論物相分析在鐵礦石測定中的重要作用

吳忠忠 葉 超 黃 勤

（1.安徽省地質(zhì)實驗研究所，安徽 合肥 230001）

（2.成都理工大學材料與化學化工學院，四川 成都 610000）

0 引言

在地殼結(jié)構(gòu)中，鐵是分布相對廣泛的一種元素，并且它有著較大的工業(yè)價值。鐵礦石中的鐵有著不同的存在狀態(tài)，比如含鐵氧化物、含鐵氫氧化物以及含鐵碳酸鹽等等。由現(xiàn)階段，要加強對鐵礦石測定工作的研究，進而為鐵礦石的地質(zhì)評價以及工業(yè)利用等工作提供幫助。

1 物相分析在鐵礦石測定中的重要作用

做好物相分析，對鐵礦石的測定有著重要的作用：首先，自然環(huán)境中已探明的鐵礦物以及含鐵礦物的種類多達170 多種。但是，真正具有工業(yè)價值的鐵礦石種類卻并不多。在進行鐵礦床的經(jīng)濟價值評價時，不僅要關(guān)注鐵的絕對含量，同時還要研究鐵在礦石中的存在狀態(tài)以及鐵的含量，這些研究工作都需要建立在物相分析的基礎(chǔ)上。其次，在開展礦床儲量的計算工作時，同樣需要對其存在狀態(tài)與含量進行分析。比如，當前應(yīng)用較多的煉鐵原料主要包含磁鐵礦以及赤鐵礦等鐵礦物，通過對不同種類的鐵礦石進行分析，可以得到含鐵礦物的存在形式與含量，進而對后期的地質(zhì)評價以及開發(fā)利用等工作提供指導意見，這些工作都需要物相分析提供技術(shù)支持。此外，因為不同種類的鐵礦石在化學成分以及物理性質(zhì)等方面存在著較大的差異，在對不同礦物成分的鐵礦石開展選礦以及冶煉工作時，需要選擇合理的工藝流程。在此之前，需要借助物相分析進行鐵礦物含量的測定。一般來說，鐵礦石的物相分析囊括了五項測定內(nèi)容：其中不僅包括磁性鐵以及碳酸鐵、硫化鐵的測定，同時還包含了赤褐鐵、硅酸鐵的測定工作。具體測定工作中，常用的分析方法有兩種：其一，系統(tǒng)物相分析法；其二，就是單項物相分析法。對于前者而言，需要對鐵礦石進行多次的浸取，因而難免會存在較大的誤差。如果礦石的礦物組成相對復雜，那么該方法很難適用。

2 鐵礦石的物相分析方法

在應(yīng)用系統(tǒng)物相分析法進行鐵礦石的測定工作時，首先需要進行稱樣，之后借助不同類型的溶劑進行多次、連續(xù)的浸取。這樣一來，就能夠?qū)Χ鄠€“相”做出測定。對于單項物相分析法而言，只需要完成一個“相”的測定工作即可。但是，單項物相分析法需要對同一樣品進行多次的稱量與分析。下文中，僅對磁性鐵、硅酸鐵以及菱鐵礦的測定做出分析。

2.1 磁性鐵的測定方法

對于磁性鐵而言，它主要指強磁性鐵礦物中所含有的鐵。在開展磁鐵礦的測定工作時，不僅受到鐵礦石中礦物質(zhì)粒度的影響，同時測定工作與礦物單體解離度有著直接的關(guān)系。因而，磁性鐵的測定過程中，首先需要明確磁場的強度，并且要確定出鐵礦石的礦樣粒度。一般來說，對于鐵礦石磁性鐵的測定工作，大多使用的是手工內(nèi)磁選法。具體測定工作時，首先要選定待測的材料，并準備好相應(yīng)的測定設(shè)備與儀器。比如，首先要選取適量的鐵礦石樣本，測定過程中主要用到燒杯以及培養(yǎng)皿等器具。當材料的準備工作結(jié)束之后，工作人員需要把樣本與水一同倒入準備好的培養(yǎng)皿中，等到樣本被完全的濕潤之后，還要使用外表包裹銅套的永久性磁鐵，對燒杯中的磁性礦物質(zhì)進行有效的吸附之后，再使用洗瓶等裝置對磁鐵展開淋洗工作。這樣一來，就能夠?qū)⒋盆F上面存留的一些非磁性礦物被沖洗掉。當淋洗工作完成之后，還要將磁鐵放置在另一個培養(yǎng)皿當中，并按照上述步驟進行磁性礦物質(zhì)的反復吸附工作。通過反復的吸附，就可以將待測樣本中存在的磁性礦物遴選出來。最后，需要利用全鐵的測定方法開展相應(yīng)的測定工作，進而可以得出磁性鐵中鐵的含量。需要注意的是，在利用手工內(nèi)磁選法開展相應(yīng)的測定工作時，要嚴格按照規(guī)定的操作方法與順序進行，測定工作中嚴禁使用水進行磁性礦物的直接沖洗，以免對測定工作的精確度造成影響。

2.2 硅酸鐵的測定方法

硅酸鐵主要是指硅酸鹽礦物質(zhì)中所含的鐵，自然界中，硅酸鹽礦物質(zhì)的種類相對多樣，但是不同種類的硅酸鹽礦物質(zhì)，在物理性質(zhì)和化學性質(zhì)方面存在著較大的差異。同時，硅酸鹽礦物組合較為復雜，現(xiàn)階段沒有相對完善的測定方法。大多情況下，會采用氫氣還原法對硅酸鐵開展相應(yīng)的測定工作。在利用氫氣還原法進行硅酸鐵的測定工作時，要對外界的溫度進行嚴格的控制。對于氫氣還原法而言，其應(yīng)用原理是氫氣可以在適宜的溫度條件下將氧化鐵礦還原為金屬鐵，這一過程中硅酸鹽礦物質(zhì)存在的鐵不會發(fā)生還原反應(yīng)，采用這一方法就可以對硅酸鐵做出相應(yīng)的測定。具體測定過程中，首先需要將待測的樣本放入到石英坩堝中，并對其進行灼燒處理。當灼燒達到規(guī)定的時間之后，還要把樣本取出并放置在U型石英管中。之后，再利用橡皮塞將U 型石英管堵緊，然后通入氫氣把U 型石英管中原來的空氣排出。一段時間之后，需要將樣本取出并放置在錐形瓶中，并加入適量的亞硫酸鈉混合溶液，這一過程中要對錐形瓶進行持續(xù)的搖動。在亞硫酸鈉混合溶液的作用下，金屬鐵會發(fā)生溶解現(xiàn)象，當觀察到溶解過程結(jié)束后，測定人員需要利用濾紙開展過濾工作。當濾液不再變黃時，還需要使用清水進行反復的清洗，通過濾紙過濾所得到的殘渣便是硅酸鐵。在對殘渣進行測定時，需要用全鐵量減去可溶鐵的質(zhì)量，二者之間的差值便是硅酸鐵的含量。利用該方法進行測定時，并不能得到相對準確的結(jié)果。同時，氫氣還原法的操作過程極為麻煩，消耗的時間相對較長，并且測定環(huán)節(jié)中有一定的危險性。一般來說，在利用此方法進行鐵物相分析時，硅酸鐵的測定結(jié)果往往偏低。因而，現(xiàn)階段要加強對測定方法的研究，比如，在利用木炭粉進行氧化鐵礦物的還原工作時，其磁化率可以達到99%到100%。從數(shù)據(jù)上可以得出，木炭粉有著良好的還原效果，可以將其作為一種理想的還原劑。

2.3 菱鐵礦的測定方法

就菱鐵礦而言，其本質(zhì)上屬于碳酸鹽鐵礦的一種。菱鐵礦在某些稀的無機酸溶液以及有機酸溶液中能夠輕易的溶解。因而，在對菱鐵礦進行測定時，可以使用稀鹽酸或者是冰醋酸等不同種類的溶劑，以達到溶解菱鐵礦的目的。但是，對于一些相對特殊的硅酸鐵來說，再沿用上述方法不能使菱鐵礦得到有效的溶解，比如氯泥石。為解決這一問題，可以采取以下方法：一方面，可以采取恰當?shù)姆绞浇档吐饶嗍乃岫龋绕湓谶M行溶劑的選擇時，要對溶劑的酸度進行嚴格的控制；另一方面，可以在溶劑里添加一定量的鋁鹽，通過離子效應(yīng)可以對氯泥石的溶解過程進行有效的抑制。通過對氯泥石的性質(zhì)做出分析之后，測定工作還可以使用硫酸鎂或者是氯化鎂等一系列的化學溶劑。由于上述溶劑的酸性相對較?。≒H值為6），菱鐵礦只有在PH 為3 的溶劑中才逐漸開始溶解。因而，測定工作中可以選用三氯化鋁溶劑，進而達到良好的溶解效果。

3 結(jié)束語

近幾年來，我國許多專家學者以及行業(yè)內(nèi)部人員對于鐵礦石測定過程中的物相分析方法展開了大量的研究。具體測定工作中，要考慮到不同方法各自的利弊。分析環(huán)節(jié)中，要根據(jù)待測試樣的實際情況，制定可行、科學的分析方法，進而有效提高分析結(jié)果的可靠性與精確性，提高鐵礦石測定工作的整體質(zhì)量。