Файл: Соложенкин, П. М. Контроль содержания металлов в рудных пульпах и растворах методом электронного парамагнитного резонанса.pdf

т е м п е р а т у ре жидкого

а з о т а .

Термовакуумная

обработка

T i Og

при ­

водит

к восстановлению

образцов

и образованию

ионов

Tt

3+, р е ­

гистрируемых

по их спектрам ЭПР.

В

настоящее

время

у с т а н о в л е н о , что в

природных

минералах

широко распространен наряду с четырехвалентным титаном также

трехвалентный

титан

Е 5 8 . 5 9 ] .

Облучение

гамма-лучами увеличивает интенсивность наблюдав­

шихся

в минералах

спектров

ЭПР в

несколько

р а з . Например,

п о с ­

л е

гамма-облучения

амблигонита

сигнал

ЭПР увеличивается

в

2 -

3 р а з а .

Для в с е х

расшифрованных спектров

значение

£ - ф а к т о р а

мень ­

ше

его

значения

дл я свободного

электрона

(2,0023) .

Линии

в

с п е ­

ктрах

ЭПР Ті

^ +

узкие

(2-5

э ) ,

и

спектр

наблюдается

при

т е м п е ­

р а т у р е

жидкого

а з о т а .

Ширина

линий

ТІ 3

+

в

некоторых образцах

позволила

и з м е ­

рить

сверхтонкую

структуру

двух

ег о и з о т о п о в .

По величине

интенсивности

спектра

ЭПР Т і

^ +

можно

о п р е д е ­

л я т ь

титан в таких минералах, ка к кварц,

калиевые

полевые

шпа­

ты,

п е т а л и т ,

непосредственно в

кристаллах

и порошках

бе з р а з л о ­

жения

проб.

С электронным

центром

TL ^

с в я з а н а

окраска

р я д а

минера­

лов

(розового

к в а р ц а ,

розовых

и

синих

т о п а з о в ,

синего

флогопи­

т а

и

т . п . ) ,

что позволяет

выделять их из руды

фотоэлектронной

сортировкой

и продукты

сортировки контролировать

методом ЭПР.

Определение

марганца . Спектры ЭПР двухвалентного

марганца

со

сверхтонкой

структурой

(шесть

линий)

наблюдаются

в

р а з л и ч ­

ных

поликристаллических

образцах

сфалерита

из разных

месторожде­

ний,

в к а л ь ц и т е ,

шеелите и т . д .

Константа сверхтонкого расщепления марганца измерена для

сфалеритов,

марматитов,

вюртцита

и с о с т а в и л а

А = 6 5 , І + 0 , 8 - І 0 ~ 4 С м - І

По интенсивности одной из шести линий методом

ЭПР можно

однозначно определять

наличие

в

образце

изоморфного

д в у х в а л е н т ­

ного

марганца .

Определение к о б а л ь т а в природных сфалеритах . При темпера ­

туре

жидкого

а з о т а

в светлоокрашенных

сфалеритах . отчетливо

фик ­

с и р у е т с я ширѳкая

( д Н ^ І 8 0

э )

анизотропная

линия

поглощения с

эффективным

-фактором,

равным

2,250

±0,002

С 60 ] .

Интенсивность

оании

поглощения зависит

от

содержания

к о б а ­

л ь т а

в о б р а з ц а х .

Спектр

ЭПР С о 2 +

отмечался

только

при

содержа­

нии

в

сфалеритах

не менее

0,009$

к о б а л ь т а .

При содержании 0,01$ С< линия поглощения фиксируется

д о ­

вольно

отчетливо,

а

при 0,03% д о с т и г а е т

значительной

интенсивно -

50

Определение РЗЭ в

минералах. С редкоземельными

элементами

в кристаллах связаны некоторые спектроскопические и

оптические

с в о й с т в а кристаллов .

Экспериментальное

определение валентности РЗЭ и

у с т а н о в л е ­

выращенного

кристалла имеет

важное

значение .

В монокристаллических

образцах

циркона при температуре ки ­

пения жидкого а з о т а

методом

ЭПР установлены необычные

в а л е н т н о ­

сти

тербия

тИ+ ,

туллия

Tu

эрбия

Ег 3 +

,

замещающие

в с т р у к ­

туре

циркона позиции циркония

1г

4

+

[ 6 1 - 6 3 ] .

Образование

четырехвалентного

тербия

в цирконе

осуществля ­

е т с я

по

схеме Т і 3 +

+ е

— Ть^+,

причем "дырка"(неспаренный э л е ­

ктрон)

л о к а л и з у е т с я

не

только

на

самом

тербии, но и на

ближай­

ших

атомах

кислорода .

Спектр

ЭПР Tu , изоэлектронного

с

Е г

, почти

аналогичен

спектру

эрбия .

Определение концентрации железа в корунде . Образцы выращен­

ных

кристаллов корунда

и изделия

из

него с различным содержани­

ем железа (от 0,005

до 0,05$)

подвергались

контролю на

содержа ­

ние

железа

по спектрам

парамагнитного

поглощения

С 6 4 ] .

Сопоставление

данных измерений

оптическим и

р а д и о с п е к т р с -

скопическим

методами по определению

железа

в корунде

приведено

ниже.

Концентрация железа в пластинках кристаллов корунда, %

Определяемая

оптическим

Определяемая с

помощью ЭПР

методом

(методом

сравн',ения

с

э т а л о -

ном)

0,005

0,004

0,020

0,021

0,023

0,020

0,033

0,030

0,035

0,032

0,042

0,041

0,048

0,051

0,046

0,048

П р и м е ч а н и е . . В

к а ч е с т в е

эталона

использовался образец

с

концентрацией железа 0,02$: •

Как видно из полученных данных, результаты вполне

с о п о с т а ­

вимы.

Основное достоинство

метода

ЭПР заключается

в

том, что при

достаточной точности

определения

бе з разрушения

образца

он п о ­

з в о л я е т

выбрать

из большой,

предварительно

вырезанной

из

к р и с ­

т а л л а заготовки - пластинки

участок

с требуемой и достаточно

р а в ­

номерно распределенной по ней концентрацией

железа .

Именно

п о э ­

тому

метод ЭПР определения

железа

в корунде

может быть

рекомен ­

дован

для контроля в

процессе изготовления

изделий

из

корунда

с заданным содержанием

ж е л е з а .

Аналогичным способом контролировалось содержание железа

при хлорировании рудного

материала .

Методом ЭПР можно

определять

алюминий,

натрий(калий) в

с и ­

ликатных

минералах,

а

также

атомарный водород Н° в

берилле,

э н -

с г а т и т е ,

спектр

ЭПР которого представляет

собой

четкий

дублет

со сверхтонкой

структурой

порядка

502,55

-

505,40 г с [ 6 5 3 .