Химическая технология материалов и изделий электроники и наноэлектроники
Управление оборудованием и материалами. Изучение краткой геологической характеристики района отбора гвинейского боксита. Данные по химическому и минеральному составу пробы. Сущность комбинированного гравиметрического и спектрофотометрического методов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | отчет по практике |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.02.2015 |
| Размер файла | 2,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
4.2.7.6.3 Обработка осадка
Помещают фильтр и осадок, полученные по 4.2.7.6.2, в предварительно прокаленный и взвешенный платиновый тигель. Высушивают, медленно прокаливают и озоляют фильтровальную бумагу, увеличивая температуру муфельной печи до 600-700 °С в течение 30 мин.
Дают тиглю остыть и смачивают остаток несколькими каплями воды. Добавляют 5 капель раствора серной кислоты (4.2.4.10) и 8 см фтористоводородной кислоты (4.2.4.13). Осторожно выпаривают в вытяжном шкафу досуха, чтобы удалить диоксид кремния и серную кислоту. Слегка нагревают на низком пламени, затем нагревают до красного каления, дают тиглю остыть и взвешивают. Определяют массу остатка, чтобы проверить выполнение требований разд.3.
Добавляют (0,7±0,1) г смеси (А.4.2). Плавят при температуре свыше 1000 °С 4-5 мин в муфельной печи, быстро взбалтывают плав, затем опять ставят в печь на 1-2 мин.
Примечание - Для полного разложения используют преимущественно газовую горелку.
Дают тиглю остыть, добавляют 10 см раствора серной кислоты (4.2.4.12), закрывают и нагревают до растворения плава. Добавляют раствор к сохраненному фильтрату (А.7.7.2) и промывают тигель водой. Охлаждают до температуры окружающей среды, разбавляют до метки водой и перемешивают. Это анализируемый раствор.
4.2.7.7 Определение содержания алюминия
Пипеткой отбирают 50 см анализируемого раствора и помещают в стакан вместимостью 500 см. Доливают до объема 120 см. Нагревают раствор до 90 °С и добавляют по каплям раствор перманганата калия (4.2.4.15) до получения пурпурной окраски не менее 10 с. Продолжают нагревать при температуре 90 °С 5 мин.
Охлаждают до температуры окружающей среды. С помощью рН-метра устанавливают рН (2,4±0,1), добавляя раствор аммиака (4.2.4.6) и перемешивая раствор. Медленно добавляют 15 см раствора бензоата аммония (4.2.4.4) и 4 см раствора гексамина (4.2.4.3), нагревают при температуре 90 °С 30 мин, помешивая каждые 10 мин. Не допускают кипения, чтобы избежать образования пены. Охлаждают до температуры приблизительно 60 °С, отфильтровывают через быстро фильтрующую и беззольную бумагу (4.2.5.6.2) диаметром 11 см, фильтрат выкидывают.
Примечание - Следует не допускать высыхания осадка на стенках и горловине химического стакана, немедленно промывая остатки, которые не были перенесены на фильтр. Очищают стенки с помощью стеклянной палочки с резиновым наконечником и оставляют остаток в химическом стакане. Промывка остатка на фильтре не требуется.
Добавляют 3 см раствора соляной кислоты (4.2.4.8) в исходный химический стакан и нагревают кислоту до растворения осадка, находящегося на стенках. С помощью стеклянной палочки с резиновым наконечником удаляют со стенок и горловины стакана весь остаток алюминия, чтобы растворить его. Ополаскивают стакан и удаляют палочку. Смывают осадок на воронке водой в исходный стакан с водой так, чтобы фильтр остался в воронке, и помещают стакан под воронкой. Пипеткой вместимостью 2 см тщательно промывают фильтр и воронку, используя не более 12 см раствора теплой соляной кислоты (4.2.4.8), а затем горячую воду.
Выбрасывают фильтр и нагревают раствор при температуре 60 °С до растворения осадка. Помешивая, добавляют 25 см раствора гидроксида натрия (4.2.4.9) и продолжают нагрев при температуре 50-60 °С 10 мин, время от времени перемешивая. Фильтруют в химический стакан вместимостью 500 см, содержащий 6 см раствора серной кислоты (4.2.4.10) через быстро фильтрующую твердую беззольную бумагу (4.2.5.6.2) диаметром 11 см. В фильтрат помещают мешалку и время от времени перемешивают кислоту и фильтрат. Промывают осадок в воронке раствором сульфата натрия (А.4.14), используя стеклянную палочку с резиновым наконечником для очистки стенок стакана, и промывают осадок и фильтр три раза промывным раствором сульфата натрия. Сохраняют фильтрат, содержащий алюминий. Он является запасным фильтратом.
В исходный стакан добавляют 3 см раствора соляной кислоты (4.2.4.8), накрывают стакан и нагревают кислоту для растворения остатков осадков на стенках. Смывают осадок из воронки в исходный стакан водой, стакан помещают под воронку с фильтром. Растворяют осадок на фильтре, тщательно промывая его 12 см горячего раствора соляной кислоты (4.2.4.8), а затем горячей водой. Выбрасывают фильтр и нагревают раствор до растворения осадка. Нагревают до температуры 50-60 °С, добавляют, перемешивая, 25 см раствора гидроксида натрия (4.2.4.9) и продолжают нагревать при температуре 50-60 °С 10 мин.
Отфильтровывают в стакан с запасным фильтратом через быстрофильтрующую твердую фильтровальную бумагу (4.2.5.6.2) диаметром 11 см. Осадок переносят на фильтр и несколько раз промывают раствором сульфата натрия (4.2.4.14).
Нагревают объединенный фильтрат до температуры 60-70 °С и добавляют пипеткой 50 см раствора ЭДТА (4.2.4.1). Добавляют 0,3 см индикатора метилового оранжевого (4.2.4.20) и нейтрализуют раствором аммиака (4.2.4.6) до образования оранжевой окраски. Добавляют 20 см раствора ацетата аммония (4.2.4.3), кипятят 10 мин и охлаждают. Устанавливают рН (5,7±0,1) раствором аммиака (А.4.6) или ледяной уксусной кислотой (4.2.4.7). Добавляют 0,5 см раствора индикатора ксиленолового-оранжевого (4.2.4.21) и титруют раствором сульфата цинка (4.2.4.19). Записывают объемы и анализируемого раствора и раствора холостого опыта соответственно.
4.2.8 Обработка результатов.
4.2.8.1 Расчет содержания алюминия
Массовую долю оксида алюминия , %, вычисляют по формуле
,
где - коэффициент эквивалентности раствора сульфата цинка, полученный по А.4.19.1.2;
- объем раствора сульфата цинка (А.4.19) для титрования раствора холостого опыта, см;
- объем раствора сульфата цинка (А.4.19) для титрования анализируемого раствора, см;
- объем аликвотной части, отобранной по А.7.7, см;
- масса навески, г;
- переводной коэффициент, рассчитанный по формуле
,
где - содержание гигроскопической влаги, определенное по ИСО 8557, %.
4.2.8.2 Обработка результатов
4.2.8.2.1 Точность
Запланированное испытание было проведено 10 странами с общим количеством лабораторий - 16. На каждой из 4 проб было проведено два определения. Были подсчитаны повторяемость, воспроизводимость, а также показатель воспроизводимости. Результаты представлены в таблице.
4.2.8.2.2 Критерии оценки правильности результатов анализа
Результат анализа пробы принимают, если результат анализа стандартного образца отличается от паспортного значения этого образца на величину, не превышающую индекс воспроизводимости(межлабораторное отклонение) (см. таблицу), а расхождение между двумя результатами параллельных определений для анализируемой пробы не превышает 2,77(см. таблицу), где - внутрилабораторное отклонение.
Таблица - Точность определения алюминия
|
Проба |
Тип руды |
Средняя массовая доля оксида алюминия, % |
Составляющие стандартного отклонения |
Индекс воспроизводи- мости 2 |
||
|
МТ/12/5 |
Гиббсит (19,5% ) |
46,62 |
0,131 |
0,212 |
0,50 |
|
|
МТ/12/12 |
Диаспор (21,7% 4% ) |
52,48 |
0,137 |
0,306 |
0,67 |
|
|
МТ/12/4 |
Смесь бемит/гиббсит |
53,39 |
0,120 |
0,126 |
0,35 |
|
|
696* |
Гиббсит |
54,48 |
0,051 |
0,149 |
0,31 |
|
|
________________ * Паспортная величина 54,5% |
Если результат анализа стандартного образца находится за пределами индекса воспроизводимости, необходимо провести одновременно анализ одной анализируемой пробы, одного стандартного образца и одного холостого опыта. Результат анализа стандартного образца должен быть рассмотрен для принятия результата анализа анализируемой пробы, как указано выше.
Если результат анализа стандартного образца находится за пределами индекса воспроизводимости, проводят анализ другого стандартного образца того же типа руды, пока не будут получены два приемлемых результата.
Если расхождения результатов анализа пробы превышают 2,77, необходимо провести дополнительный анализ одной анализируемой пробы, одного холостого опыта и одного стандартного образца руды того же типа. Принятие полученного дополнительного результата анализа анализируемой пробы должно зависеть в каждом случае от принятия результата анализа стандартного образца.
4.2.8.2.3 Расчет окончательного результата
За результат принимают среднее арифметическое значение принятых результатов анализа, рассчитанных с точностью до четвертого десятичного знака и округленных до второго десятичного знака следующим образом:
1) если цифра третьего десятичного знака меньше 5, ее отбрасывают, а цифру второго десятичного знака оставляют без изменения;
2) если цифра третьего десятичного знака 5, а четвертый десятичный знак любая цифра, кроме нуля, или если цифра третьего десятичного знака больше 5, цифру второго десятичного знака увеличивают на единицу;
3) если цифра третьего десятичного знака равна 5, а четвертый десятичный знак 0, цифру 5 отбрасывают, а цифру второго десятичного знака оставляют без изменения, если она 0, 2, 4, 6 или 8, и увеличивают на единицу, если она 1, 3, 5, 7 или 9.
4.2.9 Протокол испытаний.
Протокол должен заключать следующие данные:
1) данные, необходимые для характеристики пробы;
2) ссылку на настоящий стандарт;
3) результаты анализа;
4) порядковый номер результатов;
5) любые данные, полученные в процессе анализа, и другие операции, не предусмотренные данным стандартом, которые могут оказать влияние на полученные результаты.
5. Изучение пакета документов по аккредитации ФХЛ ИТД ГП ООО РУСАЛ ИТЦ в Федеральной службе по аккредитации: Области аккредитации лаборатории, Руководства по качеству, нормативной документации на анализ бокситов ( ГОСТ 14657.0-96 - ГОСТ 14657.15-96)
5.1 Общие положения
5.1.1 Настоящее Руководство по качеству является документом, определяющим систему менеджмента качества Физико-химической лаборатории Инженерно-технологической дирекции глиноземного производства Обособленного подразделения в Санкт-Петербурге Общества с ограниченной ответственностью «Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр» далее ИЛ, аккредитованной (далее лаборатория) аккредитованной на техническую компетентность.
Лаборатория осуществляет количественный химический анализ (КХА) глинозема, нефелина, известняка, боксита и горных пород.
5.1.2 Руководство по качеству (далее РК) устанавливает методы и процедуры обеспечения качества всех видов работ, выполняемых ИЛ в области, закрепленной аттестатом аккредитации.
5.1.3 Руководство по качеству разработано с учетом требований ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий» и РД «Система аккредитации аналитических лабораторий (центров)».
5.1.4 Руководство по качеству аккредитованной лаборатории вступает в силу с момента утверждения директором ИТД ГП ОП ООО «РУСАЛ ИТЦ» в СПб. А.В. Пановым и действует до истечения срока действия аттестата аккредитации.
5.1.5 Каждая страница РК имеет свою идентификацию, включающую: наименование организации и лаборатории, номер издания, год выпуска, номер страницы, общее число страниц.
5.1.6 В Руководство по качеству, по мере необходимости, с целью совершенствования системы менеджмента качества, вносятся изменения, которые регистрируются в листе регистрации изменений.
51.7 Разработку, издание, хранение, внесение изменений, ознакомление персонала с требованиями Руководства осуществляет ответственный за РК (руководитель ИЛ) .
5.1.8 Периодическая проверка "Руководства по качеству" производится не реже одного раза в год. Результаты проверки фиксируются в листе регистрации периодических проверок "Руководства по качеству".
По результатам проверки решается вопрос о внесении изменений в "Руководство по качеству". Основанием для этого, в первую очередь, являются: изменения в структуре и кадровом составе лаборатории, замечания по результатам проверок, введение новых нормативных документов.
5.1.9 Руководство по качеству распространяется на весь персонал лаборатории, имеющий отношение, в соответствии с должностными инструкциями, к выполнению работ в области аккредитации. Ознакомление работников лаборатории с Руководством по качеству осуществляется под роспись, соответствующая запись вносится в лист ознакомления.
5.1.10 Контрольный экземпляр Руководства по качеству хранится у начальника лаборатории. Руководство является конфиденциальной собственностью и может быть представлено для ознакомления Заказчику с разрешения руководителя лаборатории в помещении ИЛ.
5.2 Управление документацией
5.2.1. Процедура управления документацией предназначена для поддержания документов лаборатории в рабочем актуализированном состоянии.
Процедура распространяется на все документы, обеспечивающие функционирование системы менеджмента лаборатории.
5.2.2Лаборатория полностью обеспечена нормативной документацией, необходимой для проведения испытаний в области аккредитации и решения вопросов метрологического обеспечения.
Перечень НД, используемых лабораторией, приведен в форме 7 Паспорта
5.2.3Структура документов системы качества лаборатории включает документы внешнего происхождения и документы внутреннего происхождения:
а) Документы, подтверждающие статус аккредитованной лаборатории: Аттестат аккредитации, Положение о лаборатории, Паспорт;
б) Документы по описанию процедур и поддержанию функционирования системы качества лаборатории: - Руководство по качеству, внутренние документы СК (внутренние инструкции, рабочие методики, документы по внутрилабораторному контролю, материалы межлабораторных сравнительных испытаний, акты внутренних проверок, результаты анализа СК, отчеты о корректирующих и предупреждающих мероприятиях, материалы проверок инспектирующих органов, должностные инструкции, документы по повышению квалификации персонала, и др.)
в) Нормативно-правовая документация по вопросам качества, метрологии, сертификации, стандартизации (законы и регламенты, национальные, международные стандарты, правила и рекомендации Ростехрегулирования, НД других федеральных органов контроля и управления.
г) Документы, устанавливающие требования к испытываемой продукции и методам проведения испытаний (исследований, измерений), - стандарты, санитарные правила и нормы, технические условия,
д) Документация по поддержанию в надлежащем состоянии СИ и ИО: свидетельства о поверке, сертификаты о калибровке, аттестаты, протоколы аттестации ИО, графики поверки СИ и аттестации ИО, паспорта, инструкции по эксплуатации, методики аттестации ИО.
е) Документация по регистрации результатов испытаний: рабочие журналы, журналы регистрации, протоколы, отчеты.
ж) Документы по производственно-экономической деятельности лаборатории: приказы, служебные записки, договоры и контракты, запросы, заявки, переписка и др.
5.2.4 Ответственным за ведение документов по п.п. (а,ж) является руководитель лаборатории. Эти документы хранятся в кабинете руководителя в маркированных папках. Срок хранения -5 лет.
5.2.5. Учет и хранение документов по п. (д) осуществляет ответственный за техническое и метрологическое обеспечение испытаний - руководитель лаборатории .
5.2.6 Ответственным за ведение документов по п. (е) является руководитель лаборатории, который осуществляет свою деятельность в соответствии с настоящим РК и Инструкция «Порядок контроля и актуализации фонда НД, ведения отчетной документации»
5.2.7. Ответственным за ведение внешних документов по п.п. (в, г) является Руководитель лаборатории, который осуществляет свою деятельность в соответствии с должностной инструкцией и «Порядок контроля и актуализации фонда НД, ведения отчетной документации»
Обеспечение лаборатории документами внешнего происхождения осуществляется в порядке, принятом на предприятии (раздел 7 РК)
5.2.8. Ответственный за ведение внешних документов следит за своевременным внесением изменений в НД лаборатории, изъятием отмененных НД, обновлением и поддержанием фонда в рабочем состоянии.
5.2.9. Дополнения и изменения в документы вносят на сновании информационных указателей стандартов; информации органа по аккредитации, информации, получаемой сотрудниками при обучении или повышении квалификации, а также путем взаимодействия с разработчиками конкретных документов.
5.2.10.Контрольный фонд НД хранится в проектном кабинете ОАО «РУСАЛ ВАМИ» (договор между ОАО РУСАЛ ВАМИ» и ООО «РУСАЛ ИТЦ» на пользование архивом) и помещении № 283. В целях обеспечения сохранности НД изготовлены рабочие экземпляры (учтенные копии), которые выдаются персоналу.
5.2.11. Обеспечивается необходимая доступность фонда для всего персонала и полное информирование о новых поступлениях.
5.2.12. Учет и хранение документов по п. (б) осуществляет ответственный за Руководство по качеству (менеджер по качеству).
5.2.13 Документы СК хранятся в маркированных папках в комнате 283.
5.2.14. Ответственность за качество разработки внутренних документов лаборатории - документированных процедур, инструкций, новых форм регистрации результатов испытаний и контроля качества несет руководитель лаборатории.
5.2.15.Разработка новых внутренних документов СК, как правило, поручается наиболее опытным и квалифицированным специалистам лаборатории. После экспертизы, проведенной руководителем, проект документа обсуждается на совещании руководства и специалистов лаборатории. В случае одобрения он подписывается руководителем лаборатории, а затем утверждается директором ИТД ГП. Устанавливается срок введения документа. Утвержденный документ вносится в перечень документов по качеству, «рабочие» экземпляры направляются по адресам рассылки для ознакомления и руководства в работе. С новым документом под роспись знакомятся все сотрудники.
Введение документа в действие осуществляется распоряжением руководителя лаборатории.
5.2.16 Документы системы качества периодически, не реже 1 раза в год, подлежат пересмотру на предмет внесения изменений или изъятия.
Отмененные документы передаются в архив.
5.2.17. Все документы лаборатории подлежат регистрации в журналах (картотеке, компьютерной базе данных). К использованию допускаются только НД, прошедшие регистрацию. Регистрация осуществляется по тематическим признакам.
При регистрации вводится информация о названии, обозначении, номере документа, дате утверждения (разработки, выпуска), сроке действия (если он установлен), изменениях к документу, месте хранения. Каждому документу присваивается регистрационный номер.
5.2.18. «Рабочие» экземпляры документов, необходимых при проведении испытаний, а также копии инструкций по эксплуатации и паспортов на оборудование во время испытаний находятся на рабочих местах.
Ответственность за обеспечение персонала необходимой методической документацией во время испытаний возложена руководителя лаборатории.
5.2.19 Нормативные документы, регламентирующие методики выполнения измерений соответствуют требованиям ГОСТ 8.563 «ГСИ. Методики выполнения измерений». Решение о применении конкретной методики принимает руководитель лаборатории.
Внедрение новых методик проводится в соответствии с разделом 10 РК.
6. Определение фазового состава гвинейского боксита на рентгеновском дифрактометре ДРОН-6 (теоретические основы)
Информацию об элементном составе изучаемых объектов (горных пород, минералов, химических соединений, сплавов и т.д.) можно получить с помощью разнообразных аналитических методов. Однако лишь дифракционные методы (рентгеновский или электронографический) обладают уникальной возможностью давать характеристику кристаллическим фазам.
Понятие кристаллическая фаза определяет пространственно однородное, равновесное состояние вещества, характеризуемое определенным элементным составом и структурой. На практике наибольшее распространение получил рентгеновский порошковый метод, который в основном используется в рентгенофазовом анализе. Этот метод наиболее применим по сравнению с другими рентгеновскими методами. Обусловлено это тем, что многие природные и синтетические материалы чаще всего находятся в поликристаллическом состоянии, и только в таком состоянии возможно изучение их структуры и свойств.
Поликристаллический материал представляет собой совокупность множества мелких, чаще всего, разориентированных кристалликов, которые могут быть плотно сцеплены между собой, как в металлах, или находиться в виде измельченного порошка. Иногда поликристаллическое вещество может состоять из кристалликов различных фаз.
Рентгенография поликристаллических образцов позволяет производить структурный анализ несложных структур (координаты атомов в элементарной ячейке); определять параметры элементарной ячейки неизвестного вещества; исследовать фазовые переходы; определять состояния твердого тела (кристаллическое, аморфное, аморфное с кристаллическими включениями); исследовать фазовый состав вещества (качественный и количественный анализы ).
Качественный рентгенофазовый анализ заключается в идентификации кристаллических фаз на основе присущих им значений межплоскостных расстояний - d и соответствующих интенсивностей линий - I рентгеновского спектра.
Количественный анализ заключается в определении количества тех или иных фаз в смеси, количественный рентгеновский фазовый анализ основан на зависимости интенсивности дифракционного отражения от содержания Сiсоответствующей фазы.
6.1 Физические основы рентгенофазового анализа
В основе рентгенофазового анализа (РФА) лежат следующие принципы:
· порошковая дифракционная картина является индивидуальной характеристикой кристаллического вещества;
· каждая кристаллическая фаза дает всегда одинаковый дифракционный спектр, характеризующийся набором межплоскостных расстояний - d и интенсивностей линий - I, присущим только данной кристаллической фазе;
· рентгендифракционный спектр от смеси индивидуальных фаз является суперпозицией их дифракционных спектров;
· по дифракционному спектру смеси возможна количественная оценка соотношения кристаллических фаз, присутствующих в изучаемом образце.
Соотношение интенсивностей присутствующих в конкретном образце кристаллических фаз пропорционально содержанию фаз в нем.
Рентгенофазовый анализ по дифракционным спектрам от поликристаллических образцов является эмпирическим (т.е. основанный на опыте) методом, включающим количественное сопоставление значений d изучаемого образца с соответствующими значениями - d одного или более справочных стандартов при качественном сравнении интенсивностей линий в спектрах образца и стандартов. Из этого следует, что для проведения рентгенофазового анализа неизвестного вещества (идентификации вещества) требуется набор надежных справочных стандартов (эталонов) кристаллических фаз, представленных совокупностью величин d и I - «рентгендифракционных спектров».
Под термином - «рентгендифракционныйспектр»- понимается совокупность следующих групп сведений об индивидуальной кристаллической фазе (химическом соединении, минерале, простом веществе):
· идентификатор кристаллической фазы (название, химическая формула, номер по какому - каталогу);
· сведения о физико - химических свойствах фазы (внешний облик, цвет, оптические характеристики, твердость, плотность и др.) и химическом составе;
· сведения о структуре фазы (параметры элементарной ячейки, модель структуры);
· сведения об условиях получения и способах обработки рентгендифракционного спектра;
· рентгендифракционньй спектр в виде таблицы d ,I и результаты его индицирования;
· ссылки на использованную литературу.
Таким образом, порошковые рентгендифракционные данные объединяют рентгендифракционный спектр индивидуальной кристаллической фазы, результаты его обработки и необходимую или полезную дополнительную информацию, полученную другими методами, подтверждающими ее индивидуальность, и повышающую надежность рентгендифракционного спектра.
Информация, которая должна быть включена в порошковые рентгендифракционные данные, как правило, неоднозначна. В ней обязательно должен присутствовать идентификатор индивидуальной кристаллической фазы и соответствующий ему рентгендифракционный спектр; что касается остальных сведений, то они могут полностью или частично отсутствовать. Объем информации определяет возможности использования порошковых рентгендифракционных данных. Естественно, чем более полная информация о кристаллической фазе содержится в порошковых рентгендифракционных данных, тем шире возможности их использования (том числе и для решения информационно - справочных задач).
Наиболее полной подборкой эталонных рентгенограмм является «Рентгенометрическая картотека», издаваемая объединенным комитетом порошковых дифракционных стандартов (JCPDS). В настоящее время картотека содержит 46 выпусков (секций), в которых насчитывается более 46 000 карточек с дифракционными данными для неорганических и органических соединений и минералов. На рисунке №1 приведена карточка галита - NaCl.
Рис.№1
На русском языке имеется «определитель минералов», составленный В.II. Михеевым и Э.II. Сальдау . Этот определитель содержит обширные сведения, ключ для определения минералов по пяти наиболее интенсивным линиям; детальное описание рентгенограмм минералов; список литературы; указатель минералов и подробное оглавление, в котором дана классификация минералов, используемая в определителе.
Рентгенометрические определители имеют указатели по названиям минералов и химическим формулам, где приведены межплоскостные расстояния для трех, пяти или восьми интенсивных линий
Если требуется найти рентгеновские данные для известного минерала (соединения), удобно пользоваться указателем, составленным по алфавитному, минералогическому или химическому признаку. В случае, когда химический состав исследуемого образца не известен, можно воспользоваться ключом, который позволяет по межплоскостным расстояниям нескольких наиболее интенсивных линий определить минерал пли соединение. При этом предпочтение отдается линиям малоугловой области, поскольку их мало, и они более однозначно характеризуют данный минерал. Для изоморфных смесей положение исследуемого образца в изоморфном ряду можно определить лишь по точным значениям межплоскостных расстояний.
Значения d и Iв определителе и полученные из опыта могут заметно различаться в связи с переменным составом многих минералов и погрешностями опыта. Поэтому следует обращать внимание на сходство всего мотива рентгенограммы. Значениям d и I полученным из расчета рентгенограммы, могут отвечать несколько веществ в ключе. Для них находят соответствующие карточки справочника с полными данными и сравнивают их с экспериментальными. Если после определения одного минерала на рентгенограмме выявляются дополнительные линии, то из них выбирают также несколько наиболее интенсивных, по которым определяют второй минерал, входящий в образец.
Определение фазового состава смесей минералов осложняется тем, что одна и та же линия на рентгенограмме может принадлежать одновременно нескольким фазам. Причем наиболее четко проявляются линии тех компонентов смеси, которые составляют ее основную массу. Поэтому определение фазового состава смеси начинают с идентификации основной фазы. Для этого на рентгенограмме выделяют самую интенсивную линию. При совпадении выбранных по рентгенограмме значений d для самых интенсивных линий со значениями d, приведенными в указателе, детально сопоставляют d и I отобранных карточек и рентгенограммы и определяют один из основных компонентов смеси. Определив главную фазу, из оставшихся отражений выбирают самое интенсивное и проводят идентификацию аналогичным образом.
При рентгеновском фазовом анализе смесей, прежде чем приступить к поиску и идентификации фаз, нужно определить, с группы соединений какого элемента начать поиск. Для этого необходимо знать, с каким материалом проводят исследование, иметь данные о химическом составе, условиях получения, режиме термообработки и т.д., желательно учитывать минералогические характеристики вещества.
Существует несколько разработок информационных систем для автоматического проведения качественного фазового анализа. Однако все эти разработки не исключают, а наоборот, предполагают участие исследователя в получении результата. Как правило, в результате автоматического проведения качественного фазового анализа выдается несколько возможных вариантов(карточек эталонных рентгенограмм). Исследователь должен выбрать из них одну, наиболее соответствующую исследуемому веществу по каким - то дополнительным, имеющимся в распоряжении исследователя, сведениям о физических свойствах, элементном составе исследуемого объекта. Поэтому необходимо знание экспериментальных основ проведения рентгенофазового анализа.
В качестве единицы измерения значений длины волны рентгеновского излучения, межплоскостных расстояний и параметров элементарных ячеек в рентгеноструктурном анализе используется внесистемная единица - ангстрем:
1 Е= 10-8 см
Использование этой единицы измерения обусловлено тем, что, в ангстремах указаны величины дифракционных спектров справочных стандартов во всех базах данных.
6.2 Сущность метода рентгеновского фазового анализа
Метод РФА основан на явлении дифракции рентгеновских лучей от кристаллической решетки (кристаллов) вещества.
Кристаллы состоят из атомов, расположенных в пространстве в определенном периодическом порядке. Под влиянием электрического поля рентгеновских лучей электроны атомов становятся источниками сферических волн с длиной волны, равной длине волны первичного луча. Сферические волны, излучаемые отдельными атомами, интерферируют: гасят друг друга в однихнаправлениях и усиливают в других. Простое объяснение явления дифракции рентгеновских лучей при их прохождении через кристалл дали независимо друг от друга профессор Московского университета Ю.В.Вульф и английские физики отец и сын Брэгги. При выводе формулы Вульфа-Брэгга рассеяние рентгеновских лучей атомами кристалла рассматривается как своего рода отражение от атомных плоскостей. Такие плоскости можно условно провести через центры атомов кристалла. Кристалл представляется как семейство параллельных плоскостей, находящихся на одинаковом расстоянии d друг от друга. Пусть на кристалл падает параллельный пучок монохроматических (определенной длины волны ?) рентгеновских лучей под некоторым углом скольжения ? по отношению к атомной плоскости кристалла (рис.2)
Рис. №2
Если разность хода между лучами, отраженными от разных плоскостей (GY+YH), кратна длине волны l падающего излучения, то будет иметь место интерференция с усилением. Таким образом, условие эффективного зеркального отражения запишется в виде:
2d sinq =l (1)
Это формула Вульфа-Брэгга. Из нее следует, что, измеряя экспериментально углы q дифракционных максимумов, можно, при известных длинах волн, определять межплоскостные расстояния d.
6.3 Способы получения рентгенограмм
Экспериментально рентгенограммы исследуемых объектов могут быть получены с применением ионизационной регистрации дифракционной картины с помощью дифрактометров общего назначения.
В результате проведения исследований на дифрактометре может быть получена дифрактограмма (рентгендифракционныйспектр) в виде графического изображения на ленте самописца, или на экране компьютера. Для краткости употребляют термин дифрактограмма или рентгенограмма, хотя использование термина «рентгендифракционный спектр» является более правильным, он отражает физическую специфику получения спектра. Рентгендифракционные спектры кальцита (СаСо3), галита (NaCl) и сильвита (KCl) представлены на рис 3,4,5.
Современные дифрактометры позволяют получить дифракционный спектр в диапазоне углов 2q от 6-8 до 140-160 градусов с заданным шагом сканирования счетчика и времени экспозиции в точке сканирования. Производится предварительная обработка полученного спектра - отделение фона и определение положения пиков и величины межплоскостных расстояний d из уравнения (1), где l-длина волны используемого характеристического излучения (в данном случае - Со),--q - угол скольжения.
Рис №3
Рис №4
Рис №5
6.4 Рентгеновские дифрактометры
Применение дифрактометров в рентгеноструктурном анализе сокращает продолжительность исследования, повышает чувствительность и точность измерения, позволяет расширить круг решаемых задач.
Дифракционная картина в дифрактометрах регистрируется последовательно. Детектор фиксирует интенсивность дифракции в заданном угловом интервале в каждый момент времени. Поэтому интенсивность первичного пучка должна быть стабильной во времени, а схема съемки - фокусирующей, для увеличения интенсивности в каждой точке регистрации. Это обеспечивается наличием у дифрактометров высокостабилизированного источника питания рентгеновской трубки, точного гониометрического устройства и блоков электронной регистрации.
Основными частями рентген овского дифрактометра являются:
· рентгеновская трубка в защитном кожухе;
· генераторное устройство, обеспечивающее подачу на трубку высокого напряжения;
· система охлаждения рентгеновской трубки;
· система регулирования, контроля и обеспечения безопасности работы;
· блок установки образцов (гониометр);
· блок регистрации спектров.
Гониометрические устройства современных дифрактометров общего назначения комплектуются, различными приставками и приспособлениями, позволяющими проводить на данных установках разнообразные, исследования.
Наряду с фазовым анализом эти устройства позволяют проводить исследование монокристаллов, текстур, изучение объекта при высоких и низких температурах.
В дифрактометрах применяют фокусировку от плоского образца по методу Брэгга - Брентано, допускающую вращение образца в собственной плоскости в котором плоский образец Р размещается так, чтобы его поверхность находилась на оси «О» вращения гониометра (рис. 6).
Условия фокусировки: фокус трубки F, поверхность образца и щель счетчика S должны лежать на одной окружности (фокусирующей) с радиусом r =R/2 sin и, где R - радиус гониометра.
Источник излучения F и щель S детектора располагаются на окружности R, в центре которой, находится плоский образец Р. При фокусировке, плоскость образца касается фокусирующей окружности.
Рис. 6. Фокусировка по Брэггу - Брентано.
Для этого плоскость образца при ? =0 устанавливают вдоль первичного пучка. При изменении положения детектора образец поворачивается на угол ?, в два раза меньший угла поворота детектора. Связь 1:2 между валами держателя образца и детектора осуществляется с помощью зубчатой передачи. Источник излучения, лежащий на фокусирующей окружности, - проекция фокуса трубки. Расходимость первичного пучка в горизонтальной и вертикальной плоскостях ограничивается установкой сменных щелей различной ширины.
Источником рентгеновского излучения в рентгенофазовом анализе являются рентгеновские трубки, представляющие собой мощный диод, в котором поток обладающих высокой энергией электронов бомбардирует материал анода.
Катодом рентгеновской трубки служит вольфрамовая нить накала, расположенная на расстоянии 5-10 мм от анода.
Анод - массивное тело из металла, обладающего высокой тепло - и электропроводностью, на основании которого напаяна тонкая металлическая пластинка - рабочая часть анода , поверхность которой - зеркало анода - обращена к катоду. Зеркала анодов изготавливают из металлов , для которых длины волн рентгеновского излучения лежат в пределах от 2,29 до 0,7 ангстрем (Mo, Co, Ni, Cu). Элементы с меньшими атомными номерами не используют, так как их излучение сильно поглощается стенками трубки и воздухом.
В рентгенофазовом анализе используются различные модификации рентгеновских трубок типа БСВ. Это означает, что:
· трубка электрически безопасная, для работы в защитном кожухе, с защитой от рентгеновских лучей;
· предназначена для структурного анализа;
· обязательно водяное охлаждение.
На цоколе трубки обязательно указывается материал зеркала анода, определяющий длину волны характеристического излучения.
Институтом ВАМИ в 2002году у НПО «Буревестник» был приобретен рентгеновский дифрактометр нового поколения ДРОН-6 (рис. №7), управляемый компьютером, с пакетом программ, необходимых для сбора данных при съемке дифрактограммы, обработки этих данных, качественного и количественного анализа вещества и др.
На дифрактометр ДРОН-6 были перенесены методики по рентгеновской диагностике фаз в продуктах глиноземного производства, разработанные в институте ВАМИ в разное время и на других аппаратах:
· по определению процентного содержания б - Al2O3 в глиноземе металлургической марки
· определение криолитового отношения в электролитах
· определение содержания алюмогетита в боксите и степени изоморфного замещения в нем Fe2O3 на Al2O3
· определение замещения замещенияH2Oна SiO2 и Al2O3 на Fe2O3 в гидрогранатах
· сверка данных по атласу гидроалюмосиликатовNa, полученных в разное время в ВАМИ
Дифрактометр рентгеновский ДРОН-6
Рис. №7
6.5 Приготовление поликристаллических образцов
В методе РФА поликристаллов используется плоский препарат. Обычно это либо порошок, тем или иным способом нанесенный на плоскость держателя (кварцевая кювета), либо срез массивного поликристаллического агрегата, например металла. Оптимальный размер частиц в порошке ~ 10 мкм.
Предварительное измельчение порошка производится в агатовой или чугунной ступке. Порошковый образец насыпают в стандартную кювету, предварительно смазанную тонким слоем вазелина, уплотняют шпателем, поверхность выравнивают и срезают излишки специальным ножом или стеклом. Однако за счет прессования в препарате может возникнуть нежелательная текстура по плоскостям спайности или граням кристаллитов, которая является помехой при измерении положения пиков и их интенсивности. Поверхность образца должна быть шероховатой и строго параллельной каемке кюветы (рис. № 8).
Кювету привинчивают к держателю, в результате чего на отъюстированном гониометре поверхность образца совмещается с плоскостью фокусировки. Образец снимают с вращением, что приводит к увеличению эффективного объема, участвующего в формировании дифракционной картины и уменьшению влияния текстуры.
Рис.8
6.6 Типы рентгенограмм
Регистрация рентгенограмм осуществляется при автоматическом синхронном вращении образца и детектора в горизонтальной плоскости вокруг общей вертикальной оси гониометра с соотношением скоростей Vсч=2Vо., где. Vсч - скорость счетчика.Vо - скорость образца. При этом счетчик измеряет интенсивность дифракционной картины последовательно под разными углами отражения. Показания счетчика регистрируются на диаграммной ленте, а в современных дифрактометрах на экране монитора. В результате на экране фиксируется кривая зависимости интенсивности дифракционной картины от угла отражения - дифрактограмма. (Рис. №3,4,5) Из внешнего вида рентгеновских спектров можно получить начальную информацию о состоянии вещества. Хорошо окристаллизованный и однородный по параметрам решетки материал дает узкие и высокие дифракционные пики, плохо окристаллизованный неоднородный материал - широкие и низкие.
Типичная дифрактограмма поликристалла - кальцита (рис.№3) представляет собой серию пиков с определенным межплоскостным расстоянием d на плавной линии фона. Положение пика на рентгенограмме (угол q) при регистрации рентгенограммы на излучении с длиной волны l=1,78Е (длина волны для кобальтового излучения) определяется соотношением:
d = l / 2sinq.
Отражения с близкими значениями d на рентгенограмме могут накладываться, что затруднит ее расшифровку.
На экране монитора фиксируется кривая зависимости интенсивности дифракционной картины от угла отражения 2q.
Современные дифрактометры, управляемые компьютером, имеют специальную программу по сбору данных, качественной и количественной обработке рентгенограммы.
Рентгенограмма аморфного образца имеет характерный вид - это широкая линия (гало) с угловой шириной 2q = 10-20°.
6.7 Определение кристаллической фазы
Каждая кристаллическая фаза дает индивидуальную дифракционную картину, которая определяется положением линий и их интенсивностью (рис. №3,4,5). Рентгенограмма смеси нескольких фаз является результатом наложения рентгенограмм каждой из них На рисунке №9 показан рентгендифракционный спектр смеси кальцита, галита и сильвита Поэтому определение одной фазы или смеси нескольких фаз может быть произведено путем сравнения рентгенограмм эталонных и исследуемого веществ. Рентгенометрическое определение минералов сводится к сопоставлению данных эксперимента d и Iс теми же данными из справочника или картотеки. На рис. №№10,11,12 представлены эталонныекарточки сильвита №41-1476, кальцита №5-586, и галита №5-628 из картотеки JCPDS.
Рис. №10
Рис. №11
Рис.№12
Поиск и идентификация фаз начинается с самой сильной линии рентгенограммы. Определив предположительно принадлежность ее к какой-то определенной фазе (по совпадению межплоскостного расстояния), определяют принадлежность к этой фазе других линий рентгенограммы путем сравнения с данными из эталонной карточки вещества. Если межплоскостные расстояния совпадают и соотношения интенсивностей для исследуемой и эталонной рентгенограмм пропорциональны, значит фаза идентифицирована верно. Точно так же поступают с остальными линиями рентгенограммы.
Вещество может быть принято в качестве вероятной фазы, если его наиболее сильные линии совпали с линиями образца. Различия в измеренных и табличных межплоскостных расстояниях (за пределами ошибки) могут быть следствием отклонения состава от стехиометрического, образованием твердого раствора на основе данного соединения и т.д. Допустимые в таких случаях различия между d исследователь устанавливает на основе дополнительных данных.
Может оказаться, что первая яркая линия с большим значением d на рентгенограмме не выявилась или имеет малую интенсивность . В связи с этим вход к ключу определителя дан для пяти интенсивных линий . Если по первой линии определить вещество не удалось, просматривают в ключе значения d для следующей яркой линии и т.д.
Для идентификации неизвестного вещества с помощью «картотеки» необходимо выделить из его порошковой рентгенограммы межплоскостные расстояния нескольких наиболее интенсивных линий, расположить их в порядке уменьшения значении d и по наибольшему из этих значений идентифицировать искомое вещество. Затем, по межплоскостному расстоянию d самой интенсивной свободной линии, проводят определение другой фазы.
Указанную последовательность операций повторяют до тех пор, пока вещество не будет идентифицировано.
Для установления типа фаз, присутствующих в исследуемой системе, из общего ряда полученных значений межплоскостных расстояний dследует выделить ряды, характерные для каждой из фаз системы в отдельности, путем сопоставления их с табличными значениями. При этом должна сохраняться пропорциональность интенсивностей соответствующих линий (табличных и анализируемых для каждой фазы). Если же пропорциональность где - то нарушается, то это дает основание предположить возможность наложения линий различных фаз, что случается довольно часто. На величину интенсивности влияют также статистические флуктуации, вызванные крупными кристаллитами, текстура образца, статистические аппаратурные погрешности. Вопрос о влиянии того или иного фактора решается в каждом конкретном случае на основе анализа. Точность окончательных результатов фазового анализа зависят от данных химического состав вещества и других аналитических методов.
Заключение
1. Во время практики прошли инструктаж по технике безопасности, ознакомились со структурой предприятия, организацией и контролем качества продукции. Ознакомление с основными функциями должностных лиц и задачами работы
2. Ознакомились с изучением геологической характеристики района отбора гвинейского боксита.
3. Ознакомились с формами и методами работы получения глинозема из боксита.
4. Приобретение практических навыков по разработке оксида алюминия в гвинейском боксите по ГОСТ 14657.3-96 ( ИСО 6994-86) и использованию информационных технологий…
5. Процесс обработки информации пакета документов по аккредитации ФХЛ ИТД ГП ООО РУСАЛ ИТЦ в Федеральной службе по аккредитации: Области аккредитации лаборатории, Руководства по качеству, нормативной документации на анализ бокситов ( ГОСТ 14657.0-96 - ГОСТ 14657.15-96).
6. Освоение навыков в определении фазового состава гвинейского боксита на рентгеновском дифрактометре ДРОН-6 (теоретические основы).
Производственная практика помогла мне лучше понять суть работы по моей специальности и возможность применить на практике все знания, полученные мной за время обучения в институте. Так же я получила навыки работы в лаборатории на крупном предприятии.
Использованная литература
1. http://studproject.com/praktika/otchetpraktika/
2. https://ru.wikipedia.org/
3. http://www.inmoment.ru/magic/healing/boksit.html
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Создание современной, огнеупорной промышленности в России. Определение огнеупорности с помощью пироскопов, классификация по химико-минеральному составу, по пористости, по способу формования. Описание транспортировки и хранения огнеупорных изделий.
реферат [63,9 K], добавлен 10.04.2019Современные клеи, свойства, виды и области применения клеящих материалов. Лакокрасочные материалы и их основные компоненты, классификация по виду, химическому составу, основному назначению. Основные свойства и использование лакокрасочных материалов.
контрольная работа [31,3 K], добавлен 25.11.2011Обоснование способа производства хлебных изделий. Расчёт комплектования оборудованием данного технологического процесса. Определение площадей производственно вспомогательных помещений. Расход воды. Санитарные мероприятия при производстве хлебных изделий.
курсовая работа [171,8 K], добавлен 22.12.2013Виды аксессуаров швейных изделий, их изготовление и применение. Кожевенное производство, выработка различных сортов кож из сырых или законсервированных шкур. Крашение и дубление кожи. Производство изделий из пластмассы, их отделка и декорирование.
контрольная работа [40,1 K], добавлен 03.10.2013Ассортимент стальной эмалированной посуды. Требования, предъявляемые к металлам для эмалирования. Расчет материального потока производства. Внедрение струйной обработки черновых изделий. Расчет физико-химических свойств эмалей по их химическому составу.
курсовая работа [267,4 K], добавлен 18.05.2014Основу материалов и тканей составляют волокна. Друг от друга волокна отличаются по химическому составу, строению и свойствам. В основу существующей классификации текстильных волокон положено два основных признака - способ их получения и химический состав.
курсовая работа [34,7 K], добавлен 15.12.2010Аналитический контроль производства веществ и материалов. Сертификация продукции по химическому составу. Метод кислотно-основного титрования. Методы определения влаги в рыбных продуктах. Ускоренные методы сушки. Фотометрические методы исследования.
реферат [80,1 K], добавлен 24.11.2012Изучение понятия, видов и свойств керамических материалов и изделий. Характеристика сырья и процесса производства керамических изделий. Исследование использования в строительстве как стеновых, кровельных, облицовочных материалов и заполнителей бетона.
реферат [17,6 K], добавлен 26.04.2011Подготовительные технологические процессы для производства изделий из композиционных материалов. Схема раскроя препрегов. Расчет количества армирующего материала и связующего, необходимого для его пропитки. Формообразования и расчет штучного времени.
курсовая работа [149,9 K], добавлен 15.02.2012Технология изготовления изделий из пластмасс прессованием. Основные группы пластмасс, их физические свойства, недостатки и способы переработки. Специальные свойства резины, зависящие от типа применяемого каучука. Сущность и значение вулканизации.
лабораторная работа [165,8 K], добавлен 06.05.2009Технология обработки в отделочном производстве суровой вискозно-штапельной ткани. Технология подготовки тканей гидратцеллюлозных волокон перед крашением и печатанием. Особенности технологии и механизм заключительной отделки из гидратцеллюлозных волокон.
контрольная работа [17,5 K], добавлен 23.07.2012Сущность комбинированного и сбалансированного методов получения винилхлорида. Каталитическое гидрохлорирование ацетилена. Технология получения дихлорэтана путем прямого хлорирования. Классификация вторичных энергетических ресурсов промышленности.
курсовая работа [548,0 K], добавлен 30.04.2012Технические показатели изготовления деталей кожгалантерейных изделий из натуральных и искусственных кож, текстильных материалов. Формование изделий мелкой кожгалантереи с использованием отверждающего покрытия. Разработка устройства для формования.
дипломная работа [212,7 K], добавлен 11.10.2013Разработка требований к материалам для предлагаемого изделия. Выбор методов оценки показателей качества. Рекомендации по особенностям переработки материалов в швейном производстве, уточнению конструкции изделий и совершенствованию методов их обработки.
курсовая работа [140,6 K], добавлен 08.04.2009Характеристика нефтебазы. Установление вместимости резервуара и восстановление градуировочной таблицы. Описание порядка и метода определения плотности светлых нефтепродуктов. Порядок проведения внеплановой инвентаризации и урегулирования излишек.
курсовая работа [244,5 K], добавлен 10.02.2014Технический процесс, применение, спекание и окончательная обработка порошковых изделий. Технология производства и свойства металлических порошков. Особенности формования заготовок из порошковых материалов. Сущность и эффективность порошковой металлургии.
контрольная работа [871,3 K], добавлен 30.03.2010Отбор образцов, проб и выборок для исследования свойств текстильных материалов, методы оценки неровности текстильных материалов. Однофакторный эксперимент. Определение линейного уравнения регрессии первого порядка. Исследование качества швейных изделий.
лабораторная работа [128,0 K], добавлен 03.05.2009Сферы применения инструментальной углеродистой стали и ее потребительские свойства. Разделение инструментальной углеродистой стали по химическому составу на качественную и высококачественную. Технологии производства и технико-экономическая оценка.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.12.2011Изучение свойств материалов, установления величины предельных напряжений. Условный предел текучести. Механические характеристики материалов. Испытание на растяжение, сжатие, кручение, изгиб хрупких материалов статической нагрузкой. Измерение деформаций.
реферат [480,5 K], добавлен 16.10.2008Современные тенденции моды изделий из плащевых материалов; обзор моделей одежды ООО "Куртки Выбор". Разработка рационального технологического процесса по изготовлению швейных изделий; анализ техники и режимов обработки, применяемых в цехах предприятия.
дипломная работа [4,2 M], добавлен 11.08.2014
