Šiuo metu aš dirbu chemiku-laborantu. Nes mano chemikė laborantė atostogauja. O ji, tikras kakulis, paliko gana didelį bardaką ir per skubėjima nenurodė, kad daug tyrimu dar nepadaryta. Tai dirbu stipriai ir nervai nelaiko ką nors kurti šiems puslapiams. Bet va parašyti apie darbą galiu biški. Šiaip, norėjau panašiai rašyti į wikipediją, bet poto nusviro rankos. Ten reikia gražiai viską parašyti, su nuorodom. O iš kur tos nuorodos, kad fire assay arba “bandymas ugnim” naudojamas šimtus metų, tačiau aprašomas tik keliose knygose ir šiaip, yra kaip burtininkavimas su moksliniu pagrindu.

Todėl va jums iliustruotas fire assay for dummies:

Bandymas ugnimi tai metalurginis procesas arba paprasta neorganinė chemija ir fizika aukštoje temperatūroje. Dažniausiai tiriam auto katalizatorius, todėl ir paaiškinsiu šią chemiją. Poto gal kas kur supranta Lietuvių kalbą, išvers sapaliones į bendrinę kalbą ir įdės į darbo puslapius.
Tai autokatalikai tai gana įvairi aukštatemperatūrinė keramika kurios paviršius padengtas įvairiais junginiais, tame tarpe ir brangių metalų Pd, Pt, Rh ir k.t. Paladis dalinai būna oksido pavidale, o šio metalo oksidas specifinis- jis atsparus rūgštim. Todėl norint ištirti kiekybiškai, kiek % metalo yra katalizatoriaus masėje, reikia katalizatorių chemiškai suskaidyti. Galima tirpinti labai piktoje HF rūgštyje, bet tai žiauru. Todėl naudojamas fire assay- ugnies procesas.
Katalizatorius sumalamas. Reikia sumalti smulkiai, iki pudros, kad praeitu per 100μm tinkliuką. Eksperimentui reikia apie 10g medžiagos, bet gerosios medžiagos pasiskirsčiusios netolygiai, todėl yra visa eilė procedūrų, kurios aprašo teisingą medžiagos pavyzdžio paėmimą. Šiaip, 90% laboratorijos klaidų būten ir yra neteisingame pavyzduko paėmime.
Taigi, teisingai paimtus miltukus maišome su fliusu. Fliusas (iš vokiečių kalbos kogero- takus?) tai borakso, smėlio, sodos, anglies (grafito ir kokso pavidale) mišinukas + pernešimo metalas. Aišku visos medžiagos švarios. Kadangi brangių metalų ten vos vos, išgautą metalą nesugrabaliosi. Todėl naudojamas metalas nešėjas- bet koks kontroliuojamas, kiek kilmingesnis metalas. Galima būtų naudoti kokį auksą, bet jis rupužė kiek brangus. Sidabras biški per žemos temperatūros- prie paladžio platinos temperatūrų jis pradeda stipriai garuoti. Todėl naudojamas arba varis arba nikelis.
Aš naudoju varį, nes jo darbinė temperatūra mažesnė ir ji lengviau apdoroti. Kai kurios laboratorijos naudoja nikelį- jis daugiau sugeria kilmingų metalų. Bet jo tolimesnis tyrimas labai komplikuotas- reikia turėti kibirštinį spektrometrą (jis kainuoja daug) arba užsiknisti su tirpinimu.

Taigi sumaišom katalizatorių su vario pagrindo fliusu:

Ten centre matosi mažas vario gabaliukas. Tai kaip “sėkla”, ji padeda variui susirinkti į vieną vietą. Nors veikia ir be jos.
Dabar šis tigliukas pašaunamas į krosnį ir kaitinamas palaipsniui nuo 1000 iki maždaug 1300°C. Tiksli temperatūra ir jos pokyčių grafikas yra paslaptis. Šio proceso metu, vienu momentu susiformuoja apsauginis stiklo sluoksnis, kitu metu redukuojasi metalai, kitu metu susiformuoja kai kurie oksidai. Dar kitu metu lengvai reaguojantys metalai susijungia su šlaku ir net dalinai išgaruoja. Žodžiu- ten vyksta begalės procesų, kurių metų gerybes susikaupia nešančiam metale, blogybės patenka į šlaką-stiklą.

Nuotraukoje blogai matosi, bet tas žalsvas stiklas gaunasi permatomas. Ten dugne matosi vario gabaliukas. Stiklo spalva gaunasi nuo visokių lengvesnių metalų- švinas duoda skaidrumo, geležis – nikelis žalsvumo. Kobaltas- mėlynumo ir panašiai. Čia tas pats kaip lydant spalvotą stiklą ar keramikos glazūras.
Pats molinis indelis irgi kiek aptirpo.

Vazonėlį sudaužom ir išlupam vario gabaliuką. Ta raudona spalva tai nuo nedidelio kiekio vario kuris nesutekėjo į pagrindinį lašą. Ten teoriškai gali pasislėpti kilmingi metalai, bet praktiškai ten nieko nėra. Tačiau reikia stengtis taip burtininkauti, kad ta raudona dėmė būtų minimali. Šiaip, pagal šias spalvas jau galima pasakyti apie pradines medžiagas. Iš akies galima atpažinti kur katalizatoriai, kur filtrai, o kur kažkokia velniava ar niekalas.

Išlupam vario gabaliuką. Ji mechaniškai- su plaktuku nuvalom. Jokios chemijos. Ir jis gaunasi toks kaip nuotraukoje. Kartais būna oksidų luobelė. Bet ją paliekam. Tas tamsesnis rutuliukas tai zona apačioje, kur pakliuvo ir negalėjo ištrukti dujos.
Dabar, šiame vario gabalėlyje susikaupė visi kilmingi metalai. Šiaip, šiuo momentu, fire assay kaip ir baigėsi. Dabar jau kitais metodais reikia nustatyti Pd/Pt/Rh koncentraciją šiame metaliukyje. Iškarto pasakau, čia XRF netinka- per maža koncentracija. Stacionarūs XRF ir dar perlydimas centrifūgoje, naudojama laboratorijose, bet tai ekstrymas.

Todėl vario gabaliukus sudedam į indelius, papildom svorį variu iki standartinio naudojamo etalone ir tirpinam aqua regia. Kai tirpsta varis, jis pakeliui “ištirpina” ir kitus metalus. Nes tokį metalą kaip Rh užsiknisi kol ištirpinsi. Bet lydinyje šie metalai puikiai tirpsta.

Kai viskas ištirpsta, tirpalas praskiedžias iki matavimo kolbos tūrio. Dabar šitą skysti sumaitinam į ICP spektraskopą kur lyginam su pirktiniais standartais. Mažose kolbikėse standartizuoti tirpalai, o didelėje kolboje tiriamos katalizatoriaus tirpaliukas. Tai pusės litro kolba. Geltonas skystis šalia tai kitoks tyrimas, ten be vario viskas. Nes kai pradinė medžiaga grynesnė ar lengvai tirpsta, tai kam varyti per tą varį?
Dar viena įdomybė- ten, kiek giliau, matosi kolba su stikliniu kamščiu. Viduje kaip ir ruda spalva. Ten šlakelis koncentruotos azoto rūšties, ir jį stovėdama ant stalo ỹra ir išsiskiria azoto oksidai- rudos dujos.

Pačiam aparate, medžiaga išpurškiama, ir maža dalis medžiagos nunešama argono dujų iki šios apvijos, kur normalaus atmosferos slėgyje dega argono plazma. Ten temperatūra didoka, ir visi junginiai subyra pradžiai į vienišus atomus, poto dar iš jų išplėšiami elektronai. A poto tie elektronai vėl ateina atgal ir viskas pavirsta spalvota liepsna. Tą liepsną ir analizuoja didelis agregatas. Liepsnos spalva lyginama su etalonais ir kompas skaičiuoja ppmus.

Jei kam įdomu- toje kolboje būna apie 50 000 ppm vario ir nuo vieno dviejų iki 80ppm kilmingų metalų. Jei būna daugiau, tenka skiesti tirpalus. Vario gabaliuko svoris apie 25g. Tirpalas- beveik gryna rūgštis. Apie 200ml A.R, šlakelis grynos HCl ir kiek vandens.

O štai atliekos:

Atliekos visiškai nepavojingos gamtai- tai inertiškas spalvotas stiklas. Tik blogai atkaitintas, tai skylinėja. Tačiau net šitą stiklą mes surenkam ir išvežam perdirbimui. Kartu su tigliukais- vazonėliais. Tik mūsų senutė valytoja bovijasi tais vazonėliais ir stikliukais- daro visokius alpinariumus.
Šalia matosi mūsų ATA elektros plytelių kolekcija. Seniau mes jas išmesdavom, o dabar nutarėm kabinti- bus meninė instaliacija. Krosnys paprasčiausiai surudija ir sugenda termoreguliatorius. Ir visiškai nesvarbu- ar brangi krosnelė ar pigi. Žymiai pigiau naudoti pigias krosneles už 40Lt nei nupirti geresnę už kelis šimtus. Net “tikra laboratorinė” krosnis miršta kai ant jos ilgai paverdi A.R. tirpaliuką. 🙂
Beja siūlau biznį- visos tos krosnelės su garantija ir jų garantinis laikotarpis nesibaigė. Gal kas norit užknisti senukus? 😛