Modern technologies for rendering information support to cogeneration steam turbine units in their design and operation stages

Application of modern information technologies in different stages of the lifecycle of cogeneration turbines is considered as one of possible ways for improving their competitiveness. Specific features relating to rendering information support for steam turbine units during the periods of their design and operation, which are the main stages of their life cycle, are presented. Three-dimension modeling, adaptive, and parametric design technologies are applied in the equipment design stages. Information support technologies developed by the authors are applied during the operation stage. Information is integrated by using a product lifecycle management (PLM) system. © 2013 Pleiades Publishing, Ltd

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ, СТРОНЦИЯ И ЦИРКОНИЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫМ МЕТОДОМ ДЛЯ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Quantitative X-ray fluorescence determination of major rock-forming oxides (Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, CaO, TiO2, MnO and Fe2O3) and some microelements (Sr and Zr) was performed in the samples of 143 cm-long sediment core of Lake Baunt (Buryat Republic) by the wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis on the S8 Tiger spectrometer. Calibration curves were obtained by measuring the certified reference materials of the sedimentary rocks. Both analyzed and reference samples were prepared as glass beads by fusion of 110 mg of sample with1.1 g of lithium metaborate. We have used 110 mg mass to ensure the formation of beads with appropriate 10 to 12 mm size across to be measured by the spectrometer with8 mm mask. Rh Kα Compton line was used as a background standard for Sr and Zr determination. The repeatability did not exceed the allowable standard deviation for a wide range of concentrations. Results of major rock-forming oxides determination were compared with the data of spectrophotometry and flame photometry techniques, results of Sr and Zr determination were compared with the data of synchrotron radiation excited X-ray fluorescence technique. All results of the X-ray fluorescence analysis were accepted as satisfactory. Quantitative analysis of each centimeter of Lake Baunt sediment core allowed building first reconstructions of the local environment during the last 7000 years with unique resolution of about 100 years.Keywords: wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis, synchrotron radiation induced X-ray fluorescence analysis, sediments, paleoclimate (Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.003A.A. Amosova, V.M. Chubarov,E.V. Kaneva, Iu.N. MarkovaVinogradov Institute of Geochemistry, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, ul. Favorsky, 1A, Irkutsk, 664033, Russian FederationМетодика, разработанная для количественного рентгенофлуоресцентного анализа малых навесок изверженных горных пород, применена для осадочных горных пород, которые существенно отличаются по химическому и минеральному составу, в частности, могут содержать более 15 % органической составляющей. Градуировочные уравнения были построены с использованием стандартных образцов континентальных рыхлых отложений, речных и морских илов и глин. Были прокалены и сплавлены в форме стеклянных дисков с метаборатом лития 143 образца керна донных отложений континентального озера Баунт (республика Бурятия). Правильность определения основных породообразующих компонентов (Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, CaO, TiO2, MnO, Fe2O3) и некоторых микроэлементов (Sr, Zr) рентгенофлуоресцентным методом оценена сопоставлением полученных результатов с данными анализа методами спектрофотометрии, пламенной фотометрии и рентгенофлуоресцентного анализа с возбуждением синхротронным излучением. Полученные результаты соответствуют требованиям количественного химического анализа. Рентгенофлуоресцентный анализ каждого сантиметра керна донных отложений озера Баунт позволил выявить за последние 7000 лет значительные вариации содержаний элементов, их соотношений и геохимических индексов, важных при палеоклиматических реконструкциях изменений региональных условий окружающей среды.Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ с волновой дисперсией, рентгенофлуоресцентный анализ с возбуждением синхротронным излучением, донные отложения, палеоклиматDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.00

РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ОБРАЗЦОВ МАССОЙ 50 и 110 мг

X-ray fluorescence (XRF) techniques have been developed for the determination of major rock forming elements in small mass 50 and 110 mg of rock samples. In order to remove the influence of particle size and mineralogical composition on the results of the analysis, the samples fusion with lithium tetraborate and lithium metaborate was used. The metrological parameters of the different procedures of the sample preparation with different fluxes and dilution rates were comparable with the parameters of the routine procedure of sample preparation using 500 mg sample mass. The repeatability of the XRF analysis for the certified reference samples of ultramafic, mafic, intermediate and felsic rocks doesn’t exceed the allowable standard deviation for the wide range of contents for all preparation procedures. Certified reference materials of rocks (SDU-1, ST-2, SGD-1, SA-1, GBPg-1, SNS-2, SSn-1, SSV-1, SG-1, SG-2, SG-3, MGL-OShBO and SI-2) were used to obtain the calibration curves. Relative standard deviation for the obtained calibration curves doesn’t exceed the allowed values. The accuracy of the technique was estimated by the comparison of XRF determination results of 10 major rock forming elements with the certified values in CRM MGL-GAS, SGD-2, SKD-1 and SG-4. The relative standard deviation of XRF analysis was 0.4-8.9 % on average, depending on the element, the level of content and the procedure of the sample preparation. It was shown that the developed technique allows us to use the obtained glass beads for further determination of rare earth elements by inductively coupled plasma mass spectrometry analysis.Keywords: X-ray fluorescence analysis, rocks, major rock forming elements(Russian)   DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.009A.A. Amosova1, S.V. Panteeva2, V.V. Tatarinov3, V.M. Chubarov1,A.L. Finkelshtein1 1Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, Irkutsk, Russian Federation2Institute of the Earth’s crust SB RAS, Irkutsk, Russian Federation3Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russian FederationРазработана методика рентгенофлуоресцентного определения основных породообразующих элементов в горных породах из навесок 110 и 50 мг. Рассмотрены способы подготовки образцов горных пород сплавлением с метаборатом, тетраборатом лития и их смесью c добавлением раствора LiBr, обеспечивающие формирование стеклянных дисков размером 10-12 мм, пригодных для измерения на рентгенофлуоресцентном спектрометре S8 Tiger с маской - коллиматором потока флуоресцентного излучения пробы 8 мм. Метрологические характеристики пробоподготовки образцов с различными флюсами и степенями разбавления сопоставимы с характеристиками способа пробоподготовки, оперирующего навеской 500 мг. Оценка воспроизводимости подготовки проб для стандартных образцов горных пород ультраосновного, основного, среднего и кислого состава показала, что предлагаемые способы обеспечивают необходимую точность определения основных породообразующих элементов. Правильность методики подтверждена сравнением результатов рентгенофлуоресцентного определения 10 основных породообразующих элементов в стандартных образцах MGL-GAS, СГД-2, СКД-1 и СГ-4 с аттестованными значениями. Средние квадратические отклонения результатов определений элементов в горных породах для рассмотренных способов подготовки проб не превышают допустимые. Показано, что разработанная методика позволяет использовать полученные излучатели для дальнейшего определения микроэлементов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ, горные породы, основные породообразующие элементы.   DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.009

The Conditions of Opal Formation within the North-Mutnovskaya Volcanic Zone of Kamchatka

The characteristics of formation of the opal mineralization in the host rock within Mutnovskaya volcanic zone were studied. The type of metasomatic rock alteration and its consecutive order were established. The results of study allowed identifying the mineral inclusions in opals, which was linked to the metalliferousness of the Mutnovsky hydrothermal system. Probable mechanism of opals formation within the North Mutnovskaya zone is considered, and its characteristics are compared to those from the opal field Raduzhnoye, Primorye

Sulfides of the Modern Kamchatka Hydrothermal Systems

ABSTRACT Sulfides pyrite, melnikovite-pyrite, marcasite, sphalerite, chalcopyrite, galena, cinnabar, coloradoite, metacinnabar are precipitating at the modern geothermal systems of Kamchatka: Kireunsky, Dvukhyurtochny and Apapel'sky in Central Kamchatka, Vilyuchinsky and Mutnovsky in Southern Kamchatka. Ore deposits are spatially associated with hydrothermal springs. Pyrite is the most common mineral precipitated at the discharge of hydrothermal style. It varies in mode of occurrence, size, inner structure, chemical composition and microstructure. Frequently pyrite occurs as framboids, idiomorphic crystals and their aggregates. By chemical composition, two varieties of pyrite are observed: homogeneous and heterogeneous. Heterogeneity of composition is due to impurities of As, Cu, Sb, Hg and Ag. Au as impurity in pyrite was relieved only in pyrite from Voinovsky hot springs in Southern Kamchatka. Cinnabar is the next most common occurring mineral at the modern hydrothermal systems in Kamchatka. Chalcopyrite, galena, sphalerite and gold are rare minerals. The modern hydrothermal systems in Kamchatka provide the opportunity to study sulfide typomorphism and physico-chemical conditions of the deposition mechanism. We suppose that some of them are the elements of the long-life ore generating hydrothermal systems

The Conditions of Opal Formation within the NorthMutnovskaya Volcanic Zone of Kamchatka

Выявлены параметры образования вмещающих пород опаловой минерализации. Установлены тип метасоматоза измененных пород и его направленность. Выявлены минеральные включения в опалах, указывающие на металлоносность Мутновской гидротермальной системы. Рассмотрен вероятный механизм образования опалов Северо-Мутновской зоны, проведено сопоставление по ряду характеристик с опалами месторождения Радужное, Приморье.The characteristics of formation of the opal mineralization in the host rock within Mutnovskaya volcanic zone were studied. The type of metasomatic rock alteration and its consecutive order were established. The results of study allowed identifying the mineral inclusions in opals, which was linked to the metalliferousness of the Mutnovsky hydrothermal system. Probable mechanism of opals formation within the North Mutnovskaya zone is considered, and its characteristics are compared to those from the opal field Raduzhnoye, Primorye

X-ray fluorescence determination of major rock forming elements in small samples 50 and 110 mg

Разработана методика рентгенофлуоресцентного определения основных породообразующих элементов в горных породах из навесок 110 и 50 мг. Рассмотрены способы подготовки образцов горных пород сплавлением с метаборатом, тетраборатом лития и их смесью c добавлением раствора LiBr, обеспечивающие формирование стеклянных дисков размером 10-12 мм, пригодных для измерения на рентгенофлуоресцентном спектрометре S8 Tiger с маской - коллиматором потока флуоресцентного излучения пробы 8 мм. Метрологические характеристики пробоподготовки образцов с различными флюсами и степенями разбавления сопоставимы с характеристиками способа пробоподготовки, оперирующего навеской 500 мг. Оценка воспроизводимости подготовки проб для стандартных образцов горных пород ультраосновного, основного, среднего и кислого состава показала, что предлагаемые способы обеспечивают необходимую точность определения основных породообразующих элементов. Правильность методики подтверждена сравнением результатов рентгенофлуоресцентного определения 10 основных породообразующих элементов в стандартных образцах MGL-GAS, СГД-2, СКД-1 и СГ-4 с аттестованными значениями. Средние квадратические отклонения результатов определений элементов в горных породах для рассмотренных способов подготовки проб не превышают допустимые. Показано, что разработанная методика позволяет использовать полученные излучатели для дальнейшего определения микроэлементов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.X-ray fluorescence (XRF) techniques have been developed for the determination of major rock forming elements in small mass 50 and 110 mg of rock samples. In order to remove the influence of particle size and mineralogical composition on the results of the analysis, the samples fusion with lithium tetraborate and lithium metaborate was used. The metrological parameters of the different procedures of the sample preparation with different fluxes and dilution rates were comparable with the parameters of the routine procedure of sample preparation using 500 mg sample mass. The repeatability of the XRF analysis for the certified reference samples of ultramafic, mafic, intermediate and felsic rocks doesn’t exceed the allowable standard deviation for the wide range of contents for all preparation procedures. Certified reference materials of rocks (SDU-1, ST-2, SGD-1, SA-1, GBPg-1, SNS-2, SSn-1, SSV-1, SG-1, SG-2, SG-3, MGL-OShBO and SI-2) were used to obtain the calibration curves. Relative standard deviation for the obtained calibration curves doesn’t exceed the allowed values. The accuracy of the technique was estimated by the comparison of XRF determination results of 10 major rock forming elements with the certified values in CRM MGL-GAS, SGD-2, SKD-1 and SG-4. The relative standard deviation of XRF analysis was 0.4-8.9 % on average, depending on the element, the level of content and the procedure of the sample preparation. It was shown that the developed technique allows us to use the obtained glass beads for further determination of rare earth elements by inductively coupled plasma mass spectrometry analysis

CENTRE OF ISOTOPIC AND GEOCHEMICAL RESEARCH (IGC SB RAS): CURRENT STATE OF MICRO- AND MACROANALYSIS

Centre of Isotopic and Geochemical Research based on the Analytical Department of Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS (Irkutsk) performs a wide range of analytical studies to solve mineralogical and petrological, geochemical, prospecting, ecological, paleoclimatic and applied problems. The studies are supported by the modern equipment for electron microprobe, X-ray diffraction, X-ray fluorescence, atomic emission and mass spectrometric (including isotope) analyses, as well as the necessary international certified reference materials (SRM) and a collection of SRM of the natural and technogenic composition of our production

Comparison of sample preparation techniques and matrix effects correction methods for X-ray fluorescence determination of total iron and rock-forming elements in iron ores

Генезис месторождений определяет широкие вариации минерального и химического состава железных руд. При их изучении необходимо определение содержания не только основного рудного элемента (Fe), но также основных породообразующих элементов, особенно тех, присутствие которых влияет на качество получаемого из руды продукта (например, P и Mn). При определении Fe, Mg, Al, Si, P, Ca, Ti и Mn в железных рудах методом волнодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа сопоставлены два распространенных способа подготовки проб: прессование порошковых образцов на подложке из борной кислоты и гомогенизация прокаленного образца сплавлением с тетраборатом лития. Для каждого способа проведены оценки повторяемости измерения интенсивности аналитических линий, получены градуировочные уравнения с использованием стандартных образцов железных руд различных типов, применены два метода коррекции матричных эффектов (теоретический и эмпирический). Образцы железных руд месторождений Коршуновское, Рудногорское и Татьянинское Ангарской рудной провинции (север Иркутской области и юго-восток Красноярского края) были проанализированы аттестованными методиками атомно-абсорбционного и спектрофотометрического анализа, полученные результаты были сопоставлены с результатами рентгенофлуоресцентного анализа. При определении основного рудного элемента (Fe) и некоторых породообразующих элементов (Mg, Al, Si, P) способ сплавления обеспечивает меньшую погрешность, однако при определении Ca, Ti и Mn оба способа могут быть использованы. Выбор способа подготовки проб при волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном анализе железных руд должен проводиться исходя из целесообразности финансовых и трудозатрат и необходимой точности анализа.The genesis of deposits determines wide variations in the mineral and chemical composition of iron ores. It is necessary to determine the content of not only the main ore element (Fe), but also the main rock-forming elements, especially those that affect the quality of the product obtained from the ore (for example, P and Mn). When determining Fe, Mg, Al, Si, P, Ca, Ti, and Mn in iron ores by wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis, two common sample preparation techniques were compared: pressing powder samples on a boric acid substrate and homogenization of calcined sample by fusion with lithium tetraborate. For each method, the repeatability of the measurement of analytical lines was evaluated, calibration equations were constructed using certified reference materials of iron ores of various types and two methods for matrix effects correction (fundamental parameters and empirical intensities) were compared. Iron ores samples from the Korshunovskoye, Rudnogorskoye and Tatyaninskoye deposits of the Angarsk ore province (north of the Irkutsk region and southeast of the Krasnoyarsk Krai) were analyzed by the certified atomic absorption and spectrophotometric techniques, and the results were compared with those obtained by X-ray fluorescence analysis. For the main ore element (Fe) and some rock-forming elements (Mg, Al, Si, P) determination, the fusion technique provided a smaller error, however, both techniques could be used to determine Ca, Ti, and Mn. The choice of the sample preparation technique for wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis of iron ores should be based on the appropriateness of the financial and labor costs and the necessary accuracy of the analysis.Исследования выполнены с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Изотопно-геохимических исследований» ИГХ СО РАН при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований в рамках научного проекта № 18-33-20104.The research was performed using equipment of Isotope-geochemical research joint use center of` the Siberian Branch of Russian Academy of Sciences’ and funded by Russian Foundation for Fundamental Research according to the research project № 18-33-20104

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДИК РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА АРХЕОЛОГИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ ИЗ МАЛЫХ НАВЕСОК

Wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis (WDXRF) and total-reflection X-ray fluorescence (TXRF) analysis were applied to study the elemental composition of the Late Neolithic ancient ceramics collected at the Popovsky Lug burial site (Kachug, Upper Lena river, Russia). Semi-quantitative non-destructive analysis of ceramic pieces showed that measurements of the upper and lower sides of the ceramic are less informative than the measurement of its cut. Various sample preparation techniques for the low quantity of crushed ceramics such as fusion, pressing and preparation of suspensions were compared to preserve the material. Samples were prepared as 150 mg fused beads and 250 mg pressed pellets for WDXRF, and as suspensions of 20 mg sample based on the aqueous solution of the Triton X-100 surfactant for TXRF. Certified methods were used to validate the obtained contents of rock-forming oxides and inductively coupled plasma mass spectrometry was used to confirm the results of trace elements determination. Based on the carried-out studies, a combination of the wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis (glass) and total-reflection X-ray fluorescence analysis (suspension) methods was chosen to obtain the data on the elemental bulk composition of archaeological ceramics. The proposed combination allowed the quantitative determination of Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe, V, Cr, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Pb, and Ba from the sample of crushed ceramics weighing only about 170 mg.Keywords: wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis, total reflection X-ray fluorescence analysis, ceramics, archeology, Popovsky Lug, Upper Lena River DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.25.1.001 G.V. Pashkova1,2, M.M. Mukhamedova1,2, V.M. Chubarov1,3, A.S. Maltsev1,4,A.A. Amosova3, E.I. Demonterova1, E.A. Mikheeva1, D.L. Shergin1,2,5, V.A. Pellinen1, A.V. Teten'kin1,4 1Institute of the Eatrh’s Crust, SB RAS, 128 Lermontov St., 640033, Irkutsk, Russian Federation2Irkutsk State University, 1 K. Marx St., 664003, Irkutsk, Russian Federation3Vinogradov Institute of Geochemistry, SB RAS, 1А Favorsky st., 664033, Irkutsk, Russian Federation4Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov st., 664074, Irkutsk, Russian Federation5Irkutsk Regional Museum of Local Lore; 13 K. Marx st., 664003, Irkutsk, Russian FederationДля изучения элементного состава древней керамики эпохи позднего неолита стоянки-могильника Поповский Луг (район поселка Качуг, верховье реки Лены, Россия) использованы два варианта рентгенофлуоресцентного анализа: традиционный рентгенофлуоресцентный анализ с волновой дисперсией (WDXRF) и рентгенофлуоресцентный анализ с полным внешним отражением (TXRF). Приближенно-количественный анализ фрагментов керамики без измельчения показал, что измерения внешней и внутренней поверхности фрагментов керамики являются менее информативными, по сравнению с измерением ее среза. Апробированы способы подготовки проб, ориентированные на анализ малых навесок измельченной керамики с целью сохранения материала: сплавление, прессование и приготовление суспензий. Для WDXRF излучатели готовили в виде сплавленных стекол из 150 мг пробы, а также в виде прессованных таблеток из 250 мг пробы. Для проведения TXRF использовали суспензии из 20 мг пробы на основе водного раствора поверхностно-активного вещества Triton X-100. В качестве методик сравнения при определении породообразующих оксидов применяли аттестованные методики количественного химического анализа, при определении микроэлементов – метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Проведенные исследования показали, что для получения данных об элементном валовом составе археологической керамики предпочтительно использование комбинации методов WDXRF (стекло) и TXRF (суспензия). Предложенная схема позволяет проводить количественное определение Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe, V, Cr, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Pb и Ba из навески измельченной керамики массой примерно 170 мг.Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ с волновой дисперсией, рентгенофлуоресцентный анализ с полным внешним отражением, керамика, археология, Поповский Луг, Верхняя ЛенаDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.25.1.00