Basic HTML Version
Keramický zpravodaj 28 (5) (2012)
Chemický rozbor žárovzdorných materiálů
(The chemical analysis of refractory materials)
Jiří Hamáček
1
, Jaroslav Kutzendörfer
1
, Simona Randáková
1
, Tomáš Štícha
1
, Jaroslav Kotora
2
,
Vladimíra Štenglová
2
1
Jiří Hamáček, Ing., Jaroslav Kutzendörfer, Doc., Ing., CSc., Simona Randáková, Ing., Tomáš Štícha, Ing.,
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Technická 5, 166 28 Praha 6 - Dejvice
2
Jaroslav Kotora, Ing., Vladimíra Štenglová, Ing.,
Technický a zkušební ústav stavební Praha, s.p., pobočka Plzeň, Zahradní 15, 326 00 Plzeň
Abstrakt
Jsou porovnána stanovení chemického složení laboratorně
připravených směsí na bázi systému SiO
2
-Al
2
O
3
-CaO a to
pomocí atomové absorpční spektrometrie (ČSN EN ISO
21587-3) a metodou RFA (rentgenfluorescenční analýza).
Metoda pomocí atomové absorpční spektrometrie je sice
časově náročnější, ale dává správnější výsledky. Stanovení
pomocí RFA (s využitím semikvantitativního vyhodnocova-
cího programu) je podstatně rychlejší, výsledky jsou repro-
dukovatelné, ale méně správné. Správné (resp. odpovídající
skutečnosti) výsledky dávalo stanovení, kde převažovala
jedna složka (SiO
2
). Použití RFA lze doporučit pro rychlé
řešení, např. provozních problémů (např. kontrola jakosti).
Klíčová slova
Žárovzdorné materiály, chemický rozbor, Metoda atomové
absorpční spektrometrie (AAS), RFA, žárobetony
Abstract
Two different methods ( atomic absorption spectrometry,
AAS; and X-ray fluorescence, XRF) have been used for the
determination of chemical composition of mixtures from
the system SiO
2
-Al
2
O
3
-CaO prepared under laboratory con-
ditions. The AAS methods are time-demanding but they
offer correct results. On the other hand, the XRF method
(semiquantitative analysis) is faster and gives reproducible
but less precise data. Only one exception was found in
a SiO
2
-rich system. The XRF method can be recom-
mended mainly for a rapid solution of operating problems,
e.g. quality control.
Keywords
Refractories, chemical analysis, atomic absorption spectro-
metry metod, X-ray fluorescence, castables
Úvod
Chemické složení žárovzdorných materiálů je základní
parametr, který umožňuje zařadit tyto materiály do jednot-
livých druhů žárovzdorných staviv a tak predikovat jejich
fundamentální vlastnosti. Spolu se znalostí příslušných
fázových diagramů lze pak odhadnout eutektika a tedy
teplotu počátku tvorby taveniny. Zároveň tedy se určuje
kvalita materiálu a lze odhadnout též kvalitu použitých
surovin.
Jako základní postup stanovení chemického složení je
evropskými normami pro žárovzdorné materiály určena
rentgenfluorescenční analýza (RFA) a to postup metodou
tavené perly (ČSN EN ISO 12677) [1]. Dále se připouští
postup s induktivně vázanou plazmou a pomocí atomové
absorpční spektrometrie (AAS) [2].
V našem případě byly použity postupy, které jsou dále
popsány.
1. Chemický rozbor žárovzdorných výrobků
metodou RFA
RFA patří mezi nejuniverzálnější analytické metody k určení
chemického složení všech druhů vzorků – kompaktních,
práškových i kapalných. Metoda je rychlá, přesná a ne-
destruktivní. Lze provádět kvantitativní analýzy (nutnost
standardů) a semikvantitativní analýzy (bez nutnosti stan-
dardů).
Chemický rozbor žárovzdorných výrobků metodou RFA byl
prováděn na VŠCHT Praha v Centrálních laboratořích, v La-
boratoři rentgenové difraktometrie. Pro analýzu byl použit
vlnově disperzní rentgen-fluorescenční spektrometr ARL
9400 XP+ s rentgenovou lampou s Rh-anodou. Protože
laboratoř nemá vlastní kalibrační standardy pro tento typ
vzorků, byl pro vyhodnocení analýz využit semikvantitativní
vyhodnocovací program UniQuant
TM
– verze 4 (není podle
normy), kterým je spektrometr vybaven. Jedná se o bez-
standardovou analýzu prvků v rozsahu od fluoru po uran
s využitím univerzální kalibrační metody pro výpočet až
78 prvků v neznámém vzorku bez použití kalibračních stan-
dardů. Během jedné analýzy (tedy v relativně krátkém čase)
se postupně proměří všechny prvky v jakémkoliv typu ma-
teriálu. Výsledkem analýzy je protokol s koncentracemi jed-
notlivých prvků (vyjádřených v hmotnostních procentech)
normalizovaných na 100 % s uvedením chyby stanovení
jednotlivých prvků a celkové přesnosti analýzy. Drift spekt-
rometru s časem se koriguje pomocí pěti kalibračních stan-
dardů v celém rozsahu prvků. Dále je spektrometr korigo-
ván na folie, kterými se práškové a kapalné vzorky pokrývají
a na prostředí, ve kterém se vzorky analyzují (vakuum nebo
helium).
Vzorky žárovzdorných výrobků byly analyzovány v práško-
vé formě, kdy každý vzorek byl zalisován do tablety, jejíž
základ tvořil předlisovaný kelímek z kyseliny borité. Použité
množství vzorku se pohybovalo v rozmezí od 1,0 g do 1,7 g
v závislosti na hustotě vzorku (byly provedeny analýzy s ma-
teriálem o různé zrnitosti). Takto připravené tablety byly
překryty polypropylenovou folií tloušťky 4 µm, vloženy do
kazet a analyzovány ve vakuu.