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高磷铁矿石成分分析标准物质研制

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 807 2020-10-25
【摘要】高磷铁矿石的分析测试过程需要基体组分相似、含量适中、定值组分全的标准物质进行质量监控,目前我国没有高磷铁矿石标准物质,现有铁矿石标准物质因基体组分不尽相同,磷元素含量大部分低于0. 25% ,而高磷铁矿石中磷含量均高于 0. 25% ,这些标准物质难以满足高磷铁矿石产品的分析测试质量监控要求。基于此,本文研制了 3 个高磷铁矿石成分分析标准物质,样品分别采集于鄂西地区湖北宜昌秭归县野狼坪矿区、湖北恩施长岭矿区( 武钢矿区) 、湖北宜昌长阳县火烧坪矿区( 宝钢长阳矿区) ,磷和铁含量均呈一定梯度,基本覆盖高磷铁矿的含量范围。均匀性和稳定性对 SiO2、Al2 O3、TiO2、P、K2 O、Na2 O、Fe、MnO、CaO、MgO、FeO、LOI、S、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Cd、Sr、Ba、V、As、Hg 共 25 个组分进行检验,均匀性检验采用方差分析 F 检验法和测试结果的相对标准偏差进行评价,稳定性检验采用直线拟合,t 检验法进行评估。
  • 我国铁矿资源丰富,探明资源储量排名全球第4位,目前有限的富铁矿和易选铁矿资源长期开采,致使这类铁矿已逐步枯竭,且采矿成本逐渐升高,可供开发利用的铁矿资源短缺,贫矿多、富矿 。很多铁矿由于其伴(共)生矿复杂而难选、 难冶炼,成为“呆矿”,例如“宁乡式”铁矿等。 高磷铁矿石就是这类难选铁矿资源的重要组成部分,且资源分布广、储量较大,约占全国铁矿资源总 储量的七分之一,达 74. 5 亿吨,矿石中铁矿物嵌布粒度微细,磷含量高,铁矿物与铝、硅、磷质脉石矿物呈鲕状豆状、肾状等复杂形式产出,机械选矿提 铁脱磷困难,使得这一类铁矿资源不能满足我国钢铁企业现有生产工艺的需求,未能大规模开发利用。随着我国高磷铁矿除磷技术难题的攻破,高磷铁矿石的开发利用势如破竹。

    标准物质在分析测试中起着量值溯源与传递、 分析质量控制、校准仪器和评价分析方法准确度的作用,是保障分析数据准确性、可比性和有效性的重要手段。目前国内外没有高磷铁矿石标准物 质,而我国现有铁矿石标准物质主要有赤铁矿GBW07223) ,磷含量 0. 024% ; 菱铁矿( GBW07222) , 磷含 量 0. 034% ; 铬 铁 矿 ( GBW07201、GBW07202、 GBW07818 ~ GBW078211) ,磷含量 0. 002% ~0. 01% ; 铁矿石( GBW07822 ~ GBW07830) ,磷含量 0. 017% ~ 0. 11% ; 磁铁矿[GBW( E) 010343 ~ GBW( E) 010350], 磷含量 0. 0004% ~ 0. 039% ; 钛铁矿( GBW07838 ~ GBW07842) ,磷含量 0. 043% ~ 0. 26% ; 钒钛磁铁矿 ( GBW07224 ~ GBW07227 ) ,磷 含 量 0. 0022% ~ 0. 01% ; 高铬镍铁矿石( GBW07846 ~ GBW07851) , 磷含量 0. 0015% ~ 0. 01% 等[18 - 20]。这些铁矿石标 准物质基体组分差异较大,磷含量都比较低。磷含 量相对较高的钛铁矿,最高含量为0. 26% ,而高磷铁 矿石中磷含量均高于 0. 25% ,有的高达 1. 5% ,现有铁矿石标准物质难以满足我国正在开发的高磷铁矿 石分析测试质量控制要求。本文研制的 3 个高磷铁 矿石样品分别采集于鄂西地区湖北宜昌秭归县野狼坪矿区、湖北恩施长岭矿区( 武钢矿区) 、湖北宜昌长阳县火烧坪矿区( 宝钢长阳矿区) 三个典型矿区, 严格按照国家一级标准物质技术规范开展高磷铁矿石标准物质研制工作。这 3 个高磷铁矿石标准物质 铁和磷含量均呈一定梯度,定值元素包括造岩元素、 微量元素在内共 25 项,可为高磷铁矿的勘查、评价和综合利用开发中高磷铁矿石样品分析提供计量基础,也可用于日常分析质量监控。

    1 候选物的采集与制备

    1. 1 候选物的来源与特征

    根据我国铁矿资源分布情况,我国鄂西地区的铁矿床以“宁乡式”沉积型矿床为主,具有高磷、高硅、高铝、低 硫、含铁中贫、储量大等特点,矿石具有鳞状结构,赤铁矿与脉石矿物嵌入复杂,选冶分离困难,因而目前该类型矿石尚未获 得利用。根据磷和铁的含量,在湖北宜昌秭归县两河口镇野狼坪矿区、湖北恩施建始县官店镇长岭矿区( 武钢矿区) 、湖北宜昌长阳县火烧坪矿区(宝钢长阳矿区) 采集了3个铁、磷含量梯度分布合适的样品作为高磷铁矿石标准物质候选物,每个样品质量约 150 ~ 170kg。对采集的 3 个高磷铁矿石标 准物质候选物进行了岩矿鉴定,矿物组成和结构特 征研究。

    1. 2 候选物的制备

    将采集的样品中外来杂质如草皮、木屑、包装材 料碎片等清理除去,用铁锤打碎至 10cm 以下,并采选一些样品做岩矿鉴定。余下的样品用颚式破碎机粉碎( 小于 2mm) 。然后将样品置于 120℃烘箱内干 燥 24h,烘干、灭活。将烘干的样品转入 200kg 高铝 瓷球磨机内进行研磨和混匀,研磨和混匀同时完成, 研磨时间不少于72h; 研磨直至样品粒度小于200目达到 99% 以上。加工后的样品在出料的同时分 取 25 小瓶,供均匀性初检之需,分取样品贯穿于出 料的全过程,样品经均匀性初检合格后,分装成每瓶 70g 的塑料瓶包装。粉碎后的 3 个高磷铁矿石样品 经激光粒度分析仪( BT - 9300S 型) 进行分析,检测 结果表明: 粒径 < 74μm的含量达到 99% 以上,符合国家一级标准物质技术规范的要求。

    2 候选物均匀性和稳定性检验

    2. 1 均匀性检验

    本次高磷铁矿石标准物质均匀性检验的子样, 是从出料的全过程中随机抽取的。按照 JJF 1343— 2012 规范要求,每个样品抽取样数 25 瓶,每瓶称 2 份进行分析( N = 50) 。均匀性检验组分包括 SiO2、 Al2O3、TiO2、P、K2O、Na2O、Fe、MnO、CaO、MgO、FeO、 LOI、S、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Cd、Sr、Ba、V、As、Hg 等 25 个 项 目。分 析 方 法: 重 量 法 测 定 SiO2 ( GB /T 6730. 10—1986 ) 和 LOI ( GB /T 6730. 68—2009 ) , EDTA 滴定法测定 Al2O3 ( GB /T 6730. 11—2007) ,酸 溶 - 重铬酸钾滴定 FeO( GB /T 6730. 71—2014) ,钼 蓝分光光度法测定P( GB / T6730. 18 - 2006) ,二安 替吡啉甲烷分光光度法测定 TiO2 ( GB /T 6730. 22— 1986) ,原子吸收光谱法测定 K2 O、Na2 O ( GB /T 6730. 49—1986) ,三氯化钛还原 - 重铬酸钾滴定 Fe ( GB /T 6730. 5—2007) ,火焰原子吸收光谱法测定 MnO( GB /T 6730. 59—2005) ,低含量 CaO 用原子吸 收分光光度法( GB /T 6730. 14—1986) ,高含量 CaO 用 EGTA 滴定法( GB /T 6730. 13—2007) ,原子吸收 分光光度法测定 MgO( GB /T 6730. 14—1986) ,酸溶 - 原子吸收分光光度法测定 Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co, 酸溶 - 石墨炉原子吸收光谱法测定 Cd、酸溶 - ICP 全谱测定 Sr、Ba、V,王水溶矿 - 原子荧光光谱法测 定 As、Hg,燃烧 - 碘量法测定 S 等。 均匀性检验采用方差分析 F 检验法[25 - 27]和测 试结果的相对标准偏差对标准物质的均匀性作出评价。

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