ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ ВАНАДИЯ, ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА В ОБРАЗЦАХ ШЛАКА И ШИХТЫ ВАНАДИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА МЕТОДАМИ РЕНТГЕНОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Проведено спектроскопическое исследование образцов техногенного сырья. Методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) установлен химический состав обожженного шлака и шихты ванадиевого производства. Исследованы возможности метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) для определения степени окисления элементов в техногенном сырье. Установлено, что в шлаке около 30 % ванадия присутствует в виде V (III), тогда как в шихте содержание V (V) составляет около 80 %, V (IV) - 20 %, соединений ванадия в низших степенях окисления не обнаружено. Железо в образцах шлака и шихты содержится в виде Fe₃O₄, марганец, судя по всему, присутствует преимущественно в виде Mn (III). Изучена возможность определения степени окисления ванадия в шлаке и шихте по отношению интенсивностей линий K- и L-серий в спектрах, полученных методом РФА, однако метод не рекомендуется к применению из-за его низкой точности.

ванадиевый шлак, ванадиевая шихта, формы элементов, рентгенофлуоресцентный анализ, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, vanadium slag, vanadium charge, valence form of the elements, x-ray fluorescence analysis, x-ray photoelectron spectroscopy

1. Piatak N. M., Parsons M. B., Seal II R. R. Characteristics and environmental aspects of slag: A review / Appl. Geochem. 2015. Vol. 57. P. 236-266.

2. Грейвер Т. H., Рабинович Е. М., Сухов Л. Л. и др. Исследование влияния условий обжига, состава ванадиевых шлаков и их шихт с известняком и отвальными шламами на формирование при обжиге трудно вскрываемых соединений ванадия / VIII Всероссийская конференция «Ванадий. Химия, технология, применение». 2000. С. 112.

3. Сухов Л. Л., Рабинович Е. М., Выговская И. В. и др. Влияние химического и фазового состава отвальных шламов гидрометаллургической переработки ванадийсодержащих шлаков на их вскрытие при высокотемпературном обжиге / VIII Всероссийская конференция «Ванадий. Химия, технология, применение». 2000. С. 153.

4. Музгин В. H., Хамзина Л. Б., Золотавин В. Л., Безруков И. Я. Аналитическая химия ванадия. - М.: Наука, 1981. - 217 с.

5. Дымов А. Д. Технический анализ (контроль химического состава железных сплавов). - М.: Металлургия, 1964. - 338 с.

6. Федорова Н. Д., Степин В. В., Онорина И. А., Круглова М. Н. Сравнительное изучение реагентов для определения ванадия в сталях. Обзор / Заводская лаборатория. 1980. Т. 46. № 1. С. 8 - 10.

7. Бектурова Г. Б., Сонгина О. А., Захаров В. А. Амперометрическое определение ванадия (III) и (IV) при совместном присутствии / Заводская лаборатория. 1972. Т. 38. № 2. С. 143 - 145.

8. Джаркешева З. Т., Захаров В. А., Сонгина О. А., Бектурова Г. Б. Раздельное амперометрическое иодометрическое определение ванадия (III) и ванадия (IV) / Журн. аналит. химии. 1981. Т. 36. № 2. С. 289-293.

9. Школенок Г. Ф., Николаева Е. Р., Агасян П. К. Дифференциальная кулонометрия при контролируемом потенциале. Определение ванадия (V) и (IV) / Заводская лаборатория. 1977. Т. 43. № 9. С. 1048 - 1050.

10. Антонович В. П., Чивирева Н. А., Пресняк И. С. Методы определения форм ванадия в разных степенях окисления при совместном присутствии. Обзор / Журн. аналит. химии. 1997. Т. 52. №6. С. 566-571.

11. Насиров Р. H., Солодовников С. П. Определение ванадилпорфириновых комплексов в нефтях методом ЭПР / Химия и технология топлив и масел. 1978. № 1. С. 56 - 58.

12. Сембаев Д. Х., Саурамбаева Л. И., Ким С. М. ИК-спектроскопическое определение пятиокиси ванадия / Журн. аналит. химии. 1978. Т. 33. №2. С. 391 -392.

13. Pappert E., Flock J., Broekaert J. A. C. Speciation of chromium in solid materials with the aid of soft X-ray spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 1999. Vol. 54. P. 299 - 310.

14. Чубаров В. М., Финкельштейн А. Л., Гранина Л. З. Определение содержания и валентного состояния железа и марганца в железомарганцевых конкрециях по эмиссионным линиям Х-серии рентгеновского флуоресцентного спектра / Аналитика и контроль. 2010. Т. 14. №2. С. 65 -72.

15. Чубаров В. М., Финкельштейн А. Л., Мухетдинова А. В. Определение соотношения двух- и трехвалентного железа в карбонатных горных породах по эмиссионным линиям Х-серии рентгеновского флуоресцентного спектра / Аналитика и контроль. 2011. Т. 15. №3. С. 339-343.

16. Волков А. И., Осипов К. Б., Серегина А. Н. и др. Определение степени окисления и форм соединений марганца в Улу-Телякской окисленной руде / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 5. С. 10 - 18.

17. Нарбутт К. И. Рентгеноспектральный метод определения валентности марганца в минералах / Заводская лаборатория. 1988. Т. 54. №8. С. 39-42.

18. Chaurand P., Rose J., Domas J., Bottero J.-Y. Speciation of Cr and V within BOF stell slag reused in road constructions / J. Geochem. Expl. 2006. Vol. 88. P. 10-14.

19. Hsu L.-C., Liu Y.-T., Tzou Y.-M. Comparison of the spectroscopic speciation and chemical fractionation of chromium in contaminated paddy soils / J. Hazard. Mater. 2015. Vol. 296. P. 230 - 238.

20. Iguchi Y., Kashio S., Goto T., et al. Raman spectroscopic study on the structure of silicate slags / Canadian Metallurgical Quarterly. 1981. Vol. 20. P. 51-56.

21. Vanaecker M., Courtin-Nomade A., Bril H., et al. Behavior of Zn-bearing phases in base metal slag from France and Poland: Amineralogical approach for environmental purposes / J. Geochem. Expl. 2014. Vol. 136. P. 1 - 13.

22. Куликова И. М., Баринский Р. Л. Микрозондовое определение концентраций ионов марганца разной валентности в минералах / Заводская лаборатория. 1997. Т. 63. № 8. С. 20 - 23.

23. Жданов П. А., Серегина И. Ф., Большов М. А. и др. Определение форм элементов в образцах шлака и шлама ванадиевого производства / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. №9. С. 19-27.

24. Sawatzky G. A., Post D. X-ray photoelectron and Auger spectroscopy study of some vanadium oxides / Phys. Rev. Part B. 1979. Vol. 20. P. 1546- 1555.

25. Demeter M., Neumann M., Reichelt W. Mixed-valence vanadium oxides studies by XPS / Surface Sci. 2000. Vol. 454 - 456. P. 41 - 44.

26. Silversmit G., Depla D., Poelman H., et al. Determination of the V2p XPS binding energies for different vanadium oxidation states (V5+ to V0+) / J. of Electron Spectrosc. Related Phenomena. 2004. Vol. 135. P. 167- 175.

27. Grosvenor A. P., Kobe B. A., Biesinger M. C., McIntyre N. S. Investigation of multiplet splitting of Fe2p XPS spectra and bonding in iron compounds / Surf. Interface Anal. 2004. Vol. 36. P. 1564 - 1574.

28. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок. - М.: Мир, 1989. - 344 с.

29. Нефедов В. И. Рентгеноэлектронная и фотоэлектронная спектроскопия. - М.: Знание, 1983. - 64 с.

30. Fiermans L., Hoogewijs R., Vennik J. Electron spectroscopy of transition metal oxide surfaces / Surface Sci. 1970. Vol. 47. P. 1 - 40.