Спосіб розкриття зразків геологічних порід, що містять благородні метали, та пристрій для його здійснення

1 Спосіб розкриття природних зразків геологічних порід, що містять благородні метали, що включає кислотний постадійний розклад проби, який відрізняється тим, що на першій стадії розкладу проводять обробку проби, попередньо змоченої сумішшю НСІ та НІЧОз розбавленої 1 3, низькотемпературною неврівноваженою плазмою пониженого тиску у реакторі, в умовах, коли один з електродів розташовано над поверхнею рідини, а другий занурено до неї, з наступним випарюванням проби до вологих солей 2 Пристрій для реалізації способу за п 1, що включає в себе реактор з двома електродами, який відрізняється тим, що у реакторі розміщена склянка-вкладиш для проби, електроди встановлені паралельно у патрубках кришки таким чином, що нижня частина анода, виготовленого з платини, запаяного у скляну трубку та зігнутого на КІНЦІ, знаходиться нижче рівня поверхні проби, нижня частина катода, виготовленого з нержавіючої сталі у вигляді стрижня, розташована над поверхнею Винахід відноситься до галузі виміру ХІМІЧНОГО складу геологічних матеріалів, що містять благородні метали, як то- платину, палладій та срібло, і може бути використаний для визначення вмісту платини, палладію та срібла при пошуку їх родовищ та для контролю процесів збагачення в гідрометалургії Відомий спосіб розкриття зразків, що вміщують платину, полягає у високотемпературному хлоруванні та наступному вилуговуванні платини та іридію розчинами НСІ, в якому хлорування зразка проводять у плазмі, яка утворюється надвисокочастотним (НВЧ) електромагнітним полем у газовому струмі, що містить 20 ± 30% хлору протягом 10 ± 20 хвилин [1] Особливістю даного способу є те, що у результаті хлорування відбувається виділення Pt і Іг у вигляді летючих хлоридов (або інших сполучень з хлором) та перенос їх у пастку з розчином хлористоводневої кислоти з частковою конденсацією на стінках трубки з кварцу Спосіб здійснюють за допомогою установки для проведення хлорування зразка, що аналізується, у НВЧ -плазмі, яка включає блок живлення, магнетрон, хвилевід, циліндричний резонатор, кварцову трубку, систему подачі газів (з'єднувальні шланги, ротаметри, голчасті вентилі та балони з газами) Зразок розташовують у трубці з кварцу таким чином, щоб він займав не більш 1/2 її перетину Для запобігання можливому пиловинесенню зразок фіксують тампоном з кварцової вати Трубку встановлюють у резонатор, один кінець з'єднують з системою подачі газів, другий -з пасткоюбарботером з концентрованою хлористоводневою кислотою Недоліками описаного способу та установки є великі енерговитрати (використовується НВЧгенератор з частотою 2450Гц та потужністю 500Вт), застосування токсичного хлору, недостатньо повне виділення платини та іридію (95%) у розчин Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, (прототипом) є спосіб розкладу геологічних зразків, що містять платинові метали, який включає багаторазове випарювання навіски зразка спочатку із сумішшю концентрованих кислот (НСІ і НМОз), а після цього - з розбавленою 1 1 НСІ [2] Проби нагрівають на водяній або піщаній бані, при цьому кожне наступне випарювання займає не менше 60 хвилин Недоліками способу прототипу є велика тривалість з часу та невелика міра вилучення (96 ч-97%) проби. В якості прототипу прийнято пристрій, що за СО сч 49123 тиску зображено на фігурі Схема його включає реактор 1 із склянкою - вкладишем 2, в якій розташовані електроди катод 3 та анод 4, патрубок 5 для відкачки газової фази у кришці реактора із притертим шліфом, патрубки б у термостаті для з'єднання з системою водяного охолоджування, суміш кислот 7, пробу 8 Анод(4) являє собою платиновий дріт діаметром 0,5мм, запаяний у скляну трубку Використання у реакторі аноду такої конструкції дозволяє працювати з агресивними середовищами Анод 4 не підлягає ХІМІЧНІЙ взаємодії із сумішшю кислот, що обробляється, що підтверджується аналізом холостого розчину Зразок 8 улаштовують до склянки 2 та встановлюють до реактору(І) Після цього закривають реактор 1 кришкою зі шліфом та введеними, ВІДПОВІДНО фіг 1, електродами (3,4) До патрубку 5 для відкачки газової фази приєднують вакуум-насос, до термостатичної сорочки (6) - водяне охолоджування Застосування склянкивкладишу (2) дозволяє проводити обробку не лише рідких середовищ, але й порошкових проб, змочених невеликою КІЛЬКІСТЮ рідини Крім того, при розміщенні реактора на СТІЛЬЦІ магнітної мішалки, можливе перемішування проби, що є додатковим фактором, який прискорює процес стосовується для руйнування ціаністих сполучень у технологічних розчинах, що містять золото та срібло перед атомно-абсорбційним визначенням цих металів, який наведено у статті [3] У пристроіпрототипі рідка проба розмішується безпосередньо у реакторі, катод з нержавіючої сталі занурюють у рідину на 5мм крізь патрубок у нижній частині реактора, а анод, також з нержавіючої сталі, розташовується над поверхнею рідини на віддалі 5 -ь 7мм крізь патрубок у кришці реактора Параметри обробки 1 = 1 0 * ЮОмА, Р = 1 • 104Па У відомому реакторі не можна проводити обробку порошків породи, неможливо перемішування, крім того електрод з нержавіючої сталі може вступати до ХІМІЧНИХ реакцій при занурювані його у агресивне середовище (концентровані та розбавлені кислоти) До основи винаходу поставлено задачу скорочення часу розкриття геологічних порід, що містять Pt, Pd та Ag перед їх аналізом та зменшення КІЛЬКОСТІ необхідних для розкладу реактивів, що призводить до здешевлення способу, забезпечуючи при цьому 100% вилучення названих металів у розчин, значно знижуючи працевитрати Ця задача вирішується тим, що у способі розкриття природних геологічних зразків, які містять благородні метали, що включає кислотний постадійний розклад проби, новим є те, що на першій стадії розкладу проводять обробку проби, змоченої сумішшю НСІ та НІЧОз розбавленої 1 3, низькотемпературною незрівноваженою плазмою пониженого тиску у реакторі, в умовах, коли один з електродів знаходиться над поверхнею рідини, а другий -занурено до неї, з наступним випарюванням проби до вологих солей Спосіб, що заявляється, здійснюється у пристрої, який включає реактор з двома електродами і відрізняється тим, що у реакторі розміщена склянка -вкладиш для проби та електроди, встановлені паралельно у патрубках кришки причому нижня частина анода, виготовленого з платинового дроту, запаяного у скляну трубку і зігнутого на КІНЦІ, занурено до проби, що обробляється, а нижня частина катода, виготовленого з нержавіючої сталі у вигляді стержня, розміщена над поверхнею проби, що обробляється Пристрій для розкриття зразків геологічних порід, що містять благородні метали, низькотемпературною незрівноваженою плазмою пониженого Підпалювання плазми виконується за допомогою високовольтного розряду, приєднаного паралельно ланцюга електроживлення розряду із конденсаторною обороною основного джерела Для живлення ланцюга розряду використано мостовий випрямляч із регулюємою на його вході напругою та фільтруванням коливань за допомогою П- образного фільтру на вході Коефіцієнт пульсації менш 5% Параметри процесу І = 50мА, Р = 1-104Па Тривалість обробки плазмою складає 10 хвилин Використання плазми електричного розряду поміж твердим та рідким електродом у НИНІШНІЙ час вважається перспективним, бо у такому розряді вдається одержати параметри плазми (міра іонізації, електронна температура, питомий енерговклад), близькі до оптимальних для здійснення ендоенергичних процесів Проте у аналітичній практиці для безпосередньої обробки зразка з метою розкладу чи виділення мікроелементів низькотемпературна нерівноважна плазма пониженого тиску не застосовувалася Таблиця 1 Порівняння результатів визначення елементів у зразку з його характеристиками, що атестовані Засіб розкладу Плазмохімічна пробопідготовка Методика, що атестована Вміст елементів, гл" Fe Ag Pd Pt 115,3 115,1 57,0 56,8 У табл 1 наведені порівняльні дані, одержані для зразка при розкритті по способу, що заявляється, з його характеристиками, що атестовані При обробці зразків плазмою у розчин переходять не лише платина, палладій та срібло, але й ІНШІ 18,9 19,0 11,0 26,7 Ni XI04 1,6 2,9 Cu 3,7 5,3 елементи (Fe, Cu, Ni та т і) Але переходять вони не КІЛЬКІСНО, а всього 50 * 70% від їх загального вмісту Очевидно, використання малої КІЛЬКОСТІ реактивів, що містять хлорід-юни, виявляється недостатнім для повного вилучення цих елемен 49123 тів, так як вміст Fe, Cu та Ni дуже великий Для ряду зразків обробка плазмою пониженого тиску може бути використана лише для розкриття металів платинової групи та, незалежно від міри переходу супутніх елементів, спостерігається практично повне виділення платини, палладію та срібла у розчин Спосіб ефективний для широкого інтервалу вмісту благородних металів у геологічних зразках для Pt - від 0,1 до бО.Огл", Pd - від 0,1 до 140,0гл-, Ад - ВІД 0,1 до ЮО.Огл" Аналіз даних, наведених утабл 2, свідчить про те, що ефективність розкладу геологічних зразків залежить від тиску, сили струму, концентрації та об'єму доданих реактивів, а також від часу обробки плазмою 3 даних табл 2 (приклади 1 - 5) слідує, що при тиску більш 3 • 104Па - розряд нестійкий, при 0,1 • 104Па - розчин кипіть Оптимальна область тиску, при якому міра витягу складає 99 + 100% - від 0,5 • 104Па до 1 • 104Па Дослідження діапазону струмів від 10 до 100 мА показало, що оптимальна область струму, що забезпечує максимальний витяг, складає 40 -ь 50мА(приклади 6 10) При силі струму більшої, ніж 50мА, - росте витрата електроенергії без підвищення ефективності, відбувається швидке закипання розчину, розбризкування рідини, процес нестабільний При силі струму менше, ніж 40мА, зростає час обробки та знижується міра витягу При зменшенні сили струму нижче, ніж 15мА, - плазма нестійка 3 наведених даних (приклади 3, 11 - 13) видно, що для КІЛЬКІСНОГО переходу елементів у розчин потрібно провести обробку зразка плазмою протягом 10 хвилин, при цьому об'єм суміші кислот може бути зменшений до Змл та концентрація суміші кислот знижена до 1 3 (приклади 14 - 17) Підвищення концентрації у лаві випадків призводило до погашення плазми, що чинило неможливим завершення досліду У означеному діапазоні концентрацій підтримка режиму плазми не викликала ускладнень 49123 Таблиця 2 Міра витягу Pt, Pd та Ag залежно від параметрів та умов обробки С, мкг/мл пЛі Pt Pd Ag P, I, V сум. кислот, Конц. суміші КИСЛОТ Па-КИ мА МЛ t, хв. Міра вилучення, % Pt Pd Ag Примітки плазма нестійка 1 2,7 5,75 0,93 3,0 50 10 разбав. 1:3 10 37,3 49,5 51,0 2 2,7 5,75 0,93 2,0 50 10 разбав, 1:3 10 95,1 97,7 98,0 3 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 разбав. 1:3 10 99,8 99,9 99,3 4 2,7 5,75 0,93 0.5 50 10 разбав, 1:3 10 99,7 99,1 98,9 5 2,7 5,75 0,93 0.1 50 10 разбав. 1:3 10 78,1 77,3 80,1 кипіння рідини 6 2,7 5,75 0,93 1,0 10 10 разбав. 1:3 10 42,0 54,5 51,0 плазма нестійка 7 2,7 5,75 0,93 1,0 40 10 разбав. 1:3 10 98,8 99,1 98,7 8 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 разбав. 1:3 10 99,7 99,1 99,5 9 2,7 5,75 0,93 1,0 70 10 разбав. 1:3 10 96,4 95,0 97,1 10 2,7 5,75 0,93 1,0 100 10 разбав. 1:3 10 79,3 71,1 81,3 11 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 разбав. 1:3 1 38,0 40,1 37,0 12 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 разбав. 1:3 5 48,0 61,0 63,0 13 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 разбав, 1:3 8 97,1 97,8 98,1 14 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 разбав. 1:3 5 98,1 98,3 97,8 15 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 разбав. 1:3 15 54,0 56,3 57,4 16 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 разбав. 1:5 10 33,7 41,0 34,7 17 2,7 5,75 0,93 1,0 50 10 конц. 10 48,0 47,2 49,3 18 2,7 5,75 0,93 1,0 50 3 раз бав. 1:3 10 100 100 100 19 2,7 5,75 0,93 1,0 50 5 разбав. 1:3 10 77,3 82,0 79,0 кипіння рідини гасіння плазми 11 12 ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71