ВВЕДЕНИЕ 8
1 Литературный обзор 10
1.1 Производство алюминия методом электролиза 10
1.1.1 Производство глинозема 10
1.1.2 Подготовка электролита 12
1.1.3 Производство технического алюминия 12
1.2 Порошковая дифракция 13
1.2.1 Описание порошковой дифракции 14
1.2.2 Качественный фазовый анализ 14
1.2.3 Метод Ритвельда 15
1.2.4 Количественный анализ методом Ритвельда 16
2 Методическая часть 23
2.1 Описание программы TOPAS 23
2.1.1 Структура INP файла 25
2.1.2 Особенности работы с уточняемыми параметрами в программе
TOPAS 28
2.2 Описание оболочки TopasShell для создания шаблонов параметров для
программы TOPAS 30
2.2.1 Создание шаблона из набора CIF-файлов 30
2.2.2 Загрузка шаблона в программе TopasShell 32
2.2.3 Подготовка INP-файлов при помощи программы TopasShell 33
2.2.4 Методика запуска созданных INP файлов в программе TOPAS .... 34
2.2.5 Обработка результатов 34
3 Экспериментальная часть 36
3.1 Задача определения КО электролитов в производстве алюминия 36
3.2 Описание используемого комплекта ОСО 39
3.3 Исходные данные для полнопрофильного уточнения по методу
Ритвельда 41
3.4 Определение границ варьирования параметров в образцах электролитов 47
3.5 Описание методики подготовки шаблона с уточняемыми параметрами 49
3.6 Использование данных рентгенофлуоресцентного анализа для
уточнения КО 53
3.7 Результаты апробации предложенной методики анализа электролитов 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 63
В данный момент в заводских лабораториях широко применяются современные приборы для определения физико-химических характеристик промышленных образцов. Нынешние рентгеновские спектрометры позволяют оперативно и с высокой точностью определять химический состав, а порошковые дифрактометры помогают в течение нескольких минут получить фазовый состав образца. Однако для обеспечения высокой точности анализа на таких приборах необходимо использовать аттестованные стандартные образцы состава. Калибровка по таким образцам повышает точность анализа на порядок.
Но для высокой точности ренетгенофазового анализа нужно учитывать факторы, которые часто не могут быть отражены через стандартные образцы, например, усиление текстуры или наличие дефектов решетки в каждом новом образце. Для преодоления этих трудностей может использоваться метод Ритвельда, метод полнопрофильной оптимизации параметров образца на основе дифрактограммы этого образца. Если параметров относительно немного, то этот метод даёт очень хорошие результаты. Но если производится анализ сложного по составу и дефектности образца, то тогда уже требуется дополнительно настраивать саму процедуру уточнения метода Ритвельда. Анализ фазового состава образцов электролитов алюминиевого производства является сложной задачей, так как они содержат порядка 10 кристаллических фаз.
Целью данной работы является увеличение точности бесстандартного определения криолитового отношения (КО) образцов алюминиевых электролитов из данных порошковой дифракции путем разработки шаблона уточняемых параметров для уточнения по методу Ритвельда.
Задачи работы:
- изучить реальный фазовый состав и точность существующих методов анализа электролитов;
- создать шаблон уточняемых параметров на основе набора из 47 отраслевых стандартных образцов (ОСО) электролитов алюминиевого производства;
- испытать разработанный шаблон на наборе ОСО и рассчитать полученную точность;
- оценить увеличение точности после корректировки результатов КРФА по данным рентгеноспектрального химического анализа.
1. Создан шаблон уточняемых параметров для набора отраслевых стандартных образцов (ОСО) электролитов алюминиевого производства.
2. При помощи разработанного шаблона проведен КРФА комплекта проб промышленного электролита, состоящего из 47 отраслевых стандартных образцов электролита с аттестованным составом. Показано, что СКО составляет 0,033 ед. КО, а время анализа одного образца - не более 1 мин. Это удовлетворяет производственным требованиям и данный метод может быть использован на алюминиевых заводах для автоматизированного технологического контроля состава электролита.
3. Показано, что применение корректировки результатов КРФА по данным рентгеноспектрального химического анализа может дополнительно увеличить точность полнопрофильного КРФА.
