Вторник, 2017-09-26, 7:22 PM
Приветствую Вас Гость | RSS

Goshan.ucoz.com

Светодиодные лампы, светильники, освещение Ремонт холодильников

Категории раздела

Наш опрос

Оцените мой сайт
Всего ответов: 26

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Получить бонус


Получить WMR-бонус на свой кошелек!

Каталог статей

Главная » Статьи » Мои статьи

37.Методы идентификации и типизации глин

37.Методы идентификации и типизации глин



ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Методы химического анализа описаны в специальных руководствах, перечень которых приведен в конце главы. Цель же настоящего изложения — указать особенности и ограничения использования химического анализа применительно к чинам.

Один из недостатков полного химического анализа — большая затрата времени. Классический метод химического анализа дает большую точность, но при условии, что аналитик имеет высокую квалифи-кацию. В последнее время получили развитие методы, которые после первоначальной калибровки не требуют от оператора большого мастерства и, кроме того, на них уходит гораздо меньше времени, чем на классические химические методики. Например, в пламенной фотометрии соответствующим образом разбавленный раствор образца разбрызгивают в пламени, что дает характерный спектр относительно интенсивно излучающих элементов, особенно щелочных металлов. При помощи фильтров или монохроматора избирают излучение нужной длины волны, интенсивность которого замеряют фотоэлементом или фотоумножителем. В пламени обычного городского газа на воздухе можно определять лишь щелочные металлы и иногда кальций, но, используя более горячее пламя, например ацетиленовое (на воздухе), удается анализировать и другие элементы, в частности магний. Однако при таких повышенных температурах резко возрастает интерференция, что уничтожает преимущества высокой чувствительности метода.

Вероятно, наиболее целесообразно эмиссионной методикой определять только щелочные металлы, прибегая к атомной абсорбции для анализа более тяжелых элементов. В этом последнем методе, как и в методе пламенной фотометрии, раствор образца распыляют в пламени. Монохроматический свет соответствующей длины волны проходит сквозь пламя (при этом вследствие адсорбции интенсивность луча уменьшается и интенсивность измеряют чувствительным фотоумножителем). Концентрация определяемого элемента приблизительно пропорциональна абсорбции, однако практически прибор всегда калиброван по стандартным растворам. Поскольку каждый элемент абсорбирует излучение лишь в определенных частотах, этот метод весьма селективен и относительно свободен от спектральной интерференции. Высокая чувствительность метода связана с тем, что излучение абсорбируется атомами, находящимися в стандартном состоянии, поскольку в пламени лишь ничтожная часть атомов пробы возбуждается настолько, чтобы могло начаться их излучение. Атомная абсорбция применима для определения лишь элементов-примесей, тогда как для главных элементов (алюминия и кремния) она недостаточно чувствительна. Кроме того, приготовление водных растворов для этого анализа занимает много времени, хотя и меньше, чем это требует классический химический метод.

Для определения таких элементов, как железо, которые дают интенсивно окрашенные продукты при реакции с соответствующими веществами, можно прибегать к колориметрии. В настоящее время ин-тенсивность окраски растворов измеряют каким-либо спектрофотометром, конструкция которого основана на монохроматоре (для выбора излучений определенной длины волны) и фоточувствительном устройстве. Этот метод весьма пригоден для определения железа или титана, обычно присутствующих в глинах в количествах, не превышающих нескольких процентов. Однако метод спектрофотоколориметрии не столь широко применим как метод атомной абсорбции.

Все большее применение напольная плитка в исследовании состава глин находит метод рентгеновской флюоресценции. Порошок образца спрессовывают в облатку или, что лучше, сплавляют с подходящим флюсом (например , бурой) в стекловатый диск. На эту пробу направляют тонкий пучок рентгеновских лучей от вольфрамовой или хромовой трубки. Под воздействием рентгеновских лучей элементы низких атомных номеров возбуждаются и/испускают вторичное, или флюоресцентное, рентгеновское излучение, характерное для элементов данного образца. Затем сцинтилляционным счетчиком или счетчиком непрерывного действия (в зависимости от длины волны) измеряют интенсивность излучения избранной сильной спектральной линии данного элемента. Важную роль, конечно, играет калибровка по серии стандартов, но определение осложняется различного рода интерференцией. Характерное излучение определяемого элемента до некоторой степени абсорбируется другими элементами, так что приходится вводить большие поправки. Тем не менее эта методика перспективна, и в отличие от многих других физических методов она может обеспечить высокую точность определения главных компонентов.

Вероятно, в дальнейшем физические методы будут заменять

классическую химию в рядовой определительской работе. Однако химический анализ по-прежнему останется нужным для периодического контроля и калибровки приборов.

ВЫДЕЛЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ

Интерпретацию химических анализов проще производить после того, как выделены и изучены чистые глинистые минералы. Известны различные методы выделения минералов, но лишь немногие из них пригодны для глин. Наиболее часто в этих целях прибегают к методу осаждения, в процессе которого происходит разделение минералов по размерам частиц. Поскольку минералы отличаются друг от друга по гранулярному составу, метод осаждения часто оказывается эффективным при выделении глинистых минералов из песков, алевритов и из существенно кварцевых пород. Глинистые минералы, например, обычно представлены частицами менее 1 мкм в диаметре, тогда как диаметр частиц кварца превышает 1. Следовательно, если задаться верхней границей выделяемой тонкой фракции, равной 1 мкм или лучше 0,125 мкм, то она будет лишена кварца. В крупную фракцию при этом уйдут и другие относительно крупнозернистые минералы - кальцит, пирит и водные окислы железа. Для получения глинистой фракции необходимо взять несколько килограммов сырого материала, диспергировать его в избытке воды и оставить эту суспензию отстаиваться в течение необходимого периода времени согласно закону Стокса.

Осаждение частиц радиусом не менее 1 мкм происходит, естественно, при обычной гравитационной седиментации, но для отделения частиц с радиусом меньше 1 мкм необходимо прибегать к центрифуге, в которой вместо ускорения силы тяжести g действует центробежная сила, в тысячу и больше раз пре-вышающая эту величину g.

Неизвестные смеси минералов при точных исследованиях разбивают на несколько гранулометрических фракций с малыми пределами колебаний размеров частиц в каждой. Это позволяет оценить зависимость химического состава и других свойств от размеров частиц. Если в нескольких фракциях установлено постоянство свойств, это означает (хотя и не абсолютно доказывает), что в них выделился чистый минерал.

Гранулометрический анализ можно сочетать с рядом других методик разделения. Так, для разделений минералов в тяжелых жидкостях в серии бромоформа и бензола можно получить ряд фракций, различающихся по плотности. Эти жидкие смеси могут быть подобраны так, что они будут обеспечивать разделение конкретных минералов, т.е. одни из них всплывут, а другие потонут. К сожалению, разделение в тяжелых жидкостях нельзя применить к частицам субмикронных размеров из-за сложности их диспергации.

При флотации, в результате селективной адсорбции органических молекул на поверхности определенного минерала, частицы последнего приобретают гидрофобность и выталкиваются водной средой на поверхность воздух — жидкость, где и скапливаются. Увеличение площади такой поверхности обеспечивается образованием пены. Однако и этот метод неэффективен для частиц субмикронных размеров. В методах электростатической и магнитной сепарации используют различия диэлектрической постоянной и магнитной восприимчивости. Но и эти способы эффективны лишь для частиц радиусом не менее нескольких микрон.

Обычно довольно трудно бывает установить абсолютную чистоту отдельного минерала. Выделенный конечный продукт следует изучить всеми возможными методами, из которых наиболее важны рентгеновский и дифференциальный термический анализы и инфракрасная спектроскопия.

РАЦИОНАЛЬНЫЙ И ПРИБЛИЖЕННЫЙ АНАЛИЗЫ

Предлагались методы для определения минерального состава глин при помощи селективных химических испытаний. Большая их часть основана на разложении глинистого минерала от нагревания в крепкой серной кислоте. При этом слюда и кварц в идеальном случае не должны изменяться. Но на самом деле минералы при такой обработке обычно плохо разделяются, поскольку глинистый минерал разлагается не полностью, а слюда также изменяется частично. Методы оценки минерального состава при помощи селективных реакций получили общее название рационального анализа. Но в благоприятных случаях минеральный состав можно рассчитать по данным полного химического анализа. Такие пересчеты названы приближенным анализом. К сожалению, термин "рациональный анализ" использовался как синоним термина "приближенный анализ". Наконец, пересчет на минераль-ный состав по тем или иным химическим данным стали называть рациональным анализом.

Пересчеты на минеральный состав требуют ряда допущений, но главное предварительное условие — качественная диагностика минералов рентгеновским методом, термическим анализом и т.д. Другое допущение (вероятно, весьма произвольное) заключается в том, что состав каждого из установленных минералов должен .отвечать идеальной формуле (без учета изоморфных примесей). В зависимости от сложности состава сырой глины пересчет также может сильно усложниться, так как потребуется одновременное решение нескольких

уравнений. С целью упрощения этой процедуры комовые или огнеупорные глины можно рассматривать как состоящие из каолинита, слюды и кварца.

Пересчет упрощается, если его начинать со щелочей. Так как молекулярный вес Na20 равен 61,98, известно, что молекулярный вес натровой слюды равен 764,43, то, следовательно, одна часть Na20 будет эквивалентна 764,43/61,98 = 12,33 части натровой слюды. По табл. 26 находим, что содержание Na20 в рассматриваемой глине составляет 0,12%; отсюда вычисляем количество натровой слюды: 0,12 -12,33= 1,48%. Точно так же находим, что одна весовая часть К20 эквивалентна 8,46 части калиевой слюды, а содержание калиевой слюды в этой глине будет 2,80 • 8,46 = 23,72%.

Переходя к следующей стадии пересчета, следует вспомнить, что глинозем (всего 29,30% в табл. 26) входит в состав трех минералов — каолинита, натровой и калиевой слюд. Зная содержания двух послед-них минералов, можно вычислить количество входящего в них глинозема. Вычтя это количество из общего содержания глинозема, мы получаем величину этого компонента в составе каолинита, по которой и вычисляется содержание каолинита. Расчетное содержание глинозема в натровой слюде равно 40,02%; отсюда количество А1203, связанное в натровой слюде глины, составляет 1,48* 0,4002 - 0,59%. В калиевой слюде содержание глинозема равно 38,40%, поэтому количество А1203 связанное в калиевой слюде глины, составляет 23,72 х 0,3840 = 9,11%. Итак, общее процентное количество глинозема в слюдах глины окажется равным 0,59 + 9,11 « 9,70, а оставшегося глинозема (комбинирующегося в каолините) — 29,30 — 9,70 = 19,60.

Молекулярный вес глинозема 101,96 "связывает" молекулярный вес каолинита 258,17, так что 19,60% А1 03 будет соответствовать 19,60 • 258,17/101,96 = 49,63% каолинита.

В конечном счете вычисляют содержание кварца, или свободного кремнезема. В содержании Si02 (табл. 26) входит помимо кварца также кремнезем слюд и каолинита. Вначале вычисляют количество связанного кремнезема, как это было сделано относительно глинозема, которое затем вычитают из количества Si02 в анализе. Полученный остаток и отвечает расчетному содержанию кварца. Связанный Si02 составляет 34,52%, а количество свободного кремнезема 51,13—34,52 = 16,61%.

Коэффициенты перехода при пересчете анализов глин на количественно-минеральный состав



Необходимо отметить, что сумма вычисленных содержаний минералов меньше 100% на 8,59%. Эта величина принимается как сумма соединений, не вошедших в пересчет, — различных окислов и органического вещества.

Например, слюда в действительности, вероятно, представлена не мусковитом, а иллитом, каолинит же относится к неупорядоченной разновидности. Все эти несоответствия привносят ошибки в результаты пересчета. Тем не менее рациональный анализ, полученный рассмотренным пересчетом, позволяет грубо судить о физических свойствах глины.



Источник: http://ucoz
Категория: Мои статьи | Добавил: Liex (2010-04-09) | Автор: ucoz
Просмотров: 121 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Ремонт холодильников в Ногинске и Электростале