, чем аналогичное выпаривание с серной кислотой,— тенденция раствора к разбрызгиванию меньше, так как перхлоратные соли кристаллизуются чище, чем соответствующие сульфаты. Остаток перхлоратов в отличие от остатка сульфатов легче растворим в воде — сульфаты алюминия и железа (И1), в особенности будучи дегидратированными, растворяются с большим трудом. Кроме того, перхлорат-ион в отличие от сульфат-иона не оказывает подавляющего эффекта на эмиссию пламени щелочных металлов, и по одной этой причине в случае необходимости проведения этого определения следует отдать предпочтение хлорной кислоте. [c.29] Работа в лаборатории автора в основном подтвердила эти наблюдения, за исключением того, когда в каждом случае выделялись большие количества фтора. Единственным наиболее эффективным путем удаления следов фтора является добавка к остатку, полученному после выпаривания, избытка серной кислоты или пирадульфата калия, а также замена выпаривания сплавлением. последняя стадия имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что пиросульфатный плав легко растворим в горячей разбавленной соляной кислоте в противоположность сульфатному остатку, который растворяется с трудом. [c.30] Некоторые авторы рекомендуют выдерживать анализируемую силикатную породу с плавиковой кислотой в течение ночи при комнатной температуре или при температуре кипящей водяной бани. Добавление хлорной или другой минеральной кислоты и последующее выпаривание проводят на следующий день. Этот метод особенно эффективен для разложения тех пород, которые богаты магнием. [c.30] Для разложения берилла и других силикатных минералов рекомендуется сплавление с фторидом аммония [5]. Но разлагаются не все силикаты, и попытки разложить силлиманит, кианит и циркон оказались безуспешными [6]. В большинстве случаев там, где применяется щелочной фторид, фторидный плав превращают в пиросульфатный нагреванием с серной кислотой. Такой прием служит для разложения сложных фторидов в результате все фториды металлов переходят в сульфаты и более или менее полно удаляется из плава фтор. [c.30] Платиновые тигли и чашки, в которых рекомендуется проводить сплавление с пиросульфатом, не особенно хороши для такой цели. Трехокись серы легко теряется из плава, превращая его в сульфат калия, который не очень эффективен в разложении окисленных минералов. Кроме того, платина в процессе плавления заметно подвергается разрушению, переходя в анализируемый раствор. Это может оказать влияние на последующие определения, например на определение ванадия (см. гл. 48). Для такого определения породу целесообразно разлагать выпариванием с плавиковой кислотой в сосуде из тефлона остаток переносят в кварцевый тигель для сплавления с пиросульфатом. [c.31] Все силикатные породы разлагаются более или менее полно сплавлением с безводной содой, которое обычно проводят в платиновом тигле. Применяют также тигли из сплава платины с иридием, которые обладают значительно большей механической прочностью и большей устойчивостью к деформации. Можно использовать тигли из сплава золота и палладия,— они не только тверже, чем тигли из чистой платины, но также значительно дешевле. Количества платины или другого благородного металла, введенные в плав, очень малы и ими обычно пренебрегают. [c.31] Для полного сплавления навески в 1 г силикатной породы необходимо пять граммов соды. Больших количеств не требуется даже для основных пород, в то время как для получения жидкого плава некоторых кислых пород достаточно 3 г соды. Сплавление происходит в течение 1 часа при температуре около 1000 °С в результате силикатная основа и большая часть акцессорных минералов разлагаются полностью, хотя для разложения небольших количеств циркона, рутила, иногда присутствующих в пробе, рекомендуется дополнительное нагревание до 1200 С в течение около 10 минут. Детали этого метода приведены в гл. 4. [c.32] Несмотря на то что обычно рекомендуется сплавление с содой, некоторые авторы отмечают, что часто достаточно спекания. Финн и Клекотка [7], например, спекали 0,5 г силикатной породы с 0,6 г безводной соды. Преимущества этого метода разложения состоят в том, что требуются меньшие объемы кислот и других реагентов, добавляемых на последующих стадиях анализа, значительно снижается количество солей натрия, вымываемых из последних осадков, уменьшается загрязнение от введенной платины и примесей, находящихся в соде (вероятно, не настолько значительное, как может быть ), и особенно сокращается время, необходимое для полного анализа. [c.32] Гофман [8] спекал 0,5 г соды с 0,5 г породы в платиновой чашке емкостью 75 мл при температуре 1200 °С. Добавление к пеку плавиковой кислоты приводит к образованию нерастворимого кремнезема, который можно дегидратировать в той же чашке емкостью 75 мл, вместо прозрачного раствора, обычно получаемого обработкой плава, который требует выпаривания и дегидрации в чашке большего размера. [c.32] Отношение веса пробы к весу безводной соды I 1 не рекомендуется для разложения кианита, силлиманита, андалузита или силикатных пород, содержащих большие количества алюмосиликатов. Эти минералы имеют тенденцию сплавляться и давать стеклообразные плавы с хорошо выраженной структурой, с трудом разрушаемой при добавлении соляной кислоты. Этого можно избежать, если применять большие количества соды, поэтому на однограммовую навеску таких силикатов берут 4 г флюса. [c.32] Вернуться к основной статье