Определение средних содержаний элементов в руде методом среднего арифметического

Лабораторная работа №6

Определение атомных и весовых количеств элементов. Перевод атомных количеств в весовые проценты. Расчет средних содержаний.

Задание 1. Определение содержания элементов в пробах.

Даны количественные содержания основных оксидов по результатам силикатного анализа кварцевых порфиров месторождения «Молодежного», Оренбургская область (таблица 2). Необходимо определить, сколько каждого элемента (в весовых процентах) находится в отдельных пробах.

Пересчитать весовые проценты оксидов SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, TiO2, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5, SO3 на весовые проценты элементов, с составлением таблицы, используя нижеприведенный порядок расчетов.

Взять данные по атомной массе элементов из периодической таблицы Д.И.Менделева или из таблицы 1.

Таблица 1. Атомные массы элементов и их оксидов, расчетные коэффициенты элементов (К)

Элементы О Si Al Fe Ti Mn Mg Ca Na K P
Атомные массы
Оксиды SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 TiO2 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5
Молекулярные массы                      
Элементы О Si Al Fe Ti Mn Mg Ca Na K P
Расчетный коэффициент К элементов                      

 

Рассчитать молекулярную массу каждого оксида. Результаты записать в таблицу 1.

По соотношениям молекулярного веса оксида и атомной массы элемента (металла), входящего в его состав, рассчитываем концентрацию элемента в оксидах во всех пробах в весовых процентах, исходя из пропорции:

Приводим пример расчета для оксида кремния SiO2 в пробе 15.

Атомная масса О = 16;

Атомная масса Si = 28;

Рассчитываем молекулярную массу оксида кремния (в у.е.): SiO2 = 28 + 16×2 = 60;

содержание SiO2 в вес.% по пробе 15 из таблицы 2 = 70.4%.

 

Составляем пропорцию:

60 SiO2 – 70,4% SiO2

28 Si – Х% Si,

где Х – искомая величина, т.е., содержание Si в SiO2 в вес.% в исследуемом образце кварцевых порфиров месторождения «Молодежного».

 

 

В приведенном расчете множитель 28/60 представляет собой частное от деления атомного веса определяемого элемента (в данном случае Si) на молекулярный вес оксида SiO2. Этот множитель остается постоянным применительно к любому значению содержания SiO2 в весовых %.

Вышеприведенная схема определения весовых количеств элемента с использованием атомных количеств применима к расчету содержаний любого элемента в весовых процентах по процентному содержанию его оксида. Поэтому нет необходимости в каждом конкретном случае составлять вышеприведенную пропорцию и решать ее. Следует принять отношение атомного веса элемента к его молекулярному весу за своего рода константу, расчетный коэффициент К, для использования при определении процентного

содержания элементов по содержанию их оксидов в весовых процентах.

Определяем расчетный коэффициент К для каждого элемента по формуле, включающий в числители атомный вес элемента А, в знаменателе - молекулярный вес оксида:

 

Результаты расчетов коэффициентов К для каждого элемента вносим в таблицу 1, составляемую по нижеприведенной форме.

Таблица 2. Данные химического анализа кварцевых порфиритов

месторождения «Молодежное»

 

Используя данные таблицы 2 производим расчеты по определению содержания элементов в весовых процентах в каждой пробе (15-46). Для этого содержание оксида в весовых процентах (таблица 2) умножаем на расчетный коэффициент. Полученные данные заносим в таблицу 3.

Например К для SiO2 равен: 28/60 = 0,74.

Тогда содержание Si в SiO2 в вес.% в исследуемом образце кварцевых порфиров месторождения «Молодежного» равно: 70,4 · 0,74 = 33,09 (вес.%)

 

Таблица 3. Содержание элементов в кварцевых порфиритах месторождения «Молодежное»

Элементы   Номера проб О Si Al Fe Ti Mn Mg Ca Na K P
                     
                     
…                      

 

Задание 2

Определение средних содержаний элементов в руде методом среднего арифметического.

Среднее арифметическое содержание рассчитываем по формуле, и результаты вычислений заносим в таблицу 4:

где Хi - содержание элемента в конкретной пробе, n – количество проб.

Таблица 4. Среднее содержание элементов в оксидах кварцевых порфиритов месторождения «Молодежное»

 

Среднее содержание элементов в кварцевых порфиритах (в вес %)
Si Ti Al Fe3+ Fe2+ Mn Mg Ca Na K P
                       
Кларки металлов в земной коре (вписать из таблицы)
                     

 

Записать следующие выводы:

1. Какой элемент/ы (металл/ы) преобладает в руде данного месторождения?

2. Какой металл/ы находится в дефиците, является редким?

3. По каким металлам данное месторождение может считаться богатым? (Для ответа на этот вопрос сравните среднее содержание редкого элемента с его кларком в земной коре).

4. Есть ли смысл добывать редкий металл в данном месторождении? (для ответа на этот вопрос сравните среднее содержание редкого элемента с его кларком в земной коре).