2. Традиционные способы атомно-эмиссионного спектрального анализа порошков

Аналитический сигнал в атомно-эмиссионном спектральном анализе (АЭСА) формируется в результате сложного многостадийного преобразования исходного материала пробы в источнике возбуждения спектров (ИВС). Основными стадиями этого процесса являются: испарение и массоперенос, диссоциация молекул, атомизация элементов, ионизация атомов, возбуждение атомов и ионов, излучение спектральных линий возбужденными частицами и реабсорбция (самопоглощение) излучения [32, 33]. Кроме того, возможно взаимодействие компонентов пробы со специально вводимыми термо- химическими агентами или составляющими окружающей атмосферы [34]. Например, при наличии окислителя (в первую очередь - в случае воздушной среды для источника возбуждения спектров) на скорость поступления паров элементов в зону действия разряда существенное влияние оказывают окислительные реакции [35].

Из-за сложности протекающих многостадийных процессов значение аналитического сигнала, информационные и метрологические характеристики методик анализа во многом зависят от способа ввода пробы в источник возбуждения спектров, условий взаимодействия плазмы разряда с пробой и агрегатного состояния пробы. Рассмотрим традиционные способы атомно-эмиссионного спектрального анализа порошков и оценим возможности, достоинства и недостатки их применения для определения элементного состава ферросплавов.

При анализе материалов ферросплавного производства необходимо с высокой точностью (табл. В.1 и В.2) проводить определение содержания основных (матричных) элементов (десятки массовых процентов), т.к. это одна из важнейших характеристик качества ферросплавов, а также показатель степени извлечения ряда элементов из сырья. Кроме этого, при установлении качества ферросплавов необходимо определять содержания сопутствующих элементов (от десятых долей до нескольких массовых процентов) и примесей (от десятитысячных долей до десятых массовых процентов).

К методическим затруднениям при анализе ферросплавов следует отнести отсутствие в их составе элементов с постоянным содержанием, которые можно было бы использовать в качестве внутреннего стандарта, разнообразный фазовый состав (табл. 2.1), достаточно насыщенный линиями эмиссионный спектр (в первую очередь - спектральные линии железа) и реабсорбцию спектральных линий матричных элементов. В этих условиях, как правило, не удается подобрать условия ввода проб в разряд, источник возбуждения спектров и его операционные условия, одновременно оптимальные для определения матричных и сопутствующих элементов, а также примесей [8].

Таблица 2.1
Фазовый состав некоторых ферросплавов [36]

Ферросплав	Фазовый состав
Ферросилиций-20	Силициды железа (Fe3Si, Fe5Si3), нитрид железа (Fe4N), кубический карбид кремния (β- SiC)
Ферросилиций-45	Моно- и дисилицид железа (FeSi и α-FeSi2)
Ферросилиций–65, -75, -90	Кремний кристаллический (Si), дисилицид железа (α-FeSi2)
Ферросиликокальций	Дисилициды железа и кальция (α-FeSi2 и CaSi2), моносилициды железа и кальция (FeSi и CaSi), кремний кристаллический (Si), карбид кремния (SiC)
Ферровольфрам	Вольфрам (W), интерметаллид (Fe7W6), комплексный карбид (Fe3W3C), твердый раствор железа в вольфраме, сульфид марганца, кварцевое стекло
Ферромолибден	Твердый раствор железа в молибдене, интерметаллиды (Fe7Mo6, FeMo, Fe3Mo, Fe1.7Mo), сульфид марганца, кремнезем.
Ферросиликохром	Дисилициды железа и хрома (FeSi2, CrSi2), моносилицид железа (FeSi), кремний кристаллический (Si), карбид кремния (α- SiC)
Феррохром низкоуглеродистый	Твердый раствор железа в хроме, интерметаллид (FeCr), нитриды хрома (Cr2N, CrN), карбиды хрома (Cr23C6, Cr3C2, Cr7C3)
Феррохром высокоуглеродистый	Комплексный карбид хрома и железа - (Cr,Fe)7C3, карбид хрома (Cr7C3)