способ подготовки проб порошковой механической смеси силикокальция и кальция металлического гранулированного для определения общего содержания кальция в смеси

Формула изобретения

Способ подготовки проб порошковой механической смеси силикокальция и кальция металлического гранулированного для определения общей массовой доли кальция, включающий отбор проб материала, содержащего кальций металлический, отличающийся тем, что пробы порошкового наполнителя помещают в предварительно взвешенные термостойкие стаканы, взвешивают, определяют чистую массу смеси, которую затем обрабатывают небольшими порциями воды до прекращения бурной реакции, приливают определенное количество воды в каждый стакан, полученный состав высушивают при 105-110°С до постоянной массы, охлаждают, после определения массы полученного наполнителя его измельчают и используют для определения общей массовой доли кальция, результат определяют с учетом поправочного коэффициента, показывающего отношение массы наполнителя с гидратом окиси кальция к массе наполнителя, содержащего кальций металлический.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу подготовки проб для проведения входного контроля химического состава материалов для металлургического производства.

При внепечной обработке стали для науглероживания, легирования и десульфурации используют проволоку порошковую технологическую, ТУ 1479-009071915376-2005. Качество материала гарантируется заводом-изготовителем.

Для расчета технико-экономических показателей при выплавке стали, степени усвоения кальция в ходе технологического процесса и получения металла с заданными свойствами возникает необходимость получения достоверной информации о количественном содержании кальция в порошковой смеси и определения массовой доли кальция при входном контроле сырья на металлургическом предприятии. Технологическая порошковая проволока содержит в качестве наполнителей кальцийсодержащие материалы: негашеная известь, кальций гранулированный, силикокальций. Химический состав проволоки гарантируется заводом-изготовителем, потребителем не определяется из-за высокой химической активности материала. Пробы наполнителя из-за высокой химической активности материала не могут быть подготовлены для химического анализа обычным способом: усреднение, измельчение в ступках, вибромельницах. (Размер максимальных частиц лабораторной пробы не должен превышать 0,16 мм в соответствии с ГОСТ 28473-90 (М., Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам, 1990 г.), ГОСТ 17260-87 (М., Государственный комитет по стандартам, 1987 г.). При подготовке проб при взаимодействии с воздухом, влагой кальций окисляется и образуются взрывоопасные газовоздушные смеси, если не применяется защитная атмосфера. Составы защитных сред выбираются с учетом необходимости предотвращения взрыва аэровзвеси порошка ферросплавов, однако выделение горючих газов не учитывается, в связи с чем содержание кислорода в защитной среде, используемой при размоле ферросплавов, как правило, превышает безопасные концентрации, необходимые для предотвращения газовоздушных взрывов (И.В.Бабайцев, М.С.Попов, Т.И.Чибисова, А.Ф.Шорин. Скорость выделения горючих газов при размоле силикокальция», Металлург, № 5, 1997 г.).

Известно, что металлы или сплавы путем подбора соответствующего растворителя можно перевести в раствор в виде солей, оснований или комплексных соединений. Одним из таких растворителей для металлов может быть вода: кальций с водой образует малорастворимый гидрооксид, защищающий металл от дальнейшего окисления (В.И.Посыпайко, Н.А.Васина. Аналитическая химия и технический анализ. М.: Высшая школа, 1979 г., стр.63).

Известен способ подготовки и хранения проб материалов, склонных к окислению, в защитных сосудах, наполненных защитным газом (аргоном и азотом). Открывают сосуды в атмосфере защитного газа. Разовые пробы помещают в сосуды, наполненные защитным газом. Дробят материал при необходимости в закрытых, наполненных инертным газом дробилках. Измельченную пробу перемешивают в закрытом сосуде в атмосфере защитного газа. Расфасовывают и хранят пробы для анализа также в атмосфере защитного газа. (Анализ металлов. Пробоотбор. М.: Металлургия, 1981, стр.87,).

Недостатком данного способа является сложность оборудования для подготовки проб, трудоемкость, а также то, что способ предусматривает дальнейшее хранение и использование материала только в инертной среде.

Техническим результатом изобретения является разработка общедоступного способа подготовки проб порошковой проволоки для проведения химического анализа по определению массовой доли кальция (общего) комплексонометрическим методом. Метод основан на растворении пробы в кислотах, отделении железа и алюминия при помощи уротропина и титровании кальция раствором трилона Б в присутствии флуорексона и тимолфталеина при рН более 12. Лабораторная проба должна быть приготовлена в виде порошка с максимальным размером частиц 0,16 мм. ГОСТ 14858.6-91 «Силикокальций. Метод определения кальция» (М.: Издательство стандартов, 1991 г.).

При подготовке проб предлагаемым способом не требуется сложное дорогостоящее лабораторное оборудование и большие затраты времени.

Этот технический результат достигается при использовании способа, включающего отбор проб и переведение активных соединений кальция в неогнеопасные соединения (гидраты окиси кальция): отобранные пробы порошкового наполнителя проволоки осторожно обрабатывают небольшими порциями воды, при этом металлический кальций переходит в гидрат окиси кальция, не воспламеняющийся при истирании, полученный наполнитель измельчают в вибромельницах и используют для определения массовой доли кальция комплексонометрическим методом. Окончательный результат анализа выдают с учетом поправочного коэффициента, значение которого определяют как отношение массы наполнителя с гидратом окиси кальция к массе наполнителя, содержащего кальций металлический.

Образцы проволоки порошковой технологической вскрывают и порошковый наполнитель (первоначальный, содержащий активный кальций) помещают в предварительно взвешенные термостойкие стаканы, взвешивают. Вычисляют чистую массу смеси как разницу между массой стакана с порошковым наполнителем и массой пустого стакана. Затем в каждый стакан осторожно приливают воду, дают немного остыть, данную операцию повторяют до прекращения бурной реакции, затем еще приливают 30-40 куб. см воды в каждый стакан (число стаканов - больше двух). Стаканы с порошковым наполнителем подсушивают на электроплите, а затем высушивают в сушильном шкафу (105°С-110°С) до постоянной массы наполнителя. Охлаждают, взвешивают. Определяют чистую массу порошкового наполнителя (полученного, содержащего гидрат окиси кальция) как разницу между массой стакана с полученным порошковым наполнителем и массой пустого стакана. Вычисляют поправочный коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличилась общая масса полученного порошкового наполнителя по сравнению с массой первоначального наполнителя. (Коэффициент определяют как отношение массы наполнителя с гидратом окиси кальция к массе наполнителя, содержащего кальций металлический.)

Навески высушенного и взвешенного полученного материала ссыпают в отдельные емкости, из которых берут порции материала массой 20-25 г и помещают в чашу вибромельницы, измельчают. Измельченные навески наполнителя ссыпают в герметически закрывающиеся емкости, из которых берут навески для определения общего содержания кальция в смеси. Окончательный результат общего содержания кальция определяют как произведение значений массовой доли кальция и поправочного коэффициента. Пример промышленного осуществления способа.

В условиях ОАО «ОЭМК» проводят подготовку проб следующим образом. От катушки проволоки отрезают образцы общей длиной от 80 до 100 сантиметров, оба его конца осторожно вскрывают сухим инструментом, помещают в сухую емкость порошковый наполнитель, общая масса которого составляет от 70 до 100 г. В три сухие предварительно взвешенные термостойкие стаканы вместимостью 600 куб. см помещают порции порошкового наполнителя (первоначальный) массой от 20 до 35 г, затем взвешивают стаканы с материалом. Вычисляют чистую массу порошкового наполнителя в каждом стакане как разницу между массой стакана с наполнителем и пустого стакана.

В каждый стакан осторожно порциями от 15 до 25 куб. см приливают воду до прекращения бурной реакции, затем приливают 30-40 куб. см воды в каждый стакан. Стаканы подсушивают на электроплите, а затем в сушильном шкафу при температуре 105-110°С до постоянной массы наполнителя в течение 2-3 часов, охлаждают в эксикаторе, взвешивают. Вычисляют чистую массу порошкового наполнителя в каждом стакане как разницу между массой стакана с полученным наполнителем и массой пустого стакана. Вычисляют значение поправочного коэффициента, показывающего, во сколько раз увеличилась общая масса порошкового наполнителя с гидратом окиси кальция по сравнению с общей массой порошкового наполнителя с чистым кальцием.

Навески высушенного и взвешенного материала порошкового наполнителя с гидратом окиси кальция помещают в чашу вибромельницы, измельчают в течение 10 минут (максимальный размер частиц не превышает 0,16 мм), ссыпают в три герметично закрывающиеся емкости, из которых берут навески для определения массовой доли кальция. При вычислении результатов учитывают поправочный коэффициент, показывающий отношение массы наполнителя с гидратом окиси кальция к массе наполнителя, содержащей кальций металлический. Окончательный результат общего содержания кальция определяют как произведение значений массовой доли кальция и поправочного коэффициента.

Использование предлагаемого способа подготовки проб для проведения химического анализа обеспечивает безопасность приемов и методов работы, исключает использование инертной атмосферы, обеспечивает простоту подготовки проб для химического анализа.