簡(jiǎn)介

由于鋼鐵工業(yè)對(duì)鐵礦石的高需求，使之成為當(dāng)今社會(huì)最重要的商品之一。然而鐵礦石中的一些成分會(huì)干擾生產(chǎn)過程或者對(duì)最終產(chǎn)品的性質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面作用。因此，監(jiān)控鐵礦石的化學(xué)成分不僅對(duì)煉鋼過程控制有重要作用，也有助于優(yōu)化鋼鐵生產(chǎn)過程中的熔爐加料工藝。

在鐵礦石樣品中，一些元素是必須被監(jiān)控的。除了主含量元素Fe，還有 Si, Ti, Ca, Mg, Mn, Al, 和P元素也需要關(guān)注。即使這些元素的含量非常低，但對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過程和成品質(zhì)量有著顯著的影響。

礦石開采時(shí)的過程控制經(jīng)常需要快速獲取化學(xué)成分含量結(jié)果，因此從采樣到出結(jié)果之間的時(shí)間越短越好。

基于這個(gè)原因，本報(bào)告所測(cè)得的鐵礦石樣品已制成壓片狀態(tài)。相比于熔片制備，這種方法大大簡(jiǎn)化和縮短了樣品制備時(shí)間，這意味著在樣品采集后，能夠更快得到結(jié)果。

儀器

能量色散X射線熒光光譜法(EDXRF)是這類采礦應(yīng)用的分析技術(shù)。S2 PUMA是一款簡(jiǎn)單易用的臺(tái)式設(shè)備，配備HighSense^® 硅漂移探測(cè)器 (SDD) 和Pd靶X射線管。

將樣品進(jìn)行壓片處理可以在不同的分析條件下進(jìn)行測(cè)試。因此，測(cè)量室可以使用空氣或氦氣氣氛，也可以采用可選配的真空模式。如果需要測(cè)量輕質(zhì)元素，如本報(bào)告中的Mg或者P，空氣會(huì)吸收大量的低能輻射，因此不應(yīng)使用空氣氣氛，而氦氣克服了這個(gè)問題。然而，全球氦氣價(jià)格的上漲和潛在的當(dāng)?shù)毓?yīng)問題意味著每個(gè)樣品的測(cè)試成本要高得多，即使氦氣用量不大的情況下。因此，在空氣或氦氣下進(jìn)行測(cè)試都會(huì)有一些不足之處。真空模式為所有元素提供了的測(cè)量條件，并使每個(gè)樣品的測(cè)試成本降到最低。S2 PUMA可以配備真空泵，因此該儀器能夠以最低的成本提供的分析結(jié)果。

樣品制備

本報(bào)告測(cè)試了鐵礦石樣品中受關(guān)注的主量元素和微量元素，能夠快速簡(jiǎn)單的對(duì)采礦過程進(jìn)行質(zhì)控。稱取10g的鐵礦石樣品粉末和粘合劑，在150kN的壓力下壓制成片。

測(cè)試參數(shù)

定義了2個(gè)測(cè)試條件。對(duì)管電流進(jìn)行了優(yōu)化和固定，以獲得各元素的最大計(jì)數(shù)率。表1顯示了詳細(xì)的測(cè)量參數(shù)。所有測(cè)量均在真空條件下進(jìn)行。

表1: 不同元素的測(cè)試參數(shù)

表2: 用于鐵礦石標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度范圍

表2也給出了不同元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差。標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)是對(duì)校準(zhǔn)精度的一種度量。表2中的低SD值顯示了該儀器的高性能。

圖1和2分別顯示了Fe和Mn的校準(zhǔn)曲線。

圖1: Fe的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表 3: 鐵礦石樣品10次重復(fù)性測(cè)試結(jié)果