Инструкция НСАМ 157-ЯФ
Ядерно-физические методы. Ванадий. Флуоресцентное рентгенорадиометрическое определение ванадия в горных породах и рудах

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР

ВСЕСОЮЗНЫ!! НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ институт МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ I В И М С I

Научный совет по аналитическим методам

Ядерно-фмаичесдие методы

Инструкция Na 157-ЯФ

ВАНАДИЙ

Москва

1978

ъыписка из приказа Министра геологии 496 от 29 октября 1976 г,

4. При выполнении анализов геологических проб применять методы, рекомендованные ГОСТами и Научным советом по аналитическим методам.

росп)х>изводиг.;ость и правильность результатов анализа руд и горных пород оценивается согласно методическим указаниям ИСАЙ "Методы лабораторного контроля качества аналитических работ".

Примечание: Размножение инструкций на местах во избежание возможных искажений разрешается только фотографическим или электрографическим способом.

# 157-ЯФ

_КЛ Wn-Wg

(3)

Значения N* и    находят    по    графику    (рис.    2),    зная

величину Np .

Определив К_т^ и Ку , измеряют IO-I5 искусственных омесей о различным содержанием ванадия и различной комбинацией состава наполнителя. При этом регистрируется число импульсов в трех каналах: N_Vt N_ri и Np . Истинную интенсивность Зпр» обусловленную характеристическим излучением ванадия, вычисляют по формуле:

з„,    _{1>

Затем, вычислив для каждой смеси отношение    ,

строят график Си.с.-" f () (рис. 3). Этот график имеет линейный характер, и формула Сц.с. — f ( -%f- ) может быть цредотавлена в виде

Си.с. ^я    ,    (5)

где Си.с. - содержание ванадия в искусственной омеси •

К'

Аналогичным образом измеряют стандартные образцы (СО), близкие по составу к исследуемому материалу. Вычислив отношение    ,    строят    эталонировочный    график    (рис.4):

^си ” ^Ki^ >

где Сод - содержание ванадия в стандартном образце (СО),

К - tgd.

Коэффициент К, найденный по эталонировочному графику, попользуется в дальнейшем при расчете содержания ванадия в исследуемых пробах*/.

5. Подготовка проб

фобу, истертую до 0,074 мм (-200 меш), насыпают в тарелочку с каркасом из плексигласа и дном из тонкой конденсаторной бумаги несколько выше бортиков и чистой стеклянной пластинкой уплотняют и разравнивают поверхность пробы о одинаковым усилием, чтобы насыпная плотность была приблизительно постоял-

х/ Коэффициент К корректируют о учетом распада источника возбуждения, изменения геометрических условий и других факторов не реже одного раза в три месяца по результатам анализа стандартных образцов.

9

» 157-ЯФ

ной. Навоска для заполнения одной тарелочки составляет 3-5г в зависимости от состава пробы.

6. Измерение интенсивности рентгеновского излучения ванадия и титана и рассеянного излучения

Цри рентгенорадиометрическом анализе непосредственно измеряемой величиной является скорость счета импульсов, обусловленная регистрацией детектором характеристического излучения присутствующих в пробе элементов.

Тарелочку с пробой устанавливают в зону облучения рентгеновским излучением (5,9 КэВ) на специальной подставке. С заданной экспозицией наблюдения ( ~ 200 сек) измеряют скорость счета от пробы по всем трем каналам ( Nv» ^Ti ^и ) • Результаты измерений записывают в журнал. Форма журнала показана в табл. 3.

7. Определение содержания ванадия

С учетом полученных результатов рассчитывают интенсивность аналитической линии Зпр по формуле (4). Значения и Нц находч? по грефщу (рио. 2). Затем рассчитывают величину и по формуле (6) находят содержание ванадия в анализируемой пробе. В полученный результат вносят поправку на содержание мешающих элементов.

Форма записи и пример расчета

Я 157-ЯФ

Jrip i-_Kr- • k^t*¹    *    где коэффициенты вкладов вана

дия и титана для используемого детектора с разрешением 250 эв составляют:    Ку¹    =0,03    К^,    =0,175.

Кр1,51.

Величина Сир рассчитывается по формуле Спр “ К .

Техника безопасности

Щ>и выполнешш анализа необходимо руководствоваться “Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений" (ОСП-72)?

Литература

X. Методические указания по проведению рентгенорадиометрического анализа. ВИМС, НСАМ. М., 1968.

2.    Методы лабораторного контроля качества аналитических работ. Методические указания НСАМ. М., ВИМС, 1975 г.

3.    Якубович А.Л., Зайцев Е.И., Пржиялговский С.М.Ядерно-физические методы анализа минерального сырья. Атоыиздат, М.,1973.

4.    Основные оанитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений

(ОСП-72). Атомиздат, М., 1973.

Здхдз № 39. ЛМ2543. 2/Х-78 г. Объем 0,9 уч.-лэал. ТкрАж 450

Ротапринт ОЭП ВИМСд

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР Научный Совет по аналитическим методам при ВИМСе

Ядерно-физические методы Инструкция N$jl57-flO

ФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАНАДИЯ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ И РУДАХ

Всесокмиый научно-исследовательски* Лстнтут минерального сырья (ВИМС)

Москва, 1978

В соответствии с приказом Ыингео СССР А 496 от 29 октября 1976 г. инструкция Л 157-ЯФ рассмотрена и рекомендована Научным советом по аналитическим методам для анализа рядовых проб -Ш категория.

(Протокол £ 31 от I февраля 1978 г.)

Председатель HGAM    Г.В. Остроумов

Председатель секции

ядерно-физических методов    А.Л.Якубович

Ученый секретарь    Р.С.Фридман

Инструкция Л I57-® рассмотрена в соответствии с приказом мннгео СССР Л 496 от 29 октября 1976 г. Научным советом по аналитическим методам (протокол Л 31 от 1.П.78 г.) и утверждена ВИМСом о введением в действие с I августа 1978 г.

ФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ РЕНтНОРАДИОГДЕЛРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАНАДИЯ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ И РУДАХ*/

Сущность метода

Ванадий определяют флуореоцентным рентгенорадиометричес-ким методом по интенсивности его характеристического излучения (К^ =4,95 КэВ), возбуждаемого с помощью радиоизотопного источника активностью 30-50 мкюрж^* .

В настоящей методике, разработанной В.Б.Кованцевым и С.М.Цряиялговским, измеряют интенсивность излучения порой-новых проб в насыщенных слоях о поверхностной плотностью пробы >0,5 г/см². Рентгеновское излучение измеряют полупроводниковым детектором в трех участках спектра, соответствующих аналитической линии ванадия (1^ =4,95 КэВ), титана (К^ =4,51 КэВ) и рассеянному излучению источника ⁵⁵Fe(5,9 КэВ). Характеристическое излучение титана измеряют для учета наложения К^-ошнюг титана (4,93 КэВ) на аналитическую линию ванадия. Рассеянное излучение измеряет для учета различий абсорбционных свойств исследуемого материала и искусственных смесей, применяемых в качестве эталонных проб для построения эталонировочного графика

°np=f(^)-    (I)

где

-    интенсивность аналитической линии ванадия?

-    интенсивность рассеянного излучения;

- содержание ванадия в исследуемой пробе.

3

Определению ванадия мешают цезий, барий, лантан, церий, празеодим, характеристическое излучение которых ( L — серия) близко по энергии к аналитической линии ванадия. Присутствие х/ Внесена в НСАН $изико-технической лабораторией ВИМСа.

J* 157-Я&

этих элементов вызывает абаолютное завышение результатов анализа, величина которого зависит от энергетического разрешения используемой аппаратуры. Наиболее сильное влияние оказывают барий и лантан: при энергетическом разрешении аппаратуры 250 эВ на энерпш 5,9 КэВ I? бария или лантана эквивалентен 0,06# ванадия.

Содержание мешающих элементов определяют любым аналитическим методом, обеспечивающим необходимую точность, в частности, рентгенорадиометрическим методом на этой же аппаратуре по К-серии их характеристического излучения с использованием источника ²⁴¹Аш , а затем корректируют результаты определения ванадия.

В небольшой степени на результаты анализа влияют элементы с близкими к ванадию атомными номерами - кальций, скандий и хром. В присутствии значительных количеств этих элементов невозможно полностью учесть изменения абсорбционных свойств исследуемых проб. Кроме того, несколько увеличивается интенсивность излучения в участках спектра, соответствующих аналитическим линиям ванадия и титана.

фактически на результаты анализа не влияет присутствие в пробе скандия и кальщея до 10-15? и хрома до 0,5-1,0?. Оценить содержания этих элементов в исследуемых пробах можно по интенсивности их характеристического излучения, возбуждаемого о помощью используемого для анализа источника ⁵~Ре.

Методика рекомендуется для определения ванадия в горных породах и рудах при его о одержании от 0,01 до 5,0? при условии, что соотношение между содержаниями титана и ванадия не превышает 50.

Метод был опробован для содержаний 0,009-5,0? ванадия при анализе горных пород различных типов, а также некоторых стандартных образцов.

В этом диапазоне результаты определения по точности соответствуют допустимая расхождениям при анализе проб методами Ш категории (табл. I).

В табл. 2 приведены фактические расхождения между повторными определениями по данным авторов инструкции и указан запас точности.

4

Допустимые й 157-ЯФ Таблица I

Содержите v^Os» % Допустимые расхождения, отн.£ 2 - 4,99 17 I - 1,99 22 0,5 - 0,99 28 0,2-0,499 35 0,1-0,199 45 0,05-0,099 50 0,02-0,049 60 0,01-0,019 70

Таблица 2

Расхождения медцу повторными определениями по данным авторов

Содержание Vg °!°

1-1,99 0,5-0,99 4,2 5,2 0,2-0,499 0,1 - 0,199 | 10,6 3,3 0,05-0,099 0,02-0,049 0.01-0.019 18,2 2,7 Реактивы и материалы

re рарходцения Запас точпо->КСП'    С^тИ(Д__опЛП,э_Ксп)

1.    Кальций углекислый ч.д.а. (30 г ).

2.    Двуокись кремния х.ч. (100 г).

3.    Двуокись титана х.ч. (5 г).

4.    Пятиокись ванадия х.ч. ( 5 г ).

5.    Т^ехокись алюминия х.ч. (30 г ).

6.    Трехокись железа х.ч. (20 г ).

7.    Стандартные образцы горных пород (СО), содержащие ванадий. Реактивы применяются для изготовления искусственных смесей.

5

# 157-ЯФ

необходимых для учета различия вещественного состава проб л построения эталонировочного графика.

Аппаратура и оборудование А.Выпускаемое промышленностью

1.    Блок детектирования с полупроводниковым детектором с энергетическим разрешением не хуже 400 эВ (на энергии 5,9КэВ), например, типа БИРК-I или БИР-1.

2.    Комплект спектрометрической аппаратуры, например, типа

"Лагаур”.

3.    Многоканальный амплитудный анализатор, например, типа А>’-128, Ail—256. ЛИ-1024 или дифференциальный дискриминатор с числом каналов не менее трех, например, типа "Антей".

4.    Один-два радиоизотопных источника ^Fe (ИБКБ-З) активностью 30-50 мкгори.

5.    Весы аналитические АВД-200.

Б. Специально изготовляемое

*2

I. Блок возбуждения (рис.I), необходимый для размещения одного -двух источников ⁵⁵Ге и тарелочки с исследуемой пробой. Расстояние меццу входным окном детектора и тарелочкой

I

Рис. I. Схематик.«кое устройство блока возбуждения и детектирования. Г - тарелочка с пробои; 2 -источник возбуждения; 3 - защита из свинца;

6

4 - беридлисвое окно детектора; 5 - полупроводниковый детектор; 6 - хладопровод; 7 -держатель тарелочки.

Л 157-ЯГ

с пробой зависит от активности источника, типа детектора и устанавливается с таким расчетом, чтобы была обеспечена необходимая статистическая точность при данной экспозиции (50,100 и 200 сек):    Ддол    *    где    N_v    -    число

импульсов, зарегистрированных в канале ванадия.

2. Тарелочки (15-20 шт.) для порошковых проб, состоящие кз двух плексигласовых колец, вставляющихся одно в другое. Между этими кольцами натягивается тонкая конденсаторная бумага» образующая дно тарелочки (рис. I).

Ход анализа I. Подготовка искусственных смесей

Для учета влияния титана на аналитическую линию ванадия, для определения фона, а также для построения графика, по которому проверяют ллнейнооть энергетической шкалы спектрометра, приготовляют следующие смеси:

1) 52 TiOg + 952 SvO^;

2)    1% VgOg + 1% ТЮ₂ + 982 StOg;

3)    52 V₂0₅ + 952 S10₂,

4)    I0Q2 Si0₂;

5)    10-15 смесей с различным (0,01-52) содержанием V.₂0s и различной комбинацией CaC0₃, Ti0₂, At₂0₅ nFe₂(k;

6)    5-10 смеоей с различной комбинацией СаС0₃, А^₂0з н ^?e2°3 »^не содержащих V₂0₅ и Ti0₂

Наполнителем для всех смесей служит двуокись кремния.

2.Подготовка аппаратуры

Положение аналитических линий ванадил, титана и рассеянного излучения оцределяют, снимая спектр излучения от искусственной пробы, содержащей 12 V₂ 0₅ и 12 Тi Og . Ширину участков оплегра(ширина окна дне кримннаторов), соответствующих максимумам интенсивности излучения, устанавливают приблизительно равной энергетическому разрешению используемой аппаратуры.

3. Определение фона

После настройки положения дискриманаторов и установления оптимальной ширины окна анализируют искусственные смеси,

7

» 157-Ж*

не содержащие ванадия и титана. Фиксируют число импульсов, зарегистрированных в каналах титана (    ),    ванадия

( N_v ), а также в канале рассеянного излучения ( Мр ). По полученным данным строят графики зависимости NyT^fCNp) и N^³ — f(Np) , имеющие линейный характер (рис. 2).

4. Определение коэффициентов вкладов и построение эталонировочного графика Влияние титана на интенсивность счета импульсов в канале ванадия учитывают, анализируя искусственную смесь,состоящую из 5# Т»0г и 95# SiOg . Коэффициент вклада титана в канал ванадия находят по фюрмтле

v    Nv    ,₀ч

^KTi    к_тГ-~К?" ⁹    W

где N_v - число зарегистрированных импульсов в канале ванадия;

N-ц - число зарегистрированных импульсов в канале титана.

Проанализировав смесь, состоящую из 5# V₂02 и 95# Si0^ * находят коэффициент вклада ванадия в канал титана:

8