ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности фазового анализа продуктов металлургического производства из "Фазовый анализ руд и продуктов их переработки" Эффективность разделения минералов методом селективного растворения в большой степени зависит от присутствия посторонних веществ, которые могут вступать в реакцию с растворителем и изменять его концентрацию по отношению к растворяемому минералу или реагировать с ионами перешедшего в раствор минерала с образованием новой твердой фазы, содержащей определяемый ион. Поэтому, выбирая ту или иную методику для фазового анализа, необходимо очень тщательно учитывать состав исследуемого продукта и возможные осложнения в связи с вторичными реакциями. [c.26] В фазовом анализе изучены еще далеко не все факторы, влияющие на избирательную растворимость того или другого минерала в каждом конкретном случае. Следует особо подчеркнуть, что фазовый анализ каждой новой руды или нового продукта переработки является своего рода исследовательской работой. Руды различных месторождений, а иногда и одного и того же месторождения, могут содержать несколько разновидностей одних и тех же минералов, которые различаются содержанием изоморфных или других примесей, вследствие этого они нередко обладают различными химическими и физическими свойствами. Поэтому растворители, которые в одном случае хорошо разделяют составные части руды, в другом — не разделяют их, хотя анализируемые руды по валовому химическому составу мало различаются. [c.26] Приступая к фазовому анализу новой, неизученной руды, необходимо на ряде опытов убедиться, что применяемая в других случаях методика анализа пригодна и для данной руды. Для такой проверки следует пользоваться штуфными образцами минералов, отобранными из руды под микроскопом или бинокулярной лупой. [c.27] Еше большее влияние на результаты действия селективных растворителей оказывает структура руды, взаимопрорастание минералов, размер их зерен. Например, смитсонит иногда так тесно прорастает гидроокисями железа, что селективный растворитель (слабый раствор лимонной кислоты) не извлекает всего цинка смитсонита, так как этот растворитель медленно реагирует с гидроокисями железа. Для полного перевода в раствор цинка смитсонита в данном случае следовало бы применить более активный растворитель, разрушающий гидроокись железа, но тогда в сильной степени затрагивается цинк сфалерита и, следовательно, разделение смитсонита и сфалерита не удается. [c.27] При фазовом анализе для разделения минералов часто используют реакции растворения в неравновесных условиях. В этом случае селективность определяется различными скоростями растворения. Очевидно поэтому, какое громадное значение имеет размер частиц анализируемого материала (рис. 8). [c.27] Селективных растворителей, действующих только на одно соединение и совершенно не затрагивающих другие соединения, очень мало. Правда, в последнее время найдены перспективные органические селективные растворители. Однако чаще всего приходится пользоваться такими реагентами, которые в определенных условиях переводят в раствор полностью одно соединение и затрагивают другое в сравнительно малой степени — на 5—7%. Часто применяют также селективные растворители, переводящие в раствор делую группу соединений. Поэтому для правильной интерпрета-ц 1и полученных результатов анализа необходимо знать, какие именно соединения присутствуют в материале, чтобы далее по результатам анализа определить в материале их содержание. Например, при обработке подкисленным раствором хлорида натрия руды, не содержащей (пироморфит, но содержащей галенит, в фильтрате будет найден свинец вследствие растворимости свинца галенита в этих условиях. Хотя наличие свинца в фильтрате должно свидетельствовать о присутствии в руде пироморфита, для которого указанный растворитель является селективным, очевидно, что такая интерпретация результата неправильна и должна быть уточнена при помощи минералого-петрографического метода анализа. [c.28] Приведенная в гл. 2 схема анализа на соединения-свинца хорошо иллюстрирует необходимость предварительного проведения полного элементного и минералого-петрографического анализов. Только по их результатам можно выбрать нужный вариант методики фазового анализа и установить, следует ли одределять свинец всех минералов или же при отсутствии, например, хрома и ванадия е определять свинец крокоита и ванадинита. [c.28] Металлургов, ведущих контроль плавки, результаты фазового анализа твердого застывшего шлака или штейна не дают возможность представить во всей полноте изменение фазового состава этих продуктов в самом процессе и внести соответствующие коррективы в процесс. Происходит это потому, что при застывании фазовый состав шлаков и штейнов, да и других продуктов пирометаллур-гического процесса сильно меняется, образуются фазы, которые и будут определены анализом. [c.29] Было установлено, что фазовый состав шлаков свинцового производства после медленного застывания сильно отличается от состава быстро охлажденных шлаков [31]. Б. В. Липин [32] изучал шлаки после разделения их в обогреваемой центрифуге, однако установленный таким способом состав шлаков не идентичен составу шлака в печи, так как центрифугированию подвергались вторично разогретые шлаки, т. е. шлаки, охлажденные после выхода из печи, в которых произошел процесс кристаллизации и образования новых фаз. [c.29] Таким образом, в настоящее время методы анализа продуктов пирометаллургическго процесса, фазовый состав которых необходимо знать в самом процессе, совершенно не разработан. Приведенные ниже методики применимы только для анализа конечных твердых продуктов. [c.29] Фазовый анализ продуктов металлургических процессов еще в большей мере, чем рудных, осложняется вторичными реакциями, происходящими при действии селективных растворителей. Понятно, что эти реакции вызываются теми или иными компонентами материала и поэтому знать состав для выбора нужной методики здесь особенно необходимо. [c.29] Металлургические пыли (свинцового, цинкового производства) обычно в большом количестве содержат окисел главного металла (свинца, цинка), имеющий основной характер. Если в такой пыли ладо определить содержание какого-нибудь соединения, для которого известен растворитель, не растворяющий в определенных условиях основной окисел, то это определение казалось бы можно осуществить простой обработкой навески селективным растворителем. Однако на практике разделение не достигается, а происходит вторичная реакция осаждения уже растворившегося соединения и перевод его в твердую фазу и тем в большей степени, чем больше содержание основного окисла в пыли. Природа этого явления еще не ясна. Можно было бы ожидать гидролитическое осаждение за счет повышения pH раствора основным окислом. Однако в этом случае в раствор должно было бы переходить эквивалентное количество металла окисла, чего на самом деле не происходит. Было показано [33], что если растворить сульфат свинца в хлориде натрия и затем перемешать раствор с окислом свинца, который не растворим в хлориде натрия, то сульфат свинца снова перейдет в твердую фазу и его останется в растворе тем меньше, чем больше была навеска окисла свинца (рис. 9). [c.29] Значительно осложняют также анализ продуктов металлургических процессов вторичные процессы окисления и восстановления, происходящие между раствором и твердой фазой. Такие продукты всегда содержат различные металлические фазы, поэтому при обработке материала любым реагентом, переводящ им в раствор какое-то соединение, часто создаются окислительно-восстановительные системы иногда со значительной разностью потенциалов. В результате катионы раствора восстанавливаются и переходят в твердую фазу, а металл твердой фазы окисляется и переходит в раствор. Понятно, что анализ раствора и остатка дает совершенно искаженную картину состояния металлов в исходном материале. Например, металлургические пыли содержат медь, свинец, цинк, кадмий, а иногда и олово в разных соединениях и могут содержать эти элементы в металлическом состоянии. Окислительно-восстановительные потенциалы их весьма различны, и очевидно, что цинк будет восстанавливать катионы всех других металлов и в этом случае нельзя определять соединения кадмия, олова, свинца или меди. Иными словами, при фазовом анализе продуктов, содержащих какой-либо металл, нельзя определять окисленные формы металлов, имеющих более положительный потенциал. [c.30] Примером применения комплексообразования для снижения потенциала окислителя является методика фазового анализа медных осадков, получаемых при автоклавном процессе. Этот продукт содержит средний и основной сульфат двухвалентной меди, закись, окись и элементарную медь. Самый простой растворитель для сульфата меди —воду — в этом случае применить было нельзя, так как ионы Си + восстанавливались бы металлической медью до Си+. Был применен раствор ЭДТА, который дает с ионами двухвалентной меди прочный комплекс — /Снест= 1,1 Ю . Таким образом, потенциал системы Сп +1Си° был резко уменьшен и растворения металлической меди не происходит. [c.31] Второй пример — определение галогенпроизводных олова в пылях, содержащих металлический цинк. Разность потенциалов в системе 5п2+/7п° значительная, и поэтому опасность вторичных реакций восстановления олова из раствора и перевода его снова в твердую фазу очень велика. В этом случае был применен тот же лиганд, который связывает олово в прочный комплекс в слабощелочной среде. В результате разность потенциалов в системе сильно уменьшается и реакция восстановления металлическим цинком. замедляется. [c.31] Второй путь сближения окислительно-восстановительных потенциалов — введение ингибиторов окисления, т. е. веществ, замедляющих окисление металлических фаз. Малая разработанность теории этого вопроса весьма затрудняет пока выбор веществ, которые могут служить ингибиторами. Однако в ряде случаев удалось подобрать вещества, удовлетворительно задерживающие нежелательные реакции окисления. В разработанных в настоящее время методиках применяются органические вещества различных классов. [c.31] Сблизить потенциалы, т. е. замедлить цементацию, можно уменьшением электропроводности среды добавлением к электролиту какого-либо органического растворителя [34]. Например, добавление ацетона к раствору серной кислоты сильно замедляет цементацию меди металлическим железом (рис. 10), а при добавлении ацетона, диоксана или метанола к раствору уксусной кислоты резко замедляется цементация меди и свинца цинком (рис. И). [c.32] Следует указать еще на одну особенность фазового анализа продуктов металлургического процесса. Если при анализе природных материалов для качественного определения фаз, отбора моно-минеральных фракций, выбора правильной методики существенную помощь оказывает минералого-петрографический анализ, то, к сожалению, при анализе продуктов металлургической переработки применение этого метода чрезвычайно затруднено. Природные минералы при металлургических процессах, подвергаясь воздействию высоких температур и давлений, агрессивных сред, претерпевают существенные изменения и их физические и оптические свойства сильно меняются. Иногда даже в результате металлургических процессов образуются такие соединения, химический состав которых хотя и идентичен природным минералам, но их физические и оптические свойства совершенно иные. Поэтому диагностические свойства, известные для природных минералов, в данном случае не могут быть использованы. Кроме того, часто образуются твердые растворы, непрерывные их ряды, из-за чего весьма трудно бывает определить наличие того или иного индивидуального соединения, К тому же минералы, содержащие ценные компоненты, редко выделяются в отдельные фазы, а в шлаках настолько тесно обволакиваются основой шлака — силикатами и стеклом, что установить их присутствие оптическим методом почти невозможно. Что же касается минералого-петрографического изучения. различного рода пылей и возгонов, то чрезвычайно малый размер частиц — порядка нескольких микрон — исключает использование оптической микроскопии. [c.32] Вернуться к основной статье