㈠ 菱鐵礦微量化學分析法
15mg試樣用非水光度滴定法測定二氧化碳後連續測定亞鐵和全鐵,另取5mg試樣測定鉀、鈉、鈣、鎂和錳。
儀器
光度滴定儀。
試劑
二氧化碳吸收液900mL無水乙醇,加30mL乙醇胺和100mg百里酚酞,用無水乙醇稀釋至1000mL。
二氧化碳滴定液0.3g氫氧化鉀溶於無水乙醇後,加30mL乙醇胺,用無水乙醇稀釋至1000mL。
分析步驟
(1)二氧化碳的測定
圖68.2 測定CO2裝置圖
稱樣前按圖68.2連接好裝置,加吸收液於吸收杯中,調節攪拌器至適當速度,然後調電流調節和終點調節,讓終點顏色微安表的讀數約為80μA。
稱取15mg(精確至0.01mg)試樣於50mL錐形瓶中,立即塞緊瓶塞,通N21~2min,加滴定液使指示至所選微安讀數,並穩定不變。從分液漏斗中加入20mL(1+2)HCl,關閉漏斗,立即加熱10min,慢慢滴加滴定液,使微安表維持在選定的讀數處,直至1min不變為終點。
滴定液的標定:稱取高純度碳酸鋇不少於15mg(精確至0.01mg),按上述操作步驟標定。
(2)亞鐵和全鐵的測定
在滴定完CO2後,將錐形瓶冷卻,取下。立即用K2Cr2O7標准溶液滴定。在滴定曲線上查得相應的滴定度,求得亞鐵含量。
在滴定亞鐵後的錐形瓶中,加入5mLHCl,2滴鎢酸鈉溶液,用TiCl3還原至鎢藍出現,用K2Cr2O7標准溶液滴定至淺藍色終點,計算全鐵含量。差減求得Fe2O3含量。
(3)鉀、鈉、鈣、鎂和錳的測定
稱取5mg(精確至0.01mg)試樣於10mL燒杯中,加1mL(1+2)HCl低溫溶解,蒸干,加入2mL10g/LSnCl2-(2+98)HCl溶液溶解後移入5mL容量瓶中,並用該溶液稀釋至刻度,搖勻。
用原子吸收光譜法測定鉀、鈉,量程擴展10倍。
用微量取樣器分別移取100.0μL上述測定鉀、鈉溶液於微量進樣杯中,脈沖進樣,原子吸收光譜法測定鈣和鎂,量程擴展0.1倍。
移取1.0mL上述測定鉀、鈉的溶液於5mL容量瓶中,用(2+98)HCl稀釋至刻度,搖勻。用原子吸收光譜法測定錳。
㈡ 任務鐵礦石分析方法的選擇
任務描述
在岩石礦物分析工作中,元素及其化合物的掩蔽、分離和測定都是以它們的分析化學性質為基礎的。所以,討論和研究它們的分析化學性質是極其必要的。本任務對鐵的化學性質、鐵礦石的分解方法、鐵的分析方法選用等進行了闡述。通過本任務的學習,知道鐵的化學性質,能根據礦石的特性、分析項目的要求及干擾元素的分離等情況選擇適當的分解方法,學會基於被測試樣中鐵含量的高低以及對分析結果准確度的要求不同而選用適當的分析方法,能正確填寫樣品流轉單。
任務分析
一、鐵在自然界的存在
鐵在自然界(地殼)分布很廣,也是最常用的金屬,約佔地殼質量的5.1%,居元素分布序列中的第四位,僅次於氧、硅和鋁。它的最大用途是用於煉鋼;也大量用來製造鑄鐵和煅鐵。鐵和其化合物還用作磁鐵、染料(墨水、藍曬圖紙、胭脂顏料)和磨料(紅鐵粉)。但由於鐵很容易與其他元素化合而成各種鐵礦物(化合物)存在,所以地殼中很少有天然純鐵存在。我們所說的鐵礦石是指在現代技術條件下能冶煉出鐵來而又經濟的鐵礦物。
鐵礦石從主要成分上劃分至少可以分為:赤鐵礦,主要有效成分Fe2O3;褐鐵礦,主要有效成分mFe2O3·nH2O;磁鐵礦,主要有效成分Fe3O4;菱(黃)鐵礦,主要有效成分FeCO3(Fe2S3);純鐵礦,主要有效成分單質鐵;以及上述礦藏的混生礦或與其他黑色金屬的伴生礦。鐵精礦中鐵的含量(品位)大小直接決定著鐵的產量,所以生產中特別注重鐵礦石的含量。鐵精礦中鐵含量的大小的主要測定方法有EDTA配位滴定法、重鉻酸鉀容量法。鐵礦石中全鐵含量的測定,目前國內外主要採用重鉻酸鉀容量法。
二、鐵的分析化學性質
(一)鐵的化學性質簡述
鐵(Fe),原子序數26,相對原子質量55.847,鐵的密度為7.9g/cm3,鐵有多種同素異形體,如α鐵、β鐵、γ鐵、σ鐵等。鐵是比較活潑的金屬,在金屬活動順序表裡排在氫的前面。常溫時,鐵在乾燥的空氣里不易與氧、硫、氯等非金屬單質起反應,在高溫時,則劇烈反應。鐵在氧氣中燃燒,生成Fe3O4,熾熱的鐵和水蒸氣起反應也生成Fe3O4。鐵易溶於稀的無機酸和濃鹽酸中,生成二價鐵鹽,並放出氫氣。在常溫下遇濃硫酸或濃硝酸時,表面生成一層氧化物保護膜,使鐵「鈍化」,故可用鐵製品盛裝濃硫酸或濃硝酸。鐵是一變價元素,常見價態為+2價和+3價。鐵與鹽酸、稀硫酸等反應時失去兩個電子,成為+2價。與Cl2、Br2、硝酸及熱濃硫酸反應,則被氧化成Fe3+。鐵與氧氣或水蒸氣反應生成的Fe3O4,可以看成是FeO·Fe2O3,其中有1/3的Fe為+2價,另2/3為+3價。鐵的+3價化合物較為穩定。鐵的化合物主要有兩大類:亞鐵Fe(Ⅱ)和正鐵Fe(Ⅲ)化合物,亞鐵化合物有氧化亞鐵(FeO)、氯化亞鐵(FeCl2)、硫酸亞鐵(FeSO4)、氫氧化亞鐵[Fe(OH)2]等;正鐵化合物有三氧化二鐵(Fe2O3)、三氯化鐵(FeCl3)、硫酸鐵[Fe2(SO4)3]、氫氧化鐵[Fe(OH)3]等。
Fe2+呈淡綠色,在鹼性溶液中易被氧化成Fe3+。Fe3+的顏色隨水解程度的增大而由黃色經橙色變到棕色。純凈的Fe3+為淡紫色。Fe2+和Fe3+均易與無機或有機配位體形成穩定的配位化合物。
(二)亞鐵的氧化還原性質
在鹼性溶液中亞鐵極易被氧化,空氣中的氧就可以將其氧化為Fe3+:
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3
與此同時,有少量的亞鐵還可發生歧化作用而形成Fe3+和Fe0。亞鐵鹽在中性溶液中被空氣中的氧氧化時,其速度遠較在酸性溶液中為快,在醇溶液中其氧化速度較在水溶液中為快;在反應過程中,pH、溫度及鹽類等條件對反應均有影響。反應結果往往有鹼式鹽生成:
4Fe2++O2+2Cl-→2FeOCl+2Fe3+
在酸性溶液中的亞鐵比在鹼性或中性溶液中穩定得多。氫離子濃度越大,其氧化反應越不容易進行。因此,要氧化酸性溶液中的亞鐵成為Fe3+,必須採用相當強的氧化劑。許多具有強氧化性的含氧酸鹽,如高錳酸鹽、重鉻酸鹽、釩酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽等,均可在酸性環境中氧化亞鐵為氧化鐵。其中高錳酸鹽、重鉻酸鹽等可配成標准溶液直接滴定亞鐵。
(三)三價鐵的氧化還原性質
三價鐵是鐵的最穩定狀態。在酸性溶液中,三價鐵是緩和的氧化劑,一般情況下只有較強的還原劑才能將它還原。這些還原劑有硫化氫、硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、氯化亞錫、碘化鉀、亞鈦鹽、亞汞鹽、金屬鋅或鋁以及一些有機還原劑如鹽酸羥胺、抗壞血酸、硫脲等。其中硫酸亞鈦、硝酸亞汞可用來直接滴定三價鐵,氯化亞錫在鐵的容量法中的應用亦為大家所熟知。
(四)鐵的配位性質
1.鐵的無機配合物
三價鐵和亞鐵的硫酸鹽都可與硫酸鹽或硫酸銨形成復鹽。其中最重要的是(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O。此復鹽的亞鐵的穩定性較大,在分析中可用它來配製亞鐵的標准溶液。三價鐵的復鹽中,鐵銨釩(NH4Fe(SO4)2·12H2O)也常被用來配製三價鐵的標准溶液。
鐵離子和亞鐵離子可分別與氟離子、氯離子形成配位數不同的多種配合物。分析中常利用[FeF6]3-配離子的形成以掩蔽Fe3+,在鹽酸溶液中Fe3+與Cl-形成的配離子為黃色,可藉以粗略判定溶液中Fe3+的存在。
鐵離子與硫氰酸根離子形成深紅色配合物。此反應可用於Fe3+的定性分析和比色法測定。
在過量磷酸根離子存在下,鐵離子可形成穩定的無色配離子,在分析中可藉此掩蔽Fe3+。此外,在用磷酸分解鐵礦石的過程中,也利用了三價鐵與磷酸根離子形成穩定配合物的反應。
2.鐵的有機配合物
EDTA與三價鐵的配位反應應用十分廣泛。亞鐵的EDTA配合物不如三價鐵的EDTA配合物穩定,因此在分析中主要應用三價鐵與EDTA的配位反應以掩蔽Fe3+或進行容量法測定。
鄰啡羅啉與亞鐵離子形成較穩定的紅色配合物,反應的靈敏度很高,可用於亞鐵的分光光度法測定。
其他的許多配位劑,如銅試劑、三乙醇胺、檸檬酸鹽、酒石酸鹽等與三價鐵離子形成配合物的反應,在分離、掩蔽中都有應用。
三、鐵礦石的分解方法
鐵礦石的分解,通常採用酸分解和鹼性熔劑熔融的方法。酸分解時,常用以下幾種方法:
(1)鹽酸分解:鐵礦石一般能為鹽酸加熱分解,含鐵的硅酸鹽難溶於鹽酸,可加少許氫氟酸或氟化銨使試樣分解完全。磁鐵礦溶解的速度很慢,可加幾滴氯化亞錫溶液,使分解速度加快。
(2)硫酸-氫氟酸分解:試樣在鉑坩堝或塑料坩堝中,加1∶1 硫酸10 滴、氫氟酸4~5mL,低溫加熱,待冒出三氧化硫白煙後,用鹽酸提取。
(3)磷酸或硫-磷混合酸分解:溶礦時需加熱至水分完全蒸發並出現三氧化硫白煙後,再加熱數分鍾。但應注意加熱時間不能過長,以防止生成焦磷酸鹽。
目前採用鹼性熔劑熔融分解試樣較為普遍。常用的熔劑有碳酸鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉和氫氧化鉀等在銀坩堝、鎳坩堝或高鋁坩堝中熔融。用碳酸鈉直接在鉑坩堝中熔融,由於鐵礦中含大量鐵會損害坩堝,同時鉑的存在會影響鐵的測定,所以很少採用。
在實際應用中,應根據礦石的特性、分析項目的要求及干擾元素的分離等情況選擇適當的分解方法。對於含有硫化物和有機物的鐵礦石,應將試樣預先在550~600℃溫度下灼燒以除去硫及有機物,然後以鹽酸分解,並加入少量硝酸,使試樣分解完全。
四、鐵的分析方法
(一)重鉻酸鉀容量法
(1)無汞重鉻酸鉀容量法:試樣用硫酸-磷酸混酸溶解,加入鹽酸在熱沸狀態下用氯化亞錫還原大部分三價鐵。在冷溶液中以鎢酸鈉為指示劑,滴加三氯化鈦還原剩餘三價鐵,並稍過量,在二氧化碳氣體保護下,用重鉻酸鉀氧化過量三氯化鈦,以二苯胺磺酸鈉為指示劑,用重鉻酸鉀標准溶液滴定到終點。根據消耗的重鉻酸鉀標准溶液的體積計算試樣中全鐵百分含量。
(2)有汞重鉻酸鉀容量法:在酸性溶液中,用氯化亞錫將三價鐵還原為二價鐵,加入氯化汞以除去過量的氯化亞錫,以二苯胺磺酸鈉為指示劑,用重鉻酸鉀標准溶液滴定至紫色。反應方程式:
岩石礦物分析
岩石礦物分析
岩石礦物分析
經典的重鉻酸鉀法測定鐵時,採用氯化亞錫將溶液中的Fe3+還原為Fe2+。然後用氯化汞除去過量的氯化亞錫,汞鹽會造成污染,因此中國在20世紀60年代以來發展了「不用汞鹽的測鐵法」。
(二)EDTA配位滴定法
鐵礦石經濃鹽酸溶解,低溫加熱直至溶解完全後冷卻,加水將溶液稀釋至一定濃度,再加入硝酸和氨水調節溶液pH=1.8~2,以磺基水楊酸為指示劑,用EDTA標液滴定,終點由紫紅色變為亮黃色。
本法與經典法對鐵礦石中全鐵量測試結果准確度、精密度是一致的,本法可以避免因為加入HgCl2溶液而造成環境污染,有害於人的身體健康的弊病,且本法操作比經典法簡便,完全可以採用。
(三)鄰啡羅啉比色法
以鹽酸羥胺為還原劑,將三價鐵還原為二價鐵,在pH=2~9的范圍內,二價鐵與鄰啡羅啉反應生成橙紅色的配合物[Fe(Cl2H8N2)3]2+,藉此進行比色測定。其反應如下:
4FeCl3+2NH2OH·HCl→4FeCl2+N2O+6HCl+H2O
Fe2++3Cl2H8N2→[Fe(Cl2H8N2)3]2+(橙紅色)
這種反應對Fe2+很靈敏,形成的顏色至少可以保持15天不變。當溶液中有大量鈣和磷時,反應酸度應大些,以防CaHPO4·2 H2O沉澱的形成。在顯色溶液中鐵的含量在0.1~6mg/mL時符合Beer定律,波長530 nm。
(四)原子吸收光譜法
利用鐵空心陰極燈發出的鐵的特徵譜線的輻射,通過含鐵試樣所產生的原子蒸汽時,被蒸汽中鐵元素的基態原子所吸收,由輻射特徵譜線光被減弱的程度來測定試樣中鐵元素的含量。鐵的最靈敏吸收線波長為248.3nm,測定下限可達0.01mg/mL(Fe),最佳測定濃度范圍為2~20mg/mL(Fe)。
(五)X射線熒光分析法
X射線熒光光譜分析法具有分析速度快、試樣加工相對簡單、偶然誤差小及分析精度高的特點,已廣泛應用於各種原材料的分析中,並逐步應用於鐵礦石的分析中。但由於鐵礦石成分非常復雜,主成分含量較高,變化范圍大,使基體變化大,對X射線熒光分析造成不利影響,致使在用通常壓片法進行鐵礦石分析時,其准確度不如化學法高。採用玻璃熔片法對樣品進行熔融稀釋處理,可以有效地消除熒光分析中的基體效應,提高熒光分析的准確度。
X射線熒光分析法的優點之一是各元素的特徵譜線數量少。測定鐵通常選用的是Kα線,其波長為1.93Å(1Å=0.1nm)。
五、鐵礦石的分析任務及其分析方法的選擇
基於被測試樣中鐵含量的高低不同以及對分析結果准確度的要求不同,可採用的測定方法有很多。目前,岩石礦物試樣中高含量鐵的測定主要採用容量分析法。其中重鉻酸鉀容量法應用最廣泛。此外,以氧化還原反應為基礎的測定鐵的容量法還有高錳酸鉀法、鈰量法、碘量法、硝酸亞汞法以及鈦量法等。以配位反應為基礎的容量法中較常採用的是EDTA法。試樣中低含量鐵的測定,常用的有磺基水楊酸分光光度法和鄰菲羅啉分光光度法以及原子吸收分光光度法。X射線熒光分析法也已用於岩石礦物試樣中鐵的測定。
氯化亞錫還原-重鉻酸鉀容量法具有穩定、准確、簡易、快速等許多優點,但由於使用了劇毒的氯化汞,嚴重污染環境,危害人體健康。為了避免使用汞鹽,近年來常採用氯化亞錫、三氯化鈦聯合還原-重鉻酸鉀容量法。原子吸收法操作簡單、快速,結果的精密度、准確度高,但鐵的光譜線較復雜,例如,在鐵線248.3 nm附近還有248.8 nm線;為克服光譜干擾,應選擇最小的狹縫或光譜帶。
鄰菲羅啉能與某些金屬離子形成有色配合物而干擾測定。但在乙酸-乙酸銨的緩沖溶液中,不大於鐵濃度10倍的銅、鋅、鈷、鉻及小於2mg/L的鎳,不幹擾測定,當濃度再高時,可加入過量顯色劑予以消除。
技能訓練
實戰訓練
1.實訓時按每小組5~8人分成幾個小組。
2.每個小組進行角色扮演,利用所學知識並上網查詢相關資料,完成鐵礦石委託樣品從樣品驗收到派發樣品檢驗單工作。
3.填寫附錄一中表格1和表格2。
㈢ 怎樣識別鐵礦石
硬度是礦物的重要物理屬性。不同的礦物,其硬度不同。里氏硬度規定為10級,鐵礦石的硬度一般在5---6之間,當然,不同的鐵礦石的硬度也不盡相同。
㈣ 誰知道鐵礦石中各元素的分析方法及允許偏差
GB/T 1~64 鐵礦石化學分析方法
具體內容請購買國標手冊,謝謝
不同用途的鐵礦石各元素的含量標准不一樣
㈤ 鐵礦中全鐵含量的測定方法有什麼
鐵礦石中鐵的測定
鐵是地球上分布最廣的金屬元素之一,在地殼中的平均含量為5%,在元素豐度表中位於氧、硅和鋁之後,居第四位。自然界中已知的鐵礦物有300多種,但在當前技術條件下,具有工業利用價值的主要是磁鐵礦(Fe3O4含鐵72.4%)、赤鐵礦(Fe2O3含鐵70.0%)、菱鐵礦(FeCO3含 鐵48.2%)、褐鐵礦(Fe2O3·nH2O含鐵48%~62.9%)等。
鐵礦石是鋼鐵工業的基本原料,可冶煉成生鐵、熟鐵、鐵合金、碳素鋼、合金鋼、特種鋼等。用於高爐煉鐵的鐵礦石,要求其全鐵TFe(全鐵含量)≥50%,S≤0.3%,P≤0.25%,Cu≤0.2%,Pb≤0.1%,Zn≤0.1%,Sn≤0.08%,而開采出來的原礦石中鐵的品位一般只有20%~40%.通過選礦富集,可將礦石的品位提高到50%~65%。我國每年從國外進口大量商品鐵礦石。
鐵礦石的常規分析是做簡項分析,即測定全鐵(TFe)、亞鐵、可溶鐵、硅、硫、磷。錢分析還要測定:氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化錳、砷、鉀、鈉、釩、鐵、鉻、鎳、鈷,鉍、銀、鋇、鍶、鋰、稀有分散元素。吸附水、化合水、灼燒減量及二氧化碳等。本節著重介紹全鐵的測定。
一、鐵礦石試樣的分解
鐵礦石屬於較難分解的礦物,分解速度很慢,分析試樣應通過200目篩,或試樣粒度不大於0.074mm。
鐵礦石一般能被鹽酸在低溫電爐上加熱分解,如殘渣為白色,表明試樣分解完全若殘渣有黑色或其它顏色,是因為鐵的硅酸鹽難溶於鹽酸,可加入氫氟酸或氟化銨再加熱使試樣分解完全,磁鐵礦的分解速度很慢,可用硫-磷混合酸(1+2)在高溫電爐上加熱分解,但應注意加熱時間不能太長,以防止生成焦磷酸鹽。
部分鐵礦石試樣的酸分解較困難,宜採用鹼熔法分解試樣,常用的熔劑有碳酸鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉和過氧化鈉-碳酸鈉(1+2)混合熔劑等,在銀坩堝、鎳坩堝、高鋁坩堝或石墨坩堝中進行。鹼熔分解後,再用鹽酸溶液浸取。
二、鐵礦石中鐵的分析方法概述
鐵礦石中鐵的含量較高,一般在20~70%之間,其分析方法有氯化亞錫-氯化汞-重鉻酸鉀容量法,三氯化鈦-重鉻酸鉀容量法和氯化亞錫-氯化汞-硫酸鈰容量法。
第一種方法(又稱汞鹽重鉻酸鉀法)是測定鐵礦石中鐵的經典方法,具有簡便、快捷、准確、穩定、容易掌握等優點,在實際工作中得到了廣泛應用,成為國家標准方法之一——《鐵礦石化學分析方法,氯化亞錫-氯化汞-重鉻酸鉀容量法測定全鐵量》(GB/T6730.4-1986)。其基本原理是:在熱、濃鹽酸介質中,用氯化亞錫還原試液中的Fe(Ⅲ)為Fe(Ⅱ),過量的氯化亞錫用氯化汞氧化除去,在硫-磷混合酸存在下,以二苯胺磺酸鈉為指示劑,用重鉻酸鉀標准滴定溶液滴定生成所有Fe(Ⅱ)至溶液呈現穩定的紫色為終點,以重鉻酸鉀標准溶液的消耗量來計算出試樣中鐵的含量。
(1)在實際工作中,為了使Fe(Ⅲ)能較為迅速地還原完全,常將制備溶液加熱到小體積時,趁熱滴加SnCl2溶液至黃色褪去。趁熱加入SnCl2溶液,是因為Sn(Ⅱ)還原Fe(Ⅲ)的反應在室溫下進行得很慢,提高溫度到近沸,可加快反應速度。濃縮至小體積,既提高了酸度,防止SnCl2水解,又提高了反應物濃度,有利於Fe(Ⅲ)的還原和還原完全時顏色變化的觀察。
(2)加HgCl2除去過量的SnCl2必須在冷溶液中進行,其氧化作用較慢,在加入HgCl2溶液後需放置2~3min,才能滴定。因為在熱溶液中,HgCl2可氧化Fe(Ⅱ),使測定結果偏低:加入HgCI2溶液後不放置,或放置時間太短,反應不完全,Sn(Ⅱ)未除盡,使結果偏高:若放置時間過長,已被還原的Fe(Ⅱ)可被空氣中的氧所氧化,使結果偏低。
(3)滴定前加入硫-磷混合酸的作用:是保證K2Cr2O7氧化能力所需的酸度,二是H3PO4與Fe(Ⅲ)形成無色配離子[Fe(HpO4)2]-,既可消除FeCl3黃色對終點色變的影響,又可降低Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)電對的電位,使滴定突躍范圍變寬,指示劑顏色突變明顯。但是,必須注意,在H3PO4介質中,Fe(Ⅱ)的穩定性較差,加入硫-磷混合酸後,要盡快滴定。
(4)二苯胺磺酸鈉與K2Cr2O7的反應速度本來很慢,因微量Fe(Ⅱ)具有催化作用,使其與K2Cr2O7的反應迅速進行,變色敏銳。因此,同時做空白試驗時,要加入一定量的硫酸亞鐵銨溶液。由於指示劑被氧化時也消耗K2Cr2O7,所以應嚴格控制指示劑用量。
第二種方法(又叫無汞鹽重鉻酸鉀法)是由於汞鹽有劇毒,污染環境,危害人體健康,人們提出了改進方法,避免使用汞鹽。該方法的應用較為普遍,也是國家標准分析方法之一——《鐵礦石化學分析方法,三氯化鈦-重鉻酸鉀容量法測定全鐵量》(GB/T6730.5-1986)。其基本原理是:在鹽酸介質中,用三氯化鈦溶液將試液中的Fe(Ⅲ)還原為Fe(Ⅱ)。Fe(Ⅲ)被還原完全的終點,用鎢酸鈉(也可用甲基橙、中性紅、次甲基藍等)溶液來指示。當無色鎢酸鈉溶液變為藍色(鎢藍)時,表示Fe(Ⅲ)已還原完全。用重鉻酸鉀溶液氧化過量的三氯化鈦至鎢藍剛消失,然後加入硫-磷混合酸,以二苯胺磺酸鈉為指示劑,用重鉻酸鉀標准滴定溶液滴定生成所有Fe(Ⅱ)至溶液呈現穩定的紫色為終點。
第三種方法是在第一種方法的基礎上,只將重鉻酸鉀標准滴定溶液替換為硫酸鈰標准滴定溶液作為氧化劑來滴定Fe(Ⅱ)。它適合測定含砷、銻較高的試樣。
㈥ 鐵礦石有沒有系統分析方法,主要分析全鐵、二氧化硅、和鎂、磷,國標的繁瑣,簡單點的呀,特別是熔樣問題!
有系統分析方法,簡單的就用鹼融,融一次樣基本元素都可以測定。
國標繁瑣與否,與你對化驗指標的質量要求有關,如果精度要求不高,可以在國標的基礎上更改,如果要求高最好按部就班的做。
酸溶樣品也可以做,不過由於要趕氫氟酸,所以溶解的樣品中二氧化硅肯定測不了。
㈦ 任務鐵礦石中亞鐵的測定
——重鉻酸鉀滴定法
任務描述
鐵礦石(包括球團礦﹑燒結礦等)作為高爐煉鐵的主要原料,其直接影響著高爐冶煉過程的經濟技術指標,除要求鐵礦石有較高的品位外,還需對鐵礦石中亞鐵成分進行分析,在冶煉過程中亞鐵要用CO和C還原成Fe。燒結礦中亞鐵的含量高則強度高,但增加還原難度,需要消耗更多的焦炭,因此燒結時要嚴格控制亞鐵的含量。現在各實驗室廣泛採用GB/T 6730.8-1986標准進行亞鐵的分析。本任務旨在通過實際操作訓練,學會重鉻酸鉀滴定法測定鐵礦石中亞鐵含量;能真實、規范記錄原始記錄並按有效數字修約進行結果計算。
任務實施
一、儀器和試劑准備
(1)玻璃儀器:酸式滴定管、錐形瓶、容量瓶、燒杯。
(2)碳酸氫鈉、飽和碳酸氫鈉溶液。
(3)硫酸-磷酸混合酸:於800mL水中加入100mL硫酸(1+1),加入100mL磷酸(ρ=1.70g/mL)。
(4)氟化鈉。
(5)二苯胺磺酸鈉溶液(0.2%):用少許水溶解 0.2g 二苯胺磺酸鈉,稀釋至100mL,貯存該溶液於棕色瓶中。
(6)重鉻酸鉀標准溶液(0.0050mol/L):稱取1.4709g預先在150℃溫度下烘乾1h的重鉻酸鉀(基準試劑)溶於水,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻。
(7)三氯化鐵溶液(3%):稱取3g 三氯化鐵(FeCl3·6H2O),溶於100mL 水中,混勻(如溶液會渾濁,應過濾後使用)。
(8)硫酸亞鐵銨溶液:稱取11.82g硫酸亞鐵銨((NH4)2Fe(SO4)2·6H2O)溶於硫酸(5+95)中,移入1000mL容量瓶中,以硫酸(5+95)稀至刻度(約0.03mol/L)。
二、分析步驟
稱取試樣0.2000g置於300mL錐形瓶中,加入30mL三氯化鐵溶液(3%),電磁攪拌20min,加入0.5g氟化鈉溶液、30mL濃鹽酸溶液、約0.5~1g碳酸氫鈉,立即蓋上帶短膠管的橡膠塞(或瓷坩堝蓋),置於低溫電爐上加熱分解,並保持微沸狀態20~40min,濃縮試液體積至20~30mL時取下,將導管的一端迅速插入飽和碳酸氫鈉溶液中,將錐形瓶冷卻至室溫,加入100mL硫酸-磷酸混合酸,加入5 滴二苯胺磺酸鈉溶液,立即以重鉻酸鉀標准溶液滴定至呈穩定的紫紅色即為終點。
向隨同試樣空白溶液中加入6.00mL硫酸亞鐵銨溶液、100mL硫酸-磷酸混合酸,加5滴二苯胺磺酸鈉指示劑,用重鉻酸鉀標准液滴定至呈穩定紫色,記下消耗重鉻酸鉀標准溶液的毫升數(A),再向溶液中加入6.00mL硫酸亞鐵銨溶液,再以重鉻酸鉀標准溶液滴定至穩定紫色。記下滴定的毫升數(B),則V0=A-B即為空白值。
三、結果計算
岩石礦物分析
式中:w[Fe(Ⅱ)]為亞鐵的質量分數,%;m為稱取試樣質量,g;V為滴定試樣溶液消耗重鉻酸鉀標准溶液的體積,mL;V0為滴定空白消耗重鉻酸鉀標准溶液的體積,mL;C為重鉻酸鉀標准溶液濃度,mol/L;MFe為金屬鐵的含量,%。
四、質量記錄表格填寫
任務完成後,填寫附錄一中表格3、4、5。
任務分析
一、重鉻酸鉀法測定亞鐵原理
在岩石中測定亞鐵和測定全鐵的方法原理是一樣的,所不同的是試樣分解。如何使試樣分解完全,而在分解過程中又不致使亞鐵氧化,是測定亞鐵的關鍵。試液以三氯化鐵溶液浸取後,再加入鹽酸使金屬鐵和亞鐵均進入溶液。以重鉻酸鉀容量法測得其合量,減去金屬鐵的量,即得亞鐵的量。
二、試樣的分解
在分解測定亞鐵的試樣時,一般採用酸溶分解法。常用的溶劑有鹽酸、鹽酸-氟化鈉、氫氟酸-硫酸等。為了防止Fe2+被空氣氧化,需將體系與空氣隔絕。常用的方法是在CO2氣氛中分解試樣。在分解試樣時,加入碳酸氫鈉,使產生CO2氣體以防止亞鐵氧化。
三、干擾元素消除
在亞鐵的測定中,硫、錳是主要的干擾元素。試樣中含有硫化物時,被酸分解而產生硫化氫,可將部分三價鐵還原為二價鐵,使測定結果偏高。用硫酸、氫氟酸和氯化汞的混合液分解試樣,可以消除硫的干擾。
四價錳在試樣被酸分解過程中會氧化二價鐵,而使結果偏低。在用酸分解時,加入Na2SO3或H2SO3將試樣的高價錳還原為二價錳,然後進行Fe2+的測定。
四、亞鐵離子檢驗方法
[方法1]觀察顏色,亞鐵離子一般呈淺綠色。
[方法2]加入硫氰化鉀,不顯血紅色,然後加入氯水,顯血紅色,則為亞鐵離子。反應離子方程式:
2Fe2++Cl2→2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN-→Fe(SCN)3
[方法3]加入氫氧化鈉溶液,生成白色沉澱,白色沉澱迅速變成灰綠色,最後變成紅褐色。這證明有鐵離子存在。
[方法4]向溶液中加入酸性高錳酸鉀,若褪色,則有二價鐵。
[方法5]向溶液中加入醋酸鈉,由於二價鐵遇醋酸鈉無反應,而三價鐵則發生雙水解,產生沉澱,再結合方法3或4,則可判斷。
實驗指南與安全提示
實驗中應注意安全用電,防止由於用電不當造成人身傷害。
為防止亞鐵被氧化,錐形瓶乾燥為好,稱重後不可久置。整個操作過程應迅速,分解試樣時應保持微沸,不可中斷,避免試液接觸空氣使亞鐵離子氧化,導致結果偏低。
分解試樣時,不得加入硝酸及其他氧化性物質,防止結果偏低。
為避免二價鐵被空氣氧化,試樣分解時加入少量碳酸氫鈉,它與稀鹽酸生成大量的二氧化碳,達到隔絕空氣的目的。
本法不適用於含硫高的試樣,因在溶樣過程中生成的硫化氫,能將三價鐵還原為二價鐵,導致結果偏高。
其他還原性態物質和高價錳等氧化態物質對本法存在干擾。
案例分析
一河流上游排污口排出一股(A)淺綠色的水,由河灘漫延時逐漸變成黃色。此股水遇到下游一股(B)無色水即刻變成黑水,請分析黑色物質為何物?如何驗證?
☆分析:
上游淺綠色水含Fe2+,流經河灘時Fe2+被空氣中的氧氧化為Fe3+;鐵的黑色生成物應為(Fe2S3+FeS)。
分別取A、B兩股水樣。A 股水,加鐵氰化鉀 K3[Fe(CN)6],若生成深藍色沉澱Fe3[Fe(CN)6]2,則確認為Fe2+;B股水加醋酸鋅溶液,若生成白色沉澱,則說明B股水中含有S2-,也即確證生成的黑色物質為鐵的硫化物(Fe2S3+FeS)。
閱讀材料
鐵的冶煉
1.古代的煉鐵
天然的純鐵在自然界幾乎不存在,人類最早發現和使用的鐵,是天空中落下的隕鐵。隕鐵是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物,含鐵量較高。但是,隕鐵畢竟十分稀少,它對製造生產工具起不了什麼大的作用。但通過對隕鐵的利用,畢竟使人們初步認識到鐵。
原始的煉鐵方法,大致是在山坡上就地挖坑,內壁用石塊堆砌,形成一個簡陋的「爐膛」,然後將鐵礦石和木炭一層夾一層地放進「爐膛」,依賴自然通風,空氣從「爐膛」下面的孔道進入,使木炭燃燒,部分礦石就被還原成鐵。由於通風不足,「爐膛」又小,故爐溫難以提高,生成的鐵混有許多渣滓,叫毛鐵。
鐵的冶煉和應用以埃及和我國為最早。用高爐來煉鐵,我國要比歐洲大約早1000多年。
2.煉鐵的礦石及識別
鐵在自然界中的分布很廣,主要以化合態存在,含鐵的礦石很多,具有冶煉價值的鐵礦石有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。識別鐵礦石的方法通常是利用其顏色、光澤、密度、磁性、條痕等性質。
(1)磁鐵礦(Fe3O4):黑色,用礦石在粗瓷片上刻劃,留下的條痕是黑色的。具有強磁性,密度為4.9~5.2g/cm3。
(2)赤鐵礦(Fe2O3):顏色暗紅,含鐵量越高,顏色就越深,甚至接近黑色,但是瓷片留下的條痕仍然是紅色,不具磁性。呈緻密塊狀或結晶塊狀(鏡鐵礦)產出,也有呈土狀產出。密度為5~5.3g/cm3。
(3)褐鐵礦(Fe2O3·3H2O):礦石有黃褐、褐和黑褐等多種顏色,瓷片的條痕呈黃褐色。無磁性,密度為3.3~4g/cm3。
(4)菱鐵礦(FeCO3):有黃白、淺褐或深褐等顏色。性脆,無磁性,在鹽酸里有氣泡(CO2)冒出。密度為3.8~3.9g/cm3。
3.煉鐵的原理
在高溫條件下,利用還原劑一氧化碳從鐵的氧化物中將鐵還原出來。
4.煉鐵的過程及反應(以赤鐵礦為例)
(1)焦炭燃燒產生熱量並生成還原劑:
(2)氧化鐵被CO還原成鐵:
(3)SiO2與CaCO3分解產生的CaO反應生成硅酸鈣:
㈧ 鐵礦石中鉀鈉含量的分析方法
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㈨ 關於鐵礦的分析報告
鐵礦
鐵是世界上發現最早,利用最廣,用量也是最多的一種金屬,其消耗量約占金屬總消耗量的95%左右。鐵礦石主要用於鋼鐵工業,冶煉含碳量不同的生鐵(含碳量一般在2%以上)和鋼(含碳量一般在2%以下)。生鐵通常按用途不同分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵、合金生鐵。鋼按組成元素不同分為碳素鋼、合金鋼。合金鋼是在碳素鋼的基礎上,為改善或獲得某些性能而有意加入適量的一種或多種元素的鋼,加入鋼中的元素種類很多,主要有鉻、錳、釩、鈦、鎳、鉬、硅。此外,鐵礦石還用於作合成氨的催化劑(純磁鐵礦),天然礦物顏料(赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦)、飼料添加劑(磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦)和名貴葯石(磁石)等,但用量很少。鋼鐵製品廣泛用於國民經濟各部門和人民生活各個方面,是社會生產和公眾生活所必需的基本材料。自從19世紀中期發明轉爐煉鋼法逐步形成鋼鐵工業大生產以來,鋼鐵一直是最重要的結構材料,在國民經濟中佔有極重要的地位,是社會發展的重要支柱產業,是現代化工業最重要和應用最多的金屬材料。所以,人們常把鋼、鋼材的產量、品種、質量作為衡量一個國家工業、農業、國防和科學技術發展水平的重要標志。
一、礦物原料特點
(一)主要鐵礦
物鐵礦物種類繁多,目前已發現的鐵礦物和含鐵礦物約300餘種,其中常見的有170餘種。但在當前技術條件下,具有工業利用價值的主要是磁鐵礦、赤鐵礦、磁赤鐵礦、鈦鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。
1.磁鐵礦
FeO 31.03%,Fe2O3 68.97%或含Fe 72.2%,O 27.6%,等軸晶系。單晶體常呈八面體,較少呈菱形十二面體。在菱形十二面體面上,長對角線方向常現條紋。集合體多呈緻密塊狀和粒狀。顏色為鐵黑色、條痕為黑色,半金屬光澤,不透明。硬度5.5~6.5。比重4.9~5.2。具強磁性。
磁鐵礦中常有相當數量的Ti4+以類質同象代替Fe3+,還伴隨有Mg2+和V3+等相應地代替Fe2+和Fe3+,因而形成一些礦物亞種,即:
(1)鈦磁鐵礦 Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0<x<1),含TiO212%~16%。常溫下,鈦從其中分離成板狀和柱狀的鈦鐵礦及布紋狀的鈦鐵晶石。
(2)釩磁鐵礦 FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4,含V2O5有時高達68.41%~72.04%。
(3)釩鈦磁鐵礦 為成分更為復雜的上述兩種礦物的固溶體產物。
(4)鉻磁鐵礦 含Cr2O3可達百分之幾。
(5)鎂磁鐵礦 含MgO可達6.01%。
磁鐵礦是岩漿成因鐵礦床、接觸交代-熱液鐵礦床、沉積變質鐵礦床,以及一系列與火山作用有關的鐵礦床中鐵礦石的主要礦物。此外,也常見於砂礦床中。
磁鐵礦氧化後可變成赤鐵礦(假象赤鐵礦及褐鐵礦),但仍能保持其原來的晶形。
2.赤鐵礦
自然界中Fe2O3的同質多象變種已知有兩種,即α-Fe2O3和γ-Fe2O3。前者在自然條件下穩定,稱為赤鐵礦;後者在自然條件下不如α-Fe2O3穩定,處於亞穩定狀態,稱之為磁赤鐵礦。
赤鐵礦:Fe 69.94%,O 30.06%,常含類質同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系,完好晶體少見。結晶赤鐵礦為鋼灰色,隱晶質;土狀赤鐵礦呈紅色。條痕為櫻桃紅色或鮮豬肝色。金屬至半金屬光澤。有時光澤暗淡。硬度5~6。比重5~5.3。
赤鐵礦的集合體有各種形態,形成一些礦物亞種,即:
(1)鏡鐵礦 為具金屬光澤的玫瑰花狀或片狀赤鐵礦的集合體。
(2)雲母赤鐵礦 具金屬光澤的晶質細鱗狀赤鐵礦。
(3)鮞狀或腎狀赤鐵礦 形態呈鮞狀或腎狀的赤鐵礦。
赤鐵礦是自然界中分布很廣的鐵礦物之一,可形成於各種地質作用,但以熱液作用、沉積作用和區域變質作用為主。在氧化帶里,赤鐵礦可由褐鐵礦或纖鐵礦、針鐵礦經脫水作用形成。但也可以變成針鐵礦和水赤鐵礦等。在還原條件下,赤鐵礦可轉變為磁鐵礦,稱假象磁鐵礦。
3.磁赤鐵礦
γ-Fe2O3,其化學組成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等軸晶系,五角三四面體晶類,多呈粒狀集合體,緻密塊狀,常具磁鐵礦假象。顏色及條痕均為褐色,硬度5,比重4.88,強磁性。
磁赤鐵礦主要是磁鐵礦在氧化條件下經次生變化作用形成。磁鐵礦中的Fe2+完全為Fe3+所代替(3Fe2+→2Fe3+),所以有1/3Fe2+所佔據的八面體位置產生了空位。另外,磁赤鐵礦可由纖鐵礦失水而形成,亦有由鐵的氧化物經有機作用而形成的。
4.褐鐵礦
實際上並不是一個礦物種,而是針鐵礦、纖鐵礦、水針鐵礦、水纖鐵礦以及含水氧化硅、泥質等的混合物。化學成分變化大,含水量變化也大。
(1)針鐵礦 α-FeO(OH),含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者,稱水針鐵礦HFeO2·NH2O。斜方晶系,形態有針狀、柱狀、薄板狀或鱗片狀。通常呈豆狀、腎狀或鍾乳狀。切面具平行或放射纖維狀構造。有時成緻密塊狀、土狀,也有呈鮞狀。顏色紅褐、暗褐至黑褐。經風化而成的粉末狀、赭石狀褐鐵礦則呈黃褐色。針鐵礦條痕為紅褐色,硬度5~5.5,比重4~4.3。而褐鐵礦條痕則一般為淡褐或黃褐色,硬度1~4,比重3.3~4。
(2)纖鐵礦 γ-FeO(OH),含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者,稱水纖鐵礦FeO(OH)·NH2O。斜方晶系。常見鱗片狀或纖維狀集合體。顏色暗紅至黑紅色。條痕為桔紅色或磚紅色。硬度4~5,比重4.01~4.1。
5.鈦鐵礦
FeTiO3,Fe 36.8%,Ti 36.6%,O 31.6%。三方晶系。菱面體晶類。常呈不規則粒狀、鱗片狀或厚板狀。在950℃以上鈦鐵礦與赤鐵礦形成完全類質同象。當溫度降低時,即發生熔離,故鈦鐵礦中常含有細小鱗片狀赤鐵礦包體。鈦鐵礦顏色為鐵黑色或鋼灰色。條痕為鋼灰色或黑色。含赤鐵礦包體時呈褐色或帶褐的紅色條痕。金屬-半金屬光澤。不透明,無解理。硬度5~6.5,比重4~5。弱磁性。鈦鐵礦主要出現在超基性岩、基性岩、鹼性岩、酸性岩及變質岩中。我國攀枝花釩鈦磁鐵礦床中,鈦鐵礦呈粒狀或片狀分布於鈦磁鐵礦等礦物顆粒之間,或沿鈦磁鐵礦裂開面成定向片晶。
6.菱鐵礦
FeCO3,FeO 62.01%,CO2 37.99%,常含Mg和Mn。三方晶系。常見菱面體,晶面常彎曲。其集合體成粗粒狀至細粒狀。亦有呈結核狀、葡萄狀、土狀者。黃色、淺褐黃色(風化後為深褐色),玻璃光澤。硬度3.5~4.5,比重3.96左右,因Mg和Mn的含量不同而有所變化。
(二)鐵的化學和物理性質
鐵元素(Ferrum)的原子序數為26,符號為Fe。在元素周期表上,鐵是第四周期第八副族(ⅧB)的元素。它與鈷和鎳同屬四周期ⅧB族。
在自然界中,鐵元素有4種穩定同位素,其同位素豐度(%)如下(Hertz,1960):
54Fe—5.81,56Fe—91.64,57Fe—2.21,58Fe—0.34。
鐵的原子量平均為55.847(當12C=12.000時)。
鐵的原子半徑,取12配位數時,為1.26×10-10m。鐵的原子體積為7.1cm3/克原子,原子密度為7.86g/cm3。
鐵原子的電子結構是3d64s2。
鐵原子很容易失掉最外層的兩個s電子而呈正二價離子(Fe2+)。如果再失掉次外層的1個d電子,則呈正三價離子(Fe3+)。鐵元素的這種變價特徵,導致鐵在不同氧化還原反應中顯示出不同的地球化學性質。
鐵原子失去第一個電子的電離勢(I1)為7.90eV,失去第二個電子的電離勢(I2)為16.18eV,失去第三個電子的電離勢(I3)為30.64eV。
鐵的離子半徑隨配位數和離子電荷而變化。據Ahrens(1952)資料,取6配位數時,Fe2+的離子半徑為0.074nm,Fe3+的離子半徑為0.064nm。鐵離子在含氧鹽和鹵化物等中構成離子化合物。
鐵常與硫和砷等構成共價化合物。鐵的共價半徑為1.17×10-10m。其鍵性強度可用鐵和硫、砷等的電負性差求得。鐵的電負性,Fe2+為1.8,Fe3+為1.9(波林,1964)。
凡是原子半徑與鐵相近的元素,當晶體結構相同時,易與鐵形成金屬互化物,如鐵和鉑族形成的金屬互化物粗鉑礦(Pt,Fe)。凡是離子半徑與鐵相近的元素,當化學結構式相同時,易與鐵發生類質同象替換,如硅酸鹽中的鐵橄欖石和鎂橄欖石類質同象系列;碳酸鹽中的菱鐵礦和菱錳礦類質同象系列;以及鎢酸鹽中的鎢鐵礦和鎢錳礦類質同象系列,等等。
離子電位(Φ)是一個重要的地球化學指標。Fe2+的離子電位為2.70,可在水溶液中呈自由離子(Fe2+)遷移。Fe3+的離子電位較高,為4.69,它易呈水解產物沉澱。因此,在還原條件下,有利於Fe2+呈自由離子遷移;在氧化條件下,則Fe2+易氧化為Fe3+而呈水解產物沉澱。與鐵共沉澱的元素(同價的或異價的)共生組合,可用離子電點陣圖來預測。
鐵及其化合物的密度、熔點和沸點,以及它們在水中的溶解度或溶度積,是決定鐵進行地球化學遷移的重要物理常數。
鐵化合物的溶度積(18℃時),Fe(OH)3為1.1×10-36,Fe(OH)2為1.04×10-14,FeS為3.7×10-19,等等。
鐵的熔化潛熱為269.55J/g,蒸發潛熱為6343J/g。
二、用途與技術經濟指標
鐵礦石是指岩石(或礦物)中TFe含量達到最低工業品位要求者。
(一)鐵礦石分類
按照礦物組分、結構、構造和采、選、冶及工藝流程等特點,可將鐵礦石分為自然類型和工業類型兩大類。
1.自然類型
1)根據含鐵礦物種類可分為:磁鐵礦石、赤鐵礦石、假象或半假象赤鐵礦石、釩鈦磁鐵礦石、褐鐵礦石、菱鐵礦石以及由其中兩種或兩種以上含鐵礦物組成的混合礦石。
2)按有害雜質(S、P、Cu、Pb、Zn、V、Ti、Co、Ni、Sn、F、As)含量的高低,可分為高硫鐵礦石、低硫鐵礦石、高磷鐵礦石、低磷鐵礦石等。
3)按結構、構造可分為浸染狀礦石、網脈浸染狀礦石、條紋狀礦石、條帶狀礦石、緻密塊狀礦石、角礫狀礦石,以及鮞狀、豆狀、腎狀、蜂窩狀、粉狀、土狀礦石等。
4)按脈石礦物可分為石英型、閃石型、輝石型、斜長石型、絹雲母綠泥石型、夕卡岩型、陽起石型、蛇紋石型、鐵白雲石型和碧玉型鐵礦石等。
2.工業類型
1)工業上能利用的鐵礦石,即表內鐵礦石,包括煉鋼用鐵礦石、煉鐵用鐵礦石、需選鐵礦石。
2)工業上暫不能利用的鐵礦石,即表外鐵礦石,礦石含鐵量介於最低工業品位與邊界品位之間。
(二)一般工業質量要求
1.煉鋼用鐵礦石(原稱平爐富礦)
礦石入爐塊度要求:
平爐用鐵礦石50~250 mm;
電爐用鐵礦石50~100 mm;
轉爐用鐵礦石10~50 mm。
直接用於煉鋼的礦石質量要求見表3.2.2(適用於磁鐵礦石、赤鐵礦石、褐鐵礦石)。
2.煉鐵用鐵礦石(原稱高爐富礦)
礦石入爐塊度要求:一般為8~40mm。
煉鐵用鐵礦石,按造渣組分的酸鹼度可劃分為:
鹼性礦石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)>1.2;
自熔性礦石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.8~1.2;
半自熔性礦石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.5~0.8;
酸性礦石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)<0.5。
酸性轉爐煉鋼生鐵礦石P≤0.03%
鹼性平爐煉鋼生鐵礦石P≤0.03%~0.18%
鹼性側吹轉爐煉鋼生鐵礦石P≤0.2%~0.8%
托馬斯生鐵礦石P≤0.8%~1.2%
普通鑄造生鐵礦石P≤0.05%~0.15%
高磷鑄造生鐵礦石P≤0.15%~0.6%
3.需選鐵礦石
對於含鐵量較低或含鐵量雖高但有害雜質含量超過規定要求的礦石或含伴生有益組分的鐵礦石,均需進行選礦處理,選出的鐵精粉經配料燒結或球團處理後才能入爐使用。
需經選礦處理的鐵礦石要求:
磁鐵礦石TFe≥25%,mFe≥20%;
赤鐵礦石TFe≥28%~30%;
菱鐵礦石TFe≥25%;
褐鐵礦石TFe≥30%。
對需選礦石工業類型劃分,通常以單一弱磁選工藝流程為基礎,採用磁性鐵佔有率來劃分。根據我國礦山生產經驗,其一般標準是:
礦石類型mFe/TFe(%)
單一弱磁選礦石≥65
其他流程選礦石<65
對磁鐵礦石、赤鐵礦石也可採用另一種劃分標准:
mFe/TFe≥85磁鐵礦石
mFe/TFe85~15混合礦石
mFe/TFe≤15赤鐵礦石
三、礦業簡史
鐵、鐵礦的發現與利用
中國是世界上利用鐵最早的國家之一。早在19000年前,周口店「山頂洞人」就開始使用赤鐵礦粉作為赭紅色顏料,塗於裝飾品上或者隨葬撒在屍體周圍。這是人類利用天然礦物顏料的開始。到新石器時代(距今10000~4000年),興起了制陶業,並發明繪制各種風格的彩陶。繪制赭紅色彩陶的原料就是赭石(赤鐵礦)。
人類使用鐵器製品至少有5000多年歷史,開始是用鐵隕石中的天然鐵製成鐵器。最早的隕鐵器是在尼羅河流域的格澤(Gerzeh)和幼發拉底河流域烏爾(Ur)出土於公元前4000多年前的鐵珠和匕首。目前中國最早的隕鐵文物是1972年在河北藁城台西村商代中期(公元前13世紀中期)遺址中發現的鐵刃青銅鉞。這件古兵器,經全面的科學考查,確定刃部是隕鐵加熱鍛造成的。它表明我國商代人們已掌握一定水平的鍛造技術和對鐵的認識,熟悉鐵加工性能,並認識鐵與青銅在性質上的差別。但那時人們還不會利用鐵礦石煉鐵,而鐵隕石又很少,所以當時的鐵製品是十分珍貴的物品。
我國用鐵礦石直接煉鐵,早期的方法是塊煉鐵,後來用豎爐煉鐵。在春秋時代晚期(公元前6世紀)已煉出可供澆鑄的液態生鐵,鑄成鐵器,應用於生產,並發明了鑄鐵柔化術。這一發明加快了鐵器取代銅器等生產工具的歷史進程。戰國冶鐵業興盛,生產的鐵器製品以農具、手工工具為主,兵器則青銅、鋼、鐵兼而有之。據記載,今山東臨淄和河北邯鄲鐵礦等,春秋戰國時期都已進行開采。