При определении содержаний основных породообразующих элементов широко используется сплавление проб с флюсом. Такой подход считается радикальным решением для устранения влияния гетерогенности анализируемого материала. Технологически эта операция осуществляется следующим образом. Материал образца предварительно измельчается, взвешивается и тщательно перемешивается с необходимым количеством подходящего флюса. Смесь помещается в жаропрочный тигель и нагревается до тех пор, пока флюс не расплавится и образец не растворится в нем полностью. В результате этого должен получиться гомогенный расплав, который можно либо отлить в виде стеклообразного диска, либо раздробить, измельчить и использовать насыпку полученного материала в кювету или прессовать таблетку.
Для реализации сплавления необходимы: печь, тигли и формы, флюсы, окислители, несмачивающие агенты,
Выполняемые операции: взвешивание, смешивание образца с флюсом, нагревание в тигле из платинового сплава, окисление нерастворимых фаз, выливание расплава в специальную форму, контролируемое охлаждение, формирование стеклообразного диска или измельчение и прессование таблетки.
Важные параметры для качественного сплавления: температура, время нагрева, качание или встряхивание тигля, количество шагов, время затвердевания.
Флюсы
Форма и размер частиц флюса могут варьироваться в зависимости от методов производства (например, его частицы могут иметь случайную или сферическую формы, или это может быть мелкодисперсный порошок). Их можно дозировать с необходимой точностью. Различные смеси (LiT/LiM) поставляются в готовом для применения виде в различных формах. Они также могут содержать определённый объём окислителей и не смачивающих агентов. Они предлагаются в трёх классах чистоты: стандартные, чистые и ультрачистые.
Тетраборат лития (LiT)
Формула Li2B4O7, температура плавления 930 °C, классифицируется как «кислый».
Обычно используется для более высоких концентраций основных оксидов, в частности для образцов, с большим содержанием известняка. Этот флюс не подходит для сильнокислых образцов. Обычно применяется для сульфата меди, образцов с большим содержанием CaO или MgO. Рекомендуется использовать для основных оксидов (1:3), алюмосиликатов (1:6), сырья для производства цемента (1:5), магнезита (1:6), боксита (1:8), титанового шлака и ильменитового песка (1:12). медных концентратов (1:20), хромитов (1:40).
Примеры флюсов:
Тетраборат лития 100% X-illuminas® Flux, 1 кг
LiT 100% + 0.5% LiBr X-illuminas® Flux, 1 кг
LiT 100% + 0.5% LiI X-illuminas® Flux, 1 кг
Метаборат лития (LiM)
Формула LiBO2, температура плавления 845 °C, легко реагирует с кислыми образцами и поэтому называется «основным» флюсом. Рекомендуется использовать для основных оксидов (1:6), диоксида кремния (1:6), песка (1:6), глины (1:6), стекла-шпинели (1:6), сульфатов (1:8), фосфатов (1:6).
Примеры флюсов:
Метаборат лития 100% X-illuminas® Flux, 1 кг
LiM 100% + 0.5% LiBr X-illuminas® Flux, 1 кг
LiM 100% + 0.5% LiI X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь Тетра и Метабората лития 50/50
Температура плавления 870 °C, рекомендуется использовать для силикатов (1:8), карбонатных продуктов (доломиты, магнезиты, 1:6), железных руд (1:10), шлаков (1:6).
Примеры флюсов:
Смесь 50/50 (LiT 50% : LiM 50%) + 0.5% LiBr X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь 50/50 (LiT 50% : LiM 50%) + 0.5% LiI X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь 50/50 (LiT 50% : LiM 50%) X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь Тетра и Метабората лития 67/33
Температура плавления 875 °C, рекомендуется использовать для алюмосиликатов (1:8), карбонатных огнеупоров (1:8).
Примеры флюсов:
Смесь 67/33 (LiT 67% : LiM 33%) + 0.5% LiBr X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь 67/33 (LiT 67% : LiM 33%) + 0.5% LiI X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь 67/33 (LiT 67% : LiM 33%) X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь Тетра и Метабората лития 12/22
Температура плавления 860 °C, рекомендуется использовать для железных руд (1:10), ферросплавов (1:20), алюминиевых руд с большим содержанием диоксида кремния (1:8), сульфидов (1:12).
Примеры флюсов:
Смесь 12/22 (LiT 35.3% : LiM 64.7%) + 0.5% LiBr X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь 12/22 (LiT 35.3% : LiM 64.7%) + 0.5% LiI X-illuminas® Flux, 1 кг
Смесь 12/22 (LiT 35.3% : LiM 64.7%) X-illuminas® Flux, 1 кг
Окисление нерастворимых фаз
Сульфиды, металлы и оксиды переходных металлов, например, Cu2O должны быть окислены до начала плавления. Окисление нерастворимых фаз проводят при температуре ниже точки плавления флюса. Оно может быть выполнено с использованием одного или нескольких окислителей. Если используется смесь с несколькими соединениями, окисление должно проводиться в процедуре многократного нагрева при оптимальной температуре реакции для каждого окислителя. Перегрев некоторых компонентов приведет к быстрой реакции без взаимодействия с материалом образца. При выборе типа окислителя следует учитывать возможность загрязнения материала образца.
Твёрдые окислители, обычно используемые при сплавлении образцов для РФА:
LiNO3, NaNO3, Sr(NO3)2, Li2CO3, Na2CO3, H4N203, BaO2, KIO3, Na2O2, V2O5, и т.д.
Несмачивающие или антисмачивающие агенты
Несмачивающие агенты используются для облегчения удаления расплава из литейной тарелки и улучшения формы расплава. Обычно это галогены, такие как йод, бром и фтор (Nal, LiBr, NH4I, Lil). Они необходимы в небольших количествах (несколько мг). Их можно добавлять в виде твёрдых веществ (гранулы, таблетки) или в виде раствора после дозирования образца и флюса. Если добавку применяют в виде раствора, следует использовать дистиллированную воду, чтобы избежать привнесения примесей. Для LiBr часто используют раствор, приготовленный с использованием 250 г/л. Кроме этого, некоторые агенты (например, LiF) можно использовать для изменения вязкости расплава и улучшения его литья в форму. Поскольку добавка несмачивающих агентов позволяет легче извлекать расплав и предотвращать его прилипание, эта процедура увеличивает срок службы литейных форм. Некоторые из несмачивающих агентов могут вступать в реакцию с материалом образца и создавать летучие соединения, которые будут потеряны для анализа. Например, LiBr может реагировать с Cu, присутствующей в образце.
