吳忠忠 葉 超 黃 勤

（1.安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所，安徽 合肥 230001）

（2.成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都 610000）

0 引言

在地殼結(jié)構(gòu)中，鐵是分布相對(duì)廣泛的一種元素，并且它有著較大的工業(yè)價(jià)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(qiáng)對(duì)鐵礦石測(cè)定工作的研究，進(jìn)而為鐵礦石的地質(zhì)評(píng)價(jià)以及工業(yè)利用等工作提供幫助。

1 物相分析在鐵礦石測(cè)定中的重要作用

做好物相分析，對(duì)鐵礦石的測(cè)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(lèi)多達(dá)170 多種。但是，真正具有工業(yè)價(jià)值的鐵礦石種類(lèi)卻并不多。在進(jìn)行鐵礦床的經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)時(shí)，不僅要關(guān)注鐵的絕對(duì)含量，同時(shí)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(kāi)展礦床儲(chǔ)量的計(jì)算工作時(shí)，同樣需要對(duì)其存在狀態(tài)與含量進(jìn)行分析。比如，當(dāng)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(guò)對(duì)不同種類(lèi)的鐵礦石進(jìn)行分析，可以得到含鐵礦物的存在形式與含量，進(jìn)而對(duì)后期的地質(zhì)評(píng)價(jià)以及開(kāi)發(fā)利用等工作提供指導(dǎo)意見(jiàn)，這些工作都需要物相分析提供技術(shù)支持。此外，因?yàn)椴煌N類(lèi)的鐵礦石在化學(xué)成分以及物理性質(zhì)等方面存在著較大的差異，在對(duì)不同礦物成分的鐵礦石開(kāi)展選礦以及冶煉工作時(shí)，需要選擇合理的工藝流程。在此之前，需要借助物相分析進(jìn)行鐵礦物含量的測(cè)定。一般來(lái)說(shuō)，鐵礦石的物相分析囊括了五項(xiàng)測(cè)定內(nèi)容：其中不僅包括磁性鐵以及碳酸鐵、硫化鐵的測(cè)定，同時(shí)還包含了赤褐鐵、硅酸鐵的測(cè)定工作。具體測(cè)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(xiàng)物相分析法。對(duì)于前者而言，需要對(duì)鐵礦石進(jìn)行多次的浸取，因而難免會(huì)存在較大的誤差。如果礦石的礦物組成相對(duì)復(fù)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(jìn)行鐵礦石的測(cè)定工作時(shí)，首先需要進(jìn)行稱(chēng)樣，之后借助不同類(lèi)型的溶劑進(jìn)行多次、連續(xù)的浸取。這樣一來(lái)，就能夠?qū)Χ鄠€(gè)“相”做出測(cè)定。對(duì)于單項(xiàng)物相分析法而言，只需要完成一個(gè)“相”的測(cè)定工作即可。但是，單項(xiàng)物相分析法需要對(duì)同一樣品進(jìn)行多次的稱(chēng)量與分析。下文中，僅對(duì)磁性鐵、硅酸鐵以及菱鐵礦的測(cè)定做出分析。

2.1 磁性鐵的測(cè)定方法

對(duì)于磁性鐵而言，它主要指強(qiáng)磁性鐵礦物中所含有的鐵。在開(kāi)展磁鐵礦的測(cè)定工作時(shí)，不僅受到鐵礦石中礦物質(zhì)粒度的影響，同時(shí)測(cè)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(cè)定過(guò)程中，首先需要明確磁場(chǎng)的強(qiáng)度，并且要確定出鐵礦石的礦樣粒度。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于鐵礦石磁性鐵的測(cè)定工作，大多使用的是手工內(nèi)磁選法。具體測(cè)定工作時(shí)，首先要選定待測(cè)的材料，并準(zhǔn)備好相應(yīng)的測(cè)定設(shè)備與儀器。比如，首先要選取適量的鐵礦石樣本，測(cè)定過(guò)程中主要用到燒杯以及培養(yǎng)皿等器具。當(dāng)材料的準(zhǔn)備工作結(jié)束之后，工作人員需要把樣本與水一同倒入準(zhǔn)備好的培養(yǎng)皿中，等到樣本被完全的濕潤(rùn)之后，還要使用外表包裹銅套的永久性磁鐵，對(duì)燒杯中的磁性礦物質(zhì)進(jìn)行有效的吸附之后，再使用洗瓶等裝置對(duì)磁鐵展開(kāi)淋洗工作。這樣一來(lái)，就能夠?qū)⒋盆F上面存留的一些非磁性礦物被沖洗掉。當(dāng)淋洗工作完成之后，還要將磁鐵放置在另一個(gè)培養(yǎng)皿當(dāng)中，并按照上述步驟進(jìn)行磁性礦物質(zhì)的反復(fù)吸附工作。通過(guò)反復(fù)的吸附，就可以將待測(cè)樣本中存在的磁性礦物遴選出來(lái)。最后，需要利用全鐵的測(cè)定方法開(kāi)展相應(yīng)的測(cè)定工作，進(jìn)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(kāi)展相應(yīng)的測(cè)定工作時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)定的操作方法與順序進(jìn)行，測(cè)定工作中嚴(yán)禁使用水進(jìn)行磁性礦物的直接沖洗，以免對(duì)測(cè)定工作的精確度造成影響。

2.2 硅酸鐵的測(cè)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(lèi)相對(duì)多樣，但是不同種類(lèi)的硅酸鹽礦物質(zhì)，在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)方面存在著較大的差異。同時(shí)，硅酸鹽礦物組合較為復(fù)雜，現(xiàn)階段沒(méi)有相對(duì)完善的測(cè)定方法。大多情況下，會(huì)采用氫氣還原法對(duì)硅酸鐵開(kāi)展相應(yīng)的測(cè)定工作。在利用氫氣還原法進(jìn)行硅酸鐵的測(cè)定工作時(shí)，要對(duì)外界的溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。對(duì)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(guò)程中硅酸鹽礦物質(zhì)存在的鐵不會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，采用這一方法就可以對(duì)硅酸鐵做出相應(yīng)的測(cè)定。具體測(cè)定過(guò)程中，首先需要將待測(cè)的樣本放入到石英坩堝中，并對(duì)其進(jìn)行灼燒處理。當(dāng)灼燒達(dá)到規(guī)定的時(shí)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(lái)的空氣排出。一段時(shí)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(guò)程中要對(duì)錐形瓶進(jìn)行持續(xù)的搖動(dòng)。在亞硫酸鈉混合溶液的作用下，金屬鐵會(huì)發(fā)生溶解現(xiàn)象，當(dāng)觀察到溶解過(guò)程結(jié)束后，測(cè)定人員需要利用濾紙開(kāi)展過(guò)濾工作。當(dāng)濾液不再變黃時(shí)，還需要使用清水進(jìn)行反復(fù)的清洗，通過(guò)濾紙過(guò)濾所得到的殘?jiān)闶枪杷徼F。在對(duì)殘?jiān)M(jìn)行測(cè)定時(shí)，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(jìn)行測(cè)定時(shí)，并不能得到相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果。同時(shí)，氫氣還原法的操作過(guò)程極為麻煩，消耗的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，并且測(cè)定環(huán)節(jié)中有一定的危險(xiǎn)性。一般來(lái)說(shuō)，在利用此方法進(jìn)行鐵物相分析時(shí)，硅酸鐵的測(cè)定結(jié)果往往偏低。因而，現(xiàn)階段要加強(qiáng)對(duì)測(cè)定方法的研究，比如，在利用木炭粉進(jìn)行氧化鐵礦物的還原工作時(shí)，其磁化率可以達(dá)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(cè)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(wú)機(jī)酸溶液以及有機(jī)酸溶液中能夠輕易的溶解。因而，在對(duì)菱鐵礦進(jìn)行測(cè)定時(shí)，可以使用稀鹽酸或者是冰醋酸等不同種類(lèi)的溶劑，以達(dá)到溶解菱鐵礦的目的。但是，對(duì)于一些相對(duì)特殊的硅酸鐵來(lái)說(shuō)，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(wèn)題，可以采取以下方法：一方面，可以采取恰當(dāng)?shù)姆绞浇档吐饶嗍乃岫龋绕湓谶M(jìn)行溶劑的選擇時(shí)，要對(duì)溶劑的酸度進(jìn)行嚴(yán)格的控制；另一方面，可以在溶劑里添加一定量的鋁鹽，通過(guò)離子效應(yīng)可以對(duì)氯泥石的溶解過(guò)程進(jìn)行有效的抑制。通過(guò)對(duì)氯泥石的性質(zhì)做出分析之后，測(cè)定工作還可以使用硫酸鎂或者是氯化鎂等一系列的化學(xué)溶劑。由于上述溶劑的酸性相對(duì)較?。≒H值為6），菱鐵礦只有在PH 為3 的溶劑中才逐漸開(kāi)始溶解。因而，測(cè)定工作中可以選用三氯化鋁溶劑，進(jìn)而達(dá)到良好的溶解效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

近幾年來(lái)，我國(guó)許多專(zhuān)家學(xué)者以及行業(yè)內(nèi)部人員對(duì)于鐵礦石測(cè)定過(guò)程中的物相分析方法展開(kāi)了大量的研究。具體測(cè)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(cè)試樣的實(shí)際情況，制定可行、科學(xué)的分析方法，進(jìn)而有效提高分析結(jié)果的可靠性與精確性，提高鐵礦石測(cè)定工作的整體質(zhì)量。