Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

Е. Н. Кузин, доцент кафедры промышленной экологии, канд. техн. наук, эл. почта: Kuzin.e.n@muctr.ru

Проведена оценка возможности применения метода атомно-эмиссионного спектрального анализа с СВЧ (магнитной) плазмой в процессах идентификации химического состава отходов металлургической промышленности. Описаны особенности устройства отечественного прибора атомно-эмиссионного анализа, отмечены его основные преимущества: возможность работы с концентрированными пробами со сложным солевым фоном, а также использования газов (аргон/азот) технической чистоты. Выбраны основные аналитические линии для ряда металлов, подобран внутренний стандарт на основе водорастворимых соединений иттрия, позволяющий нивелировать колебания солевого фона анализируемых проб. Проведена оценка адекватности полученных данных для кислых металлсодержащих растворов с минимальным (10 раз) разбавлением. Установлено, что уменьшение коэффициента разбавления позволяет существенно снизить вероятность ошибки и повысить качество и скорость проведения аналитического контроля различных материалов (в том числе минерального сырья). Определен и идентифицирован состав металлической стружки, отобранной на различных производственных участках машиностроительного предприятия Московской области, а также состав металлургической окалины процесса ковки и термообработки металла. Доказано, что исходная концентрация солей в анализируемых пробах не оказывает существенного влияния на достоверность получаемых результатов, а погрешность результатов анализа не превышает 2–3 %.

Авторы выражают благодарность докт. техн. наук, профессору, заведующему кафедрой промышленной экологии РХТУ им. Д. И. Менделеева Н. Е. Кручининой и канд. хим. наук начальнику лаборатории АО «Спецмагнит» В. А. Кучумову за помощь в разработке отдельных узлов прибора (конструкция плазматрона) и содействие в проведении исследований.

1. De Mello Santos V. H., Campos T. L. R., Espuny M. et al. Towards a green industry through cleaner production development // Environmental Science and Pollution Research. 2020. Vol. 29. P. 349–370. DOI: 10.1007/s11356-021-16615-2.
2. Бойко Н. И., Одарюк В. А., Сафонов А. В. Основные направления безотходных и малоотходных технологий // Технологии гражданской безопасности. 2015. Т. 12. № 1 (43). P. 68–72.
3. Yusfin Y. S. Low-waste technologies in the metallurgical industry // Metallurgist. 2002. Vol. 46, Iss. 3/4. P. 111–116. DOI: 10.1023/a:1019738827422.
4. Мухаметжанова Д. Т., Бейсембаев М. К. Отходы металлургических предприятий, их переработка и вторичное использование // Наука и техника Казахстана. 2016. Вып. 3-4. С. 122–129.
5. Lis T., Nowacki K., Małysa T. Utilization of metallurgical waste in nonmetallurgical industry // Solid State Phenomena. 2013. Vol. 212. P. 195–200. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ss.
6. Simpson M. P., Christie A. B. Exploration of New Zealand mineral deposits and geothermal systems using X-ray diffraction (XRD) and reflectance spectrometry (SWIR): A comparison of techniques. GNS Science Report, 2016. — 45 p. DOI: 10.21420/G2NP4D.
7. Borisov S. V., Podberezskaya N. V. X-ray diffraction analysis: A brief history and achievements of the first century // Journal Structural Chemistry. 2012. Vol. 53. P. 1–3. DOI: 10.1134/S0022476612070013.
8. Зайдель А. Н. Основы спектрального анализа. — М. : Наука, 1965. — 324 с.
9. Косьянов П. М. Рентгенофизический анализ неорганических веществ сложного химического состава : монография. — Тюмень : ТИУ, 2016. — 195 с.
10. Pupyshev A. A. Spectral interferences and their correction in atomic emission spectral analysis. Industrial laboratory // Diagnostics of materials. 2019. Vol. 85. P. 15–32. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-II-15-32.

11. Nayak A., Parui K., Sharma Sh., Ratha S. Study and analysis of atomic spectra // International Journal of Scientific and Research Publications (IJSRP). 2020. Vol. 10, Iss. 11. P. 946–955. DOI: 10.29322/IJSRP.10.11.2020.p10787.
12. Balaram V. Microwave plasma atomic emission spectrometry (MP-AES) and its applications – A critical review // Microchemical Journal. 2020. No. 105483. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105483.
13. Balaram V. Strategies to overcome interferences in elemental and isotopic geochemical studies by quadrupole ICP-MS: A critical evaluation of the recent developments // Rapid Communications Mass Spectrometry. 2021. Vol. 35. No. e9065. DOI: 10.1002/rcm.9065.
14. Balaram V. Assessment of ICP-MS method using the interlaboratory QA study of two Polish soil RMS // Accreditation Quality Assurance. 2000. Vol. 5. P. 325–330. DOI: 10.1007/s007690000163.
15. Balaram V., Rahaman W., Roy P. Recent advances in MC-ICP-MS Applications in the Earth, environmental sciences: challenges and solution // Geosyst. Geoenvironm. 2022. Vol. 1. No. 100019. DOI: 10.1016/j.geogeo.2021.100019.
16. Broekaert J. A. C., Siemens V., Bings N. H. Microstrip microwave induced plasma on a chip for atomic emission spectral analysis // IEEE Transactions on Plasma Science. 2005. Vol. 33, Iss. 2. P. 560, 561. DOI: 10.1109/tps.2005.844990.
17. Пат. 40836 РФ. Источник СВЧ-энергии для спектрального анализа / В. А. Воронкин, И. А. Жбанов, В. А. Макиенко, В. А. Кучумов, Т. Б. Генералова ; заявл. 01.02.1993 ; опубл. 16.01.1995.
18. Буряков И. Н., Дормидонтов А. Г., Камынин А. В., Кучумов В. А., Шумкин С. С., Александров М. С., Соколов С. В., Торонов О. Г. Модернизация эмиссионного спектрометра МСА для анализа состава редкоземельных магнитов на ОАО «СПЕЦМАГНИТ» : cб. материалов V Международной конференции с элементами научной школы для молодежи, ФНМ 2014, Суздаль, 6–10 октября 2014 г. С. 37, 38.
19. Kuchumov V. A., Korovin Yu. I., Druzhencov V. V. Spectral characteristics of the capacitively coupled microwave of atmosfepheric pressure // IV International Workshop, Microwave discharges: Fundamentals and applications, Moscow, 2001. P. 229–234.
20. Кучумов В. А., Шумкин С. С. Анализ химического состава исходного сплава при производстве постоянных магнитов из сплавов системы Sm–Co // Научно-технические ведомости. Вед. СПбГПУ. 2017. Т. 23. № 1. С. 219–225.
21. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е. Получение комплексных коагулянтов на основе минеральных концентратов и их использование в процессах очистки воды // Обогащение руд. 2019. № 3. С. 43–48. DOI: 10.17580/or.2019.03.07.
22. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е., Фадеев А. Б., Носова Т. И. Принципы пирогидрометаллургической переработки кварц-лейкоксенового концентрата с формированием фазы псевдобрукита // Обогащение руд. 2021. № 3. С. 33–38. DOI: 10.17580/or.2021.03.06.
23. Kuzin E. N., Kruchinina N. E., Chernyshev P. I., Vizen N. S. Synthesis of Titanium Trichloride // Inorganic Materials. 2020. Vol. 56, Iss. 5. P. 507–511. DOI: 10.1134/S002016852005009X.
24. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е., Галактионов С. С., Краснощеков А. Н. Нейтрализация сернокислых растворов при комплексной переработке диопсидсодержащих отходов обогащения // Обогащение руд. 2019. № 4. С. 38–43. DOI: 10.17580/or.2019.04.07.
25. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е. Получение комплексных коагулянтов на основе крупнотоннажных отходов и продуктов промышленных производств // Цветные металлы. 2021. № 1. С. 13–18. DOI: 10.17580/tsm.2021.01.01.