КОМБИНИРОВАННЫЙ РЕНТГЕНОДИФРАКЦИОННЫЙ- РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ Fe²⁺ В ЖЕЛЕЗОРУДНОМ АГЛОМЕРАТЕ

Предложена методика комбинированного ренгенодифракционного-рентгенофлуоресцентного определения Fe²⁺ в агломератах средней основности из руд типа железистых кварцитов. Методика основана на измерении интегральной интенсивности рефлекса магнетита и учете характеристических рентгеновских линий элементов, препятствующих прямому определению Fe²⁺ методом рентгеновской дифракции, в модели коррекции по аддитивным интенсивностям. Исследование проводили с использованием комбинированной системы ARL 9900 Workstation, состоящей из рентгеновского дифрактометра и рентгенофлуоресцентного спектрометра. Рассмотрены факторы, влияющие на результаты определения Fe²⁺ в железорудных агломератах, такие как изменение коэффициента поглощения пробы, образование твердых растворов магнетита, присутствие Fe²⁺ в составе вюстита, аморфной фазе, а также в фазах сульфидов железа. Предложены пути учета данных факторов, предполагающие использование интенсивностей характеристических эмиссионных рентгеновских линий Ti, Mg, Ca, Si и S, а также интегральных интенсивностей рефлексов (200) вюстита и (104) гематита в качестве каналов коррекции. Построена градуировочная характеристика в диапазоне содержаний 11,1 – 15,0 %, представляющая собой зависимость интенсивности рефлекса (111) магнетита от содержания Fe²⁺ в пересчете на оксид. Проведены оценка показателей повторяемости и контроль правильности методики, представлено сравнение рассчитанных метрологических характеристик с требованиями ГОСТ Р 53657–2009. Показано, что применение комбинированного ренгенодифракционного-рентгенофлуоресцентного метода в производственной практике позволяет значительно сократить время определения химического состава агломерата средней основности из руд типа железистых кварцитов (470 с — на определение элементного состава и Fe²⁺, из них 360 с — на регистрацию дифракционных данных).

1. O’Connor B. H., Raven M. D. Applying Rietveld refinement procedure in assaying powder mixtures / Powder Diffraction. 1988. Vol. 3. P. 2 – 6.

2. Финкельштейн А. Л., Почуев Н. М., Павлов Л. Ю. и др. Рентгенофлуоресцентный спектрометр ARL 9800 ТАХА с дифракционным каналом: определение криолитового отношения алюминиевых ванн / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. Т. 67. № 7. С. 73 – 76.

3. ГОСТ Р 53657–2009. Руды железные, концентраты, агломераты и окатыши. Метод определения железа (II) в пересчете на оксид. — М.: Стандартинформ, 2010. — 10 с.

4. Dyar M. D., Taylor M. E., Lutz T. M., et al. Inclusive chemical characterization of tourmaline: Mössbauer study of Fe valence and site occupancy / American Mineralogist. 1998. Vol. 83. P. 848 – 864.

5. Harrison R. J., Putnis A. Magnetic properties of the magnetite-spinel solid solution: Curie temperatures, magnetic susceptibilities, and cation ordering / American Mineralogist. 1996. Vol. 81. P. 375 – 384.

6. Чубаров В. М., Финкельштейн А. Л. Рентгенофлуоресцентное определение отношения FeO/Fe2O3tot в горных породах / Журн. аналит. химии. 2010. Т. 65. № 6. С. 634 – 641.

7. Bonvin D., Yellepeddi R., Buman A. Applications and perspectives of a new innovate XRF-XRD spectrometer in indudtrial process control / Advances in X-ray Analysis. 2000. Vol. 42. P. 126 – 136.

8. Izumi F., Ikeda T. A Rietveld-Analysis Programm RIETAN-98 and its Applications to Zeolites / Mater. Sci. Forum. 2000. Vol. 321 – 324. P. 198 – 203.

9. Митяев А. С., Лобанов М. В., Мамулат С. Л. и др. Анализ фазового и элементного состава рудного сырья с использованием методов рентгеновской дифракции (XRD) и рентгеновской флуоресценции (XRF) / Недропользование XXI век. 2011. № 3. С. 44 – 47.

10. Козлов А. С., Чижов П. С., Филичкина В. А. Комбинированные рентгеноспектральные и рентгенодифракционные методы анализа для определения железа (II) в пересчете на оксид и железа магнетита в железорудном сырье / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 3. С. 19 – 27.

11. Shannon R. D., Prewitt C. T. Revised values of effective ionic radii / Acta Crystallographica B. 1970. Vol. B26. P. 1046 – 1048.

12. O’Neill H. S. C., Annersten H., Virgo D. The temoreture dependence of the cation distribution in magnesioferrite (MgFe2O4) from powder XRD structural refinements and Moessbauer spectroscope / American Mineralogist. 1992. Vol. 77. P. 725 – 740.

13. Xiaoliang L., Yuanhong Z., Sanyuan Z., et al. The valence and site occupancy of substituting metals in magnetite spinel structure Fe3 – xMxO4 (M = Cr, Mn, Co and Ni) and their influence on thermal stability: An XANES and TG-DSC investigation / Solid State Sci. 2013. Vol. 15. P. 115 – 122.

14. Mezentseva L. P., Popova V. F., Al’myashev V. I., et al. Phase and Chemical Transformations in the SiO2-Fe2O3(Fe3O4) System at Various Oxygen Partial Pressures / Russian J. Inorg. Chem. 2006. Vol. 51. P. 126 – 133.

15. Амиржанов А. А. Обогащенные Si, Ca, Al и Mg магнетиты из месторождений Ангарской провинции / Записки РМО. 2000. Т. 129. № 3. С. 65 – 75.