Установление процедуры определения массовой концентрации фторидионов для проб растворов ЦЭМ АО «Уралэлектромедь»

1. Установление процедуры определения массовой концентрации фторид-ионов для проб растворов ЦЭМ АО «Уралэлектромедь»

Стажировка молодых специалистов
Установление процедуры
определения массовой
концентрации фторидионов для проб растворов
ЦЭМ АО «Уралэлектромедь»
Москвина Екатерина Анатольевна
Лаборант химического анализа
ОХМА ЦЛ
20.06.2025
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено

2. Актуальность

Проводится техническое перевооружение ЦЭМ. Планируется установка нового
оборудования - системы вихревого электролиза с анодами из нержавеющей стали с
нанесенным слоем благородных металлов
Содержание фторид-ионов в растворах ЦЭМ оказывает существенное влияние на срок
эксплуатации анодов
Необходимо внедрение в лабораторную практику ЦЛ надежной методики измерения
массовой концентрации фторид-ионов в растворах ЦЭМ
Необходимо обеспечить производство достоверными результатами содержания фторидионов в растворах ЦЭМ АО «Уралэлектромедь»
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
2

3. Цель работы Установление процедуры определения массовой концентрации фторид-ионов для проб растворов ЦЭМ АО «Уралэлектромедь»

методом прямой потенциометрии с применением метода добавок
Задачи
01
Изучить принцип работы иономера Эксперт-001 с применением фторид-селективного
электрода ЭЛИТ-221F и хлорид-серебряного электрода
02
03
04
Разработать процедуру определения массовой концентрации фторид-ионов в растворах
ЦЭМ методом прямой потенциометрии с применением метода добавок
Выполнить экспериментальные измерения массовой концентрации фторид-ионов,
оценить точность и повторяемость результатов
Рассчитать экономический эффект от внедряемого метода
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
3

4. Процедура выполнения анализа

Подготовка к анализу
Исходные технологические
растворы ЦЭМ
Пробоподготовка
Технологические растворы
ЦЭМ после подготовки проб
Измерение потенциала
Выполнение измерений в
электрохимической ячейке
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
4

5. Экспериментальные данные для расчета общего объема пробоподготовки Vx

Таблица 1
№ пробы
Наименование
пробы
Параллельные
определения
16-31 1379
Раствор
передаточный
ЦЭМ
1
к
2
к
1
к
2
к
1
к
2
к
1
к
2
к
16-31-1772
16-31-1321
16-31-1832
Раствор
маточный НО
чернового
цикла
Раствор
маточный НО
чистового
цикла
Раствор
обезмеженный
2 стадии НО
Объем
аликвоты Va,
см3
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
Объем
Трилона Б,
см3
7
7
7
7
6
6
6
6
11
11
11
11
6
6
6
6
Объем NaOH,
см3
5,6
5,6
5,6
5,6
5,0
5,0
5,0
5,0
6,9
6,9
6,5
6,5
4,0
4,0
4,0
4,0
Объем
добавки,
Vд, см3
1
1
1
1
1
1
1
1
Общий объем
пробоподготовки
Vх, см3
22,6
23,6
22,6
23,6
21,0
22,0
21,0
22,0
27,9
28,9
27,5
28,5
20,0
21,0
20,0
21,0
Примечание
к - проба с двумя добавками
НО – никелевое отделение
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
5

6. Результаты измерений исходного раствора и раствора с добавкой

Таблица 2
№ пробы
Наименование пробы
16-31- 1379
Раствор передаточный
ЦЭМ
16-31-1772
Раствор маточный НО
чернового цикла
16-31-1321
Раствор маточный НО
чистового цикла
16-31-1832
Раствор обезмеженный
2 стадии НО
Параллельные
определения
ЭДС
исходного
раствора, эВ
ЭДС исходного
раствора с
добавкой, эВ
1
2
1
2
1
2
1
2
281,8
279,9
388,3
390,1
383,8
382,7
377,8
377,9
298,3
297,6
415,1
415,7
408,1
407,9
411,4
411,5
Концентрация
фторид-ионов в
анализируемом
растворе, мг/дм3
0,045
0,041
4,566
4,904
4,068
3,901
3,280
3,280
Массовая
концентрация
фторид-иона
ഥ
Х, мг/дм3
0,98
99,43
110,39
65,60
Примечание
НО – никелевое отделение
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
6

7. Вывод конечной формулы для расчета

EX= E0 – 0,059 lgCX
(1)
E(X+Д) = E0 – 0,059 lgC(X+Д)
(2)
С(х+д) =
(Vx ∙Cx +Vд ∙Cд )
(Vx +Vд )
(Vx∙Cx+Vд∙Сд)
(3)
Е(х+д) − Ех = −0.059 ∙ lg ((Vx+Vд)∙Cx)
(4)
Е(х+д) − Ех = ∆Е
(5)
(Vx∙Cx+Vд∙Сд)
ΔE
lg ((Vx+Vд)∙Cx) = 0,059∙1000
(6)
где 1000 – пересчет мВ в В.
(Vд ·Сд)
Cx =
((Vx+Vд))
Vx
(10a − Vx+Vд)
, моль/дм3
(13)
где
Cx – концентрация фторид-ионов в анализируемом
растворе, после пробоподготовки, моль/дм3;
Vx – объем анализируемого раствора после
пробоподготовки, дм3;
Cд – концентрация фторид-ионов в стандартном
растворе, моль/дм3;
Vд – объем стандартного раствора (добавки), дм3;
10а – вынесение степени (8) из-под десятичного
логарифма (6).
ΔE
(Vx∙Cx+Vд∙Сд)
(
)
= 10 0,059∙1000
((Vx+Vд)∙Cx)
ΔE
a = 0,059∙1000
(7)
(8)
Vx ∙ Cx + Vд ∙ Cд = 10а ∙ (Vx + Vд) ∙ Cx
(9)
Vд ∙ Cд = 10а ∙ Vx ∙ Cx + 10а ∙ Vд ∙ Cx − Vx ∙ Cx
(10)
Vд ∙ Cд = Cx ∙ (10а ∙ (Vx + Vд ) − Vx )
(11)
(Vд·Сд)
Cx = (10a (Vx+Vд)−Vx)
С ∙Vx ∙10∙19000
, мг/дм3
Va
Х= х
(14)
где
Х –массовая концентрация фторида в исходной пробе,
мг/дм3;
Va – аликвота, разбавленного раствора, взятого для
анализа, дм3;
10 – коэффициент разбавления исходного раствора;
19000 – молярная масса фторид-иона, мг/моль.
(12)
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
7

8. Контроль качества результатов испытаний

Таблица 3
№ пробы
Среднее
Наименование Параллельные
значение
пробы
определения
ഥ
Х, мг/дм3
16-31-1379
Раствор
передаточный
ЦЭМ
16-31-1772
16-31-1321
16-31-1832
Раствор
маточный НО
чернового
цикла
Раствор
маточный НО
чистового
цикла
Раствор
обезмеженный
2 стадии НО
1
2
к1
к2
1
2
к1
к2
1
2
к1
к2
1
2
к1
К2
Добавка
Разница между
параллельными
определениями,
мг/дм3
Предел
повторяемости,
10% отн. от ഥ
Х
Введено,
СF , мг/дм3
Найдено,
СFx , мг/дм3
0,98
-
-
0,09
Удовлетворительно
0,09 ˂ 0,10
-
1,00
0,94
-
-
99,43
-
-
7,08
Удовлетворительно
7,08 < 9,94
-
190,00
184,27
-
-
110,39
-
-
6,21
Удовлетворительно
6,21 ˂ 11,04
-
190,00
186,45
-
-
65,60
-
-
0,00
Удовлетворительно
0,00 ˂ 6,56
-
190,00
186,53
-
-
Примечание
к - проба с двумя добавками
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
8

9. Экономический эффект

Таблица 4
Затраты на 1 год с учетом
не проведения анализа,
руб.
Затраты на 1 год с
учетом проведения
анализа 1 раз в неделю,
руб.
-
30 316
Замена анода
500 921
500 921
Незапланированная замена анода
500 921
-
Поверка оборудования:
- иономер лабораторный Эксперт -001;
- фторид-селективного электрода ЭЛИТ-221F;
- электрод сравнения ЭСР-10101-3,5
11 427
11 427
1 013 269
542 664
Наименование
Затраты на проведения анализа
Итого
Экономический эффект
~ 471 000 рублей
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
9

10. Этапы внедрения методики для определения массовой концентрации фторид-ионов в растворах ЦЭМ

Апрель-май 2025
Июнь 2025
Июль 2025
Август 2025
Сентябрь 2025
Установление
процедуры анализа
Создание
технического
задания …
Набор
статистических
данных
Расчет
метрологических
характеристик
методики
Внедрение методики
в лабораторную
практику ОХМА ЦЛ
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
10

11. Выводы

Таблица 5
№ пробы
Название пробы
16-31 1379
16-31-1414
16-31-1560
16-31-1581
16-31-1618
16-31-1772
16-31-1321
16-31-1832
Раствор передаточный ЦЭМ
Раствор передаточный ЦЭМ
Раствор передаточный ЦЭМ
Раствор передаточный ЦЭМ
Раствор передаточный ЦЭМ
Раствор маточный НО чернового цикла
Раствор маточный НО чистового цикла
Раствор обезмеженный 2 стадии НО
Массовая концентрация фторид-ионов в растворе пробы,
мг/дм3
при k = 2, p = 95,45 %
0,98 ± 0,23
0,88 ± 0,23
0,74 ± 0,23
0,62 ± 0,23
1,47 ± 0,23
99,43 ± 12,18
110,39 ± 16,18
65,60 ± 12,18
01
Контроль качества анализа выполнялся
методом добавки; добавка воспроизвелась,
это говорит о достоверности методики
03
Для оценки точности была рассчитана
расширенная неопределенность результатов
измерений
02
Оценка предела повторяемости методики
удовлетворительная
04
Экономия составит от 471 000 рублей в год
для одного анода при внедрении методики
Любое несанкционированное копирование, раскрытие или распространение материалов,
содержащихся в данном документе (или приложениях к нему), строго запрещено
11

12. Установление процедуры определения массовой концентрации фторид-ионов для проб растворов ЦЭМ АО «Уралэлектромедь»

English Русский Rules