Применение дифференциально-термического метода для анализа солевых систем

Применяемые в настоящее время в галургической промышленности методы анализа хлоридов калия и натрия, в частности, на предприятиях АО "Уралкалий", основаны на химическом осаждении иона калия тетрафенилборатом натрия, а иона натрия – из другой пробы – в виде перхлората с последующими операциями фильтрации, сушки и взвешивания полученных осадков. Используется также пламенно-фотометрический метод, позволяющий определять оба катиона из одной пробы растворенного материала, однако, требующий тщательной подготовки и очистки пробы.

Достоинство подобных прямых количественных анализов в определении абсолютного содержания компонентов. Помимо прочего, это позволяет использовать результаты анализа для калибровки относительных определений по другим методикам, основанным на косвенных методах.

К недостаткам химических методов относят длительность анализа, обусловленную многостадийностью определений, необходимость приготовления различных препаративных и калибровочных растворов.

Для ускорения и упрощения анализа содержания хлоридов калия и натрия исследована возможность использования термического анализа, основанного на физико-химических параметрах плавкости хлоридной системы. Исследования проведены методом дифференциально-термического анализа на приборе Дериватограф Q-1500. Как и для большинства приборных методов, при таком подходе открывается возможность проведения массовых анализов в относительно короткие сроки. Практическая реализация такой возможности определяется составом конкретной системы, наличием примесей, влияющих на параметры плавления, способностью к оценке и учету этого влияния и т.п. факторами.

Наименее чувствительными к изменению скорости нагрева, величине навески и др. условиям, а потому и наиболее удобными для использования  в аналитических целях, оказались температура начала кристаллизации в процессе охлаждения. Эвтектическая точка определяется графически практически при эквимолярном составе смеси (56 масс.% KCl, соответственно, 44 мас.% NaCl) и составила 648оС, что хорошо согласуется с известными данными.

Полученные данные использовали для анализа производственных проб из процесса сильвинитовой флотации. Декадные пробы обогатительной фабрики 3-го Рудоуправления были отобраны из поступающего на переработку сильвинита, из готовых продуктов – непылящего хлорида калия и его гранулята и из отвальных хвостов.

Сопоставление данных химанализа и термографии

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что расхождение результатов анализа основных компонентов не превышает 0,5 отн.% для материалов, в которых невелика сумма примесей. Метод термографии позволяет точно определить при этом концентрацию лишь одного превалирующего компонента. Дополнительные удобства предоставляются возможностью аналитического расчета концентраций хлоридов по кривым "состав – температура".

Метод термографического анализа достаточно просто адаптируется к производственным условиям. Предварительно взвешенный образец загружается в стандартном тигле непосредственно в нагретую выше температуры плавления пробы печь, а затем при охлаждении в течение 10-20 мин фиксируется температура начала кристаллизации, определяющая состав образца.

Дифференциально-технический анализ (ДТА)- это базовая техника для характеристики материалов, в частности, в высокой температуре.
Два типа детекторов ДТА имеются в распоряжении на линии Labsys. Они представляют хорошее решение,
позволяющее таким образом идентификацию и эффективное разделение термической наблюдаемой трансформации:
- среда до 1200°C
- среда до 1600°C
Датчики ДСК (Дифференциальная сканирующая калориметрия) плоского типа дают хорошие количественные измерения термических эффектов со слабым изменением чувствительности в зависимости от температуры измерения.
Датчик представляет превосходный термический контакт между тиглем и детектором.
Предлагаются два типа
датчиков:
• среда до 800°C
• среда до 1600°C