X射線熒光光譜-X射線衍射-紅外光譜聯(lián)用技術(shù)鑒別錳礦與錳冶煉渣

武素茹， 宋 義， 谷松海， 郭 芬， 孫 鑫

(天津出入境檢驗(yàn)檢疫局， 天津 300456)

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X射線熒光光譜-X射線衍射-紅外光譜聯(lián)用技術(shù)鑒別錳礦與錳冶煉渣

武素茹， 宋 義， 谷松海， 郭 芬， 孫 鑫

(天津出入境檢驗(yàn)檢疫局， 天津 300456)

鑒別錳礦與錳冶煉渣對(duì)于錳礦進(jìn)口貿(mào)易和環(huán)境保護(hù)具有重要意義，由于錳冶煉渣與一些錳礦具有相似的元素組成，都含有錳和硅鋁鎂鈣等雜質(zhì)元素，僅從元素含量的高低無(wú)法準(zhǔn)確將其鑒別。本文按國(guó)別收集我國(guó)主要進(jìn)口錳礦及不同工藝的主要錳冶煉渣作為研究樣品，應(yīng)用X射線熒光光譜、X射線衍射及傅里葉變換紅外光譜技術(shù)相結(jié)合，建立了錳礦與錳冶煉渣的鑒別方法。在元素組成上，錳冶煉渣的硅含量較高，水淬渣和空氣冷卻渣的鈣含量較高。在物相上，錳礦的特征物相包括軟錳礦、氧化錳、方錳礦、菱錳礦等；而錳冶煉渣因?yàn)榻?jīng)過(guò)冶煉的過(guò)程存在硅酸鐵、錳橄欖石等特征峰，從而對(duì)樣品屬性進(jìn)行鑒別。紅外光譜顯示，錳礦在600～400 cm-1范圍內(nèi)有兩個(gè)強(qiáng)吸收帶，并單獨(dú)或者同時(shí)在1420 cm-1處有特征吸收峰；而錳冶煉渣在960 cm-1左右有寬強(qiáng)吸收峰。本法建立了錳礦的物相譜圖庫(kù)及錳冶煉渣的物相特征，并充分利用紅外光譜技術(shù)作了有力佐證，確定了錳礦及其冶煉渣的主要區(qū)別點(diǎn)。

錳礦； 錳冶煉渣； X射線熒光光譜法； X射線衍射法； 傅里葉變換紅外光譜法

錳礦是自然界存在的礦物，是提煉錳元素的重要原料，在鋼鐵工業(yè)中應(yīng)用廣泛，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。而錳渣是錳礦經(jīng)冶煉后的廢渣，一些錳渣的錳含量較低，冶煉價(jià)值很低，而且含有大量有毒有害重金屬(如鉛、鋅、砷、銅等)，會(huì)污染地表水、地下水及土壤，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)展了錳礦進(jìn)口貿(mào)易，而在市場(chǎng)化條件下，國(guó)內(nèi)外不法商販為追求最大的利潤(rùn)，常以次充好，以假充真，摻雜我國(guó)禁止進(jìn)口的冶煉廢渣等的現(xiàn)象不斷出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了我國(guó)貿(mào)易環(huán)境，同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。而由于錳冶煉渣與一些錳礦有相似的元素組成[1]及含量，僅從元素含量的高低無(wú)法準(zhǔn)確將其區(qū)別。研究錳礦及其冶煉渣的有效鑒別方法，對(duì)于海關(guān)部門、檢驗(yàn)檢疫部門和貿(mào)易商具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來(lái)，X射線熒光光譜分析(XRF)在元素定量及半定量檢測(cè)方面已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用[2-5]。X射線衍射分析(XRD)在晶體物質(zhì)的物相分析方面有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)[6-10]，能準(zhǔn)確獲得被測(cè)物的物相組成，但其缺點(diǎn)在于對(duì)被檢測(cè)樣品的質(zhì)量和結(jié)晶程度有嚴(yán)格限制。傅里葉變換紅外光譜技術(shù)(FTIR)[11-14]可用來(lái)鑒定非晶質(zhì)和結(jié)晶程度很差的礦物，且兼具經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，也是獲取礦物樣品定性[15]和定量信息的理想方法。錳礦的物相特征已有一些研究，但礦種很少，覆蓋面窄，本研究搜集了15個(gè)不同國(guó)家產(chǎn)地的錳礦，進(jìn)行較為全面的錳礦物相分析，通過(guò)XRF、XRD及FTIR三種分析手段相結(jié)合，進(jìn)行各儀器的優(yōu)劣互補(bǔ)，從組成到物相進(jìn)行綜合對(duì)比研究，建立了有效的錳礦和錳冶煉渣鑒別方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品制備

在天津港按國(guó)別收集進(jìn)口錳礦共66批，包括15個(gè)出口國(guó)家：南非、澳大利亞、加蓬、納米比亞、土耳其、贊比亞、科特迪瓦、阿曼、摩洛哥、埃及、加納、墨西哥、塞內(nèi)加爾、肯尼亞和瑞士。收集錳冶煉渣3批，全部來(lái)自一個(gè)錳合金生產(chǎn)廠的典型錳渣。

每個(gè)樣品經(jīng)初級(jí)破碎至1 cm以下后，稱取質(zhì)量不少于100 g樣品按四分法縮分，應(yīng)用研磨儀研磨(轉(zhuǎn)速350 r/min，時(shí)間15 min)至全部通過(guò)74 μm(200目)篩網(wǎng)制成分析樣。將分析樣于105℃烘干，置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫，待用。

1.2 測(cè)量?jī)x器及分析方法

1.2.1 元素分析

P-7型行星研磨儀(德國(guó)飛馳公司)。半自動(dòng)油壓機(jī)(國(guó)產(chǎn))，HP-40型，最大壓力40 t。S4型X射線熒光光譜儀(德國(guó)Bruker公司)。

分析方法：稱取1.1節(jié)中的待用樣品10 g，加入硼酸墊底，于壓片機(jī)中(30 t壓力下保持40 s)制成測(cè)試樣片，放入X射線熒光光譜儀中，利用無(wú)標(biāo)樣半定量分析軟件進(jìn)行測(cè)試、分析主要元素含量，儲(chǔ)存待查。測(cè)試前應(yīng)用德國(guó)Bruker公司的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣片對(duì)儀器線庫(kù)、全元素含量測(cè)量準(zhǔn)確度進(jìn)行檢測(cè)、校正。

1.2.2 X射線衍射物相分析

D8型X射線衍射分析儀(德國(guó)Bruker公司)，儀器工作條件為：銅靶，探測(cè)器Lynxeye，掃描速度0.2秒/步，測(cè)角范圍10°～90°。

分析方法：將試樣放入樣品盒中，壓實(shí)、平整后放入X射線衍射譜儀樣品室中，掃描并存入譜圖，自動(dòng)分析譜峰，儲(chǔ)存待查。

1.2.3 傅里葉變換紅外光譜特征分析

溴化鉀，光譜純，并研磨至2 μm以下。粉末壓片機(jī)(FW-4A型，長(zhǎng)春科光機(jī)電有限公司)：最大壓力24 t。Nicolet6700傅里葉變換紅外光譜儀(美國(guó)Thermo公司)，檢測(cè)器：DTGS 溴化鉀；分束器：溴化鉀。采集參數(shù)為：掃描次數(shù)32次，光譜分辨率4 cm-1，測(cè)量范圍4000～400 cm-1。

分析方法：稱取1.1節(jié)中的待用樣品0.002 g，加溴化鉀 0.2 g，于瑪瑙研缽中研細(xì)并混勻，利用粉末壓片機(jī)壓片，置于紅外光譜儀中測(cè)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 錳礦和錳冶煉渣的元素組成特征

通過(guò)X射線熒光光譜分析可以初步判斷樣品的組分[1-2]，從成分的角度分析錳礦[4]和錳冶煉渣元素組成的差異。

15個(gè)國(guó)家的66個(gè)樣品及不同錳礦冶煉工藝產(chǎn)生的3種錳礦冶煉渣，其X射線熒光光譜儀的半定量分析結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。表1和表2的分析結(jié)果表明，雖然錳冶煉渣的元素含量均在考察的錳礦的范圍內(nèi)，但就水淬渣、空氣冷卻渣、富錳渣這三種錳冶煉渣而言，其元素含量仍存在一些特點(diǎn)，即：硅含量較高，水淬渣和空氣冷卻渣的鈣含量也較高，這兩點(diǎn)與錳礦相比，是一個(gè)可以區(qū)分的特點(diǎn)；而錳礦的特點(diǎn)是錳含量高，鐵含量相對(duì)也高，除阿曼、摩洛哥、墨西哥和肯尼亞的錳礦的硅含量很高以外，其他國(guó)家錳礦的硅含量都不高。同時(shí)，阿曼錳礦樣品的錳含量很低，因富錳渣屬于富集錳的過(guò)程，其錳含量高于阿曼錳礦。所以總體而言，錳冶煉渣各組分含量均在錳礦的相應(yīng)含量范圍內(nèi)，因此僅從組分含量上無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分錳礦和錳冶煉渣。

表 1 進(jìn)口錳礦組分含量范圍

Table 1 Concentration range of the components in imported manganese ore samples

進(jìn)口礦國(guó)別組分含量(%)MnOSiO2Fe2O3P2O5Al2O3CaOMgOK2OBaO南非35～622～60～360.02～0.110～110.01～12.120.004～3.0000～1.50～1.5澳大利亞36～703～242～430.02～0.232～40.01～8.560.100～2.3000～1.50～1.5加蓬39～622～65～300.23～1.152～100.16～2.200.020～1.2500～1.50～1.5納米比亞45～722～153～220.02～0.110～30.09～1.680.010～2.0200～1.50～6土耳其37～5215～224～80.02～0.111～52.10～5.200.005～1.6500～1.50～1.5贊比亞58～631～30～60.02～0.060～10～0.140～0.0800～1.50～3科特迪瓦45～5812～176～130.19～0.218～100～0.010～0.0050～1.50～6阿曼30～3253～572～30.02～0.091～20～0.010～0.0050～1.50～6摩洛哥36～3725～302～40.02～0.051～60.08～0.320.010～0.790～30～6埃及36～375～1217～290.05～0.320～30.05～2.920.400～1.1800～1.50～1.5加納34～3611～143～40.09～0.152～30.04～0.080～4.5900～1.50～1.5墨西哥27～2820～2224～260.87～0.916～70～0.010～0.0050～1.50～1.5塞內(nèi)加爾65～662～53～50.02～0.144～60.01～0.350.120～0.1700～1.50～1.5肯尼亞41～4324～280～10.02～0.115～70～0.010～0.0050～1.50～6瑞士48～497～99～100.02～0.05約0.49.89～11.251.580～2.0300～1.50～1.5統(tǒng)計(jì)27～721～570～430.02～0.910～110～120～4.590～30～6

表 2 錳冶煉渣化學(xué)成分

Table 2 Composition of components in manganese smelting slag

錳冶煉產(chǎn)品組分含量(%)MnOSiO2CaOMgOAl2O3Fe2O3NiCuZn水淬渣9.9232.6619.245.0711.12.10.0120.010.03空氣冷卻渣10.7631.8917.27.539.822.470.020.0090.02富錳渣3340.933.291.29-6.020.0180.0050.02

2.2 錳礦和錳冶煉渣的物相特征

錳礦和錳冶煉渣的元素組成有一些相似的特點(diǎn)，所以需要從其物相特征方面，再查找一些顯著的差異。

2.2.1 錳礦的物相特征

15個(gè)國(guó)家的66批進(jìn)口錳礦樣品用X射線衍射光譜分析的特征物相組成見(jiàn)表3。

其共性特征是：物相組成主要以氧化錳(MnO2，d1=6.9424 ?，d2=4.9054 ?，d3=3.4712 ?)、軟錳礦(MnO2，d1=3.1101 ?，d2=2.405 ?，d3=2.199 ?，d4=2.110 ?，d5=1.623 ?)、褐錳礦(d1=3.3274 ?，d2=3.3112 ?，d3=2.7072 ?，d4=2.1378 ?，d5=1.6556 ?)、菱錳礦(d1=3.6670 ?，d2=2.8504 ?，d3=2.0049 ?，d4=1.7732 ?，d5=1.5376 ?)、方錳礦(d1=3.8424，d2=2.7162 ?，d3=2.3527 ?，d4=1.4178 ?，d5=1.4520 ?)為主。且所有自然形成的錳礦均有晶型[10]，所以均具有其特征XRD譜圖，其中含有軟錳礦、氧化錳、方錳礦和石英的澳大利亞錳礦的XRD圖如圖1(a)所示。

表 3 主要進(jìn)口國(guó)別的錳礦物相組成

Table 3 Phase compositions of manganese ore from major import countries

樣品編號(hào)進(jìn)口礦原產(chǎn)國(guó)主要物相1南非氧化錳、方錳礦、菱錳礦、鋰硬錳礦2澳大利亞軟錳礦、氧化錳、方錳礦、石英3加蓬氧化錳、針鐵礦、四方纖鐵礦4納米比亞褐錳礦、氧化錳、六方硫錳礦、錳鋇礦5土耳其菱錳礦、氧化錳、碳酸鉀鈣石、錳白云石6贊比亞褐錳礦、氧化錳7科特迪瓦氧化錳、石英、鎳綠泥石、白云母8阿曼石英、軟錳礦9摩洛哥石英、氧化錳、堿硬錳礦10埃及軟錳礦、赤鐵礦、水鈣沸石、白云石11加納菱錳礦、白云母、白云石12墨西哥石英、赤鐵礦、方解石鎂、軟錳礦13塞內(nèi)加爾錳鉀礦、鋰硬錳礦、石英14肯尼亞石英、氧化錳15瑞士褐錳礦、方解石鎂

2.2.2 錳冶煉渣的物相特征

采取X射線衍射法對(duì)錳冶煉渣樣品進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖1(b)所示，樣品的物相組成特征是錳礦的氧化錳、軟錳礦等譜線并不存在，卻表現(xiàn)出了極強(qiáng)的硅酸鐵(Fe2SiO4)峰(d1=4.7517 ?，d2=2.4824 ?，d3=2.0287 ?，d4=1.8434 ?，d5=1.4561 ?)等峰。富錳渣、空氣冷卻渣、水淬渣三種不同工藝的錳冶煉渣以硅酸鐵、單斜輝石及錳橄欖石[(Fe0.454Mn0.546)(Fe0.146Mn0.854)(SiO4)]的物相特征(d1=3.6056 ?，d2=2.8623 ?，d3=2.5989 ?，d4=2.5409 ?，d5=1.8036 ?)為主，或者是由于沒(méi)有晶體形態(tài)而導(dǎo)致沒(méi)有特征的XRD圖。這一點(diǎn)同時(shí)也是錳冶煉渣與錳礦的一個(gè)區(qū)別點(diǎn)，因?yàn)樗绣i礦均是自然結(jié)晶的產(chǎn)物，均屬晶體物質(zhì)，而水淬渣沒(méi)有特定晶型。由此可知，錳冶煉渣與錳礦相比，其物相主要區(qū)別在于含有硅酸鐵和錳橄欖石，或者沒(méi)有XRD特征譜圖。對(duì)于沒(méi)有晶型的水淬渣，可以進(jìn)一步通過(guò)紅外光譜特征加以輔助鑒別。

圖 1 錳冶煉渣(a)和錳礦(b)的X射線衍射譜圖Fig.1 XRD patterns of (a) manganese smelting slag and (b) manganese ore

由錳冶煉渣產(chǎn)生的主要工藝可知以下三點(diǎn)：第一，用高爐生產(chǎn)錳的幾種合金時(shí)，需要在原料中加入硅石，經(jīng)高溫熔融后，生成了含有硅酸鹽的礦物(如硅酸鐵)。所以經(jīng)冶煉后的錳礦產(chǎn)生的渣中，從化學(xué)成分的角度分析，含有大量SiO2，從物相的角度分析，均含有硅鹽酸類的礦物。第二，在生產(chǎn)硅錳合金的工藝中，加入了原料白云石和石灰，所以產(chǎn)生的錳冶煉渣中CaO含量也很高。第三，生產(chǎn)錳鐵合金時(shí)，排放出錳渣，為水淬粒狀，即在高溫下呈熔融狀態(tài)，經(jīng)水淬急冷而得到，沒(méi)有形成良好的結(jié)晶，固沒(méi)有特定晶型，導(dǎo)致沒(méi)有特征的XRD譜圖。因此通過(guò)X射線衍射分析才會(huì)得出上述結(jié)論。

2.3 錳礦和錳冶煉渣的紅外光譜特征

紅外光譜分析可以從陰離子官能團(tuán)的角度得出明確結(jié)論，對(duì)XRD法的結(jié)論進(jìn)行很好的佐證，尤其是對(duì)于類似水淬渣的結(jié)晶度差、沒(méi)有特征XRD譜圖的樣品，體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)XRD的不足。

2.3.1 錳礦的紅外光譜特征

對(duì)進(jìn)口自15個(gè)國(guó)家的錳礦進(jìn)行紅外特征峰的分析得出，錳礦主要有兩種類型的紅外特征：一是，在691、538、411 cm-1波數(shù)處有很強(qiáng)的吸收峰，是氧化錳的特征峰；或者在685、550、410 cm-1波數(shù)處有很強(qiáng)的吸收峰，是軟錳礦的特征峰，均歸屬于Mn—O的振動(dòng)吸收，屬于氧化物礦物，在1000 cm-1以上沒(méi)有特征的紅外吸收，如圖2(c)所示。而大多數(shù)天然錳礦中，會(huì)同時(shí)存在兩種或兩種以上的錳礦物相，所以其特征峰會(huì)有一定位移。二是，在1422 cm-1處有寬強(qiáng)吸收峰、879、726 cm-1處均有尖銳吸收，是含有菱錳礦的特征峰，如圖2(b)所示，其歸屬分別為：在1422 cm-1附近的寬強(qiáng)吸收屬于C—O伸縮振動(dòng)[15]，879 cm-1處的為C—O面內(nèi)彎曲振動(dòng)，726 cm-1處的吸收是C—O面外彎曲振動(dòng)。因菱錳礦屬于碳酸鹽礦物，所以會(huì)出現(xiàn)明顯的C—O振動(dòng)的紅外特征吸收峰，但因結(jié)合不同陽(yáng)離子的影響，特征峰會(huì)有一定位移。

若該錳礦屬于菱錳礦類型，則其紅外譜圖分別在1422、879、726 cm-1三處有很明顯的特征吸收峰，否則，其特征吸收峰僅在1000 cm-1以下有強(qiáng)吸收峰，如圖2(c)所示。這些結(jié)論與X射線衍射的結(jié)論一致。所以，進(jìn)口錳礦的共性特征是：僅在600～400 cm-1范圍內(nèi)有兩個(gè)強(qiáng)吸收帶，譜帶較寬。除菱錳礦在1422 cm-1處有特征吸收峰之外，其他類型的錳礦在1000 cm-1以上沒(méi)有強(qiáng)的吸收峰。

圖 2 高硅錳礦(a)、菱錳礦(b)、氧化錳錳礦(c)、富錳渣(d)、水淬渣(e)和空氣冷卻渣(f)的紅外特征譜圖Fig.2 FTIR spectra of (a) high silicon manganese ore, (b) rhodochrosite, (c) manganese ore(MnO2), (d) rich manganese slag, (e) water quenching slag and (f) air cooling slag

2.3.2 錳冶煉渣的紅外光譜特征

分析富錳渣、空氣冷卻渣、水淬渣的錳冶煉渣紅外譜圖可見(jiàn)，這三種不同工藝的錳冶煉渣具有相同的紅外特征峰，即在960 cm-1附近有寬強(qiáng)吸收峰，且是整個(gè)譜圖中最強(qiáng)的吸收帶。其歸屬為Si—O伸縮振動(dòng)吸收帶[11]。對(duì)于沒(méi)有XRD特征峰的水淬渣，紅外光譜也能得出確定的結(jié)論，如圖2(e)所示，彌補(bǔ)了XRD的缺陷。

錳冶煉渣的特征主要是：在960 cm-1有較寬的最強(qiáng)吸收峰，同時(shí)經(jīng)過(guò)冶煉的錳礦不再含有碳酸鹽，因此在1420 cm-1左右一定沒(méi)有特征峰。另外，有些錳含量較低的錳礦，含有大量的硅酸鹽，會(huì)表現(xiàn)出明顯的Si—O振動(dòng)吸收峰，表現(xiàn)在紅外譜圖上是1100 cm-1有吸收峰，如圖2(a)所示，歸屬于石英礦物中的Si—O特征峰，這與XRD分析的結(jié)論一致，圖2(a)為阿曼的SiO2含量為55%的錳礦的紅外特征吸收，所以同樣是Si—O振動(dòng)吸收峰，但因物相不同，其紅外特征峰位置有所不同，因此錳冶煉渣的這一特征峰不會(huì)與高硅錳礦相混淆。

3 實(shí)際樣品鑒別程序

實(shí)際樣品的鑒別步驟為：①先進(jìn)行組分元素的半定量分析，初步判斷樣品的元素含量是否在錳礦或錳冶煉渣的范圍內(nèi)；如果樣品的錳含量較低，而硅、鈣含量較高，則初步判斷可能屬于錳冶煉渣，再繼續(xù)利用物相分析和紅外特征加以驗(yàn)證。②通過(guò)XRD查找錳礦中的軟錳礦、氧化錳、方錳礦、菱錳礦等特征譜峰，以及與錳冶煉渣的硅酸鐵等特征峰的分析對(duì)比，對(duì)樣品物相屬性進(jìn)行鑒別。如樣品中有明顯的硅酸鐵和錳橄欖石的特征，或者沒(méi)有特征的XRD譜峰，可初步確證樣品是錳冶煉渣；如無(wú)此明顯特征，需紅外光譜進(jìn)行檢測(cè)。③可以通過(guò)紅外光譜特征進(jìn)行佐證，如果樣品在960 cm-1附近存在寬強(qiáng)吸收峰，并且在600～400 cm-1范圍內(nèi)沒(méi)有較強(qiáng)吸收帶，并單獨(dú)或者同時(shí)在1420 cm-1處有特征吸收峰，可對(duì)錳礦屬性進(jìn)行確認(rèn)鑒別。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)錳礦和錳冶煉渣化學(xué)組分、物相分析及紅外吸收特征的比對(duì)研究，認(rèn)為兩者的區(qū)分點(diǎn)較為明顯，可作為鑒別錳礦和錳冶煉渣的有效方法?？傮w鑒別思路為：先進(jìn)行組分元素的半定量分析，初步判斷其含量是否在錳礦或錳冶煉渣的范圍內(nèi)；再利用XRD進(jìn)行物相特征分析；并利用紅外特征加以驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，錳礦常以軟錳礦、氧化錳、方錳礦、菱錳礦等物相存在，錳冶煉渣則是以硅酸鐵的特征峰存在，這是兩者物相的顯著區(qū)別。而水淬渣(錳渣的一種)因無(wú)晶體形態(tài)而沒(méi)有特征的XRD譜圖，卻有明顯的紅外光譜特征，此時(shí)紅外光譜技術(shù)無(wú)疑起到了很好的補(bǔ)充鑒別作用?？傮w上，錳礦在600～400 cm-1范圍內(nèi)有兩個(gè)強(qiáng)紅外吸收帶，并單獨(dú)或者同時(shí)在1420 cm-1處有特征吸收峰，而三種錳冶煉渣均在960 cm-1附近有寬強(qiáng)吸收峰。

本鑒定方法提出了錳礦與錳冶煉渣的有效可行的鑒別方法，對(duì)維護(hù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)利益、保護(hù)國(guó)家生態(tài)環(huán)境方面具有重要意義。

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Identification of Manganese Ore and Manganese Smelting Slag by X-ray Fluorescence Spectrometry, X-ray Diffraction and Fourier Transform Infrared Spectroscopy

WUSu-ru，SONGYi，GUSong-hai，GUOFen，SUNXin

(Tianjin Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau， Tianjin 300456， China)

It is very important to identify manganese ore and manganese smelting slag for manganese ore import trade and environmental protection. Due to the similarity of elements in manganese smelting slag and some manganese ore, such as Mn, Si, Al, Mg, Ca and other impure elements, they cannot be identified only by the content of the elements. China's main imported manganese ore and the main manganese smelting slag samples were chosen as the research subject, which was studied by X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF), X-ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The silicon content of the manganese slag is relatively high, whereas the calcium content of the water quenching slag and air cooling slag are relatively high. The phase characteristics of manganese ore include pyrolusite, manganese oxide, bixbyite, rhodochrosite, among others. The phase characteristics of manganese smelting slag include iron silicate and tephroite because of being smelted. The characteristics of infrared absorption show that manganese ore has two strong absorption bands in the range of 600-400 cm-1, and dependently or at the same time has infrared characteristic peaks at 1420 cm-1. Manganese smelting slag has widely strong infrared characteristic peaks at around 960 cm-1. The phase spectrogram database of imported manganese ore and manganese smelting slag in China has now been established. Primary differences between the manganese ore and smelting slag were determined ultimately, and were proved by FTIR.

manganese ore；manganese smelting slag; X-ray Fluorescence Spectroscopy; X-ray Diffraction; Fourier Transform Infrared Spectroscopy

2014-09-06；

2015-09-25； 接受日期： 2015-11-10 基金項(xiàng)目： 國(guó)家質(zhì)檢總局科研計(jì)劃項(xiàng)目(2013IK019) 作者簡(jiǎn)介： 武素茹，工程師，主要從事礦產(chǎn)品檢測(cè)鑒別工作。E-mail： wusr1@tjciq.gov.cn。

0254-5357(2015)06-0659-06

10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.06.009

P578; P575.4; P575.5

A