铁矿石主要指标化验精密度的影响因素及提升对策

叶俊莹

山东省冶金科学研究院有限公司 山东省济南市 250014

摘要：随着自然界优质矿石资源的减少与枯竭，现代烧结使用的矿石品种多而杂，几乎不存在用单一矿石进行烧结的企业，不同矿石的成分、价格与烧结性能不同，其经济利用价值也不同，对于进料品种多、成分相差大、价格悬殊的矿石，如何搭配配矿结构与比例，既能达到降低成本又能改善或保持烧结性能不劣化，国内研究与实践一般基本做法是凭经验配矿，随意性较大，或顾此失彼，也有采用单纯性法线性规划配矿的，但实用性差，虽达到降低成本的目的，但烧结性能变差或恶化，或烧结性能得到优化但成本大幅度上升，得不偿失。

关键词：铁矿石；主要指标化验精密度；影响因素及提升对策

引言

铁矿资源是我国的十二种大宗矿产之一，在国民经济中占有举足轻重的地位，2016年被列入我国战略性矿产目录。亿海蓝数据显示，2018年中国进口铁矿石到港量达10.38亿吨,国内来看铁矿石对外依存度高，进口国度集中高，国内铁矿石供给不足问题日显突出。随着铁矿石进口数量的增加，相应的贸易摩擦不断，需要高度重视体现进口铁矿石检测水平的取样精密度。精密度是指在一定条件下获得的独立测试结果之间的一致程度，只取决于偶然误差的分布，也就是观察或测试结果间的重现性。交货批的全铁、二氧化硅、三氧化二铝、磷、水分含量和粒度级百分数在概率为95％时达到的总精密度βSPM。总精密度βSPM用标准偏差的两倍表示，是度量取样、制样、化验的综合精密度指标。

1进口现状

国际上，铁矿石的需求一直处于不断上涨趋势，处于供不应求的状态，价格也随之有了一定程度的上涨。2002年开始，世界生产铁的产量不断上升，2012年已达到11亿吨，同比增长17%，更说明了世界铁矿石处于扩张的状态，中国在某种程度上成为了最大的铁矿石消费国，在很大程度上也拉动了世界铁矿石整体的消费量，促进了国际经济的快速的发展。铁矿石的资源储存量最多的地区位于南美洲，亚洲，大洋洲这些区域。从进口来源国情况看，澳大利亚和巴西合计占2018中国铁矿石总到港量的89.5%。随着我国经济的快速发展，市场对钢铁的需求维持了我国钢铁工业的持续发展，品位低的铁矿石不符合我国大幅度对于钢铁增长的需要，铁矿石将进一步成为弥补供需缺口的重要因素之一。2018年1-10月，中国进口铁矿石到港量累计为8.66亿吨，中国铁矿石进口量为8.92亿吨，二者相差2630万吨或2.9%。按月度来看，2017年1月到2018年10月，每月差值在220万吨左右，平均差异率在2.0左右。

2铁矿石主要指标化验精密度影响因素

2.1在《GB/T10322.5-2016铁矿石交货批水分含量的测定》中规定了不同化合水铁矿石的水含量测定方法，对于水分含量低于8%的铁矿石，首先需要在设定105oC的干燥箱内干燥不少于4h，而对于水分含量高于等于8%的铁矿石，首先需要在设定105oC的干燥箱内干燥不少于24h，在实际操作中，需根据矿石水分含量选择合适的干燥时间，避免因为“假恒重”造成水分结果的精密度较差。

2.2在《GB/T6730.5-2007铁矿石全铁含量的测定三氯化钛还原法》中规定了溶样时采用高温电炉，需要不断地摇动锥形瓶以加速分解，否则在瓶底将析出焦磷酸盐或偏磷酸盐，造成铁含量结果的偏差。此外，需要严格控制熔融温度，温度过低，样品不易分解，温度过高，时间太长，磷酸会转化为难溶的焦磷酸盐，影响滴定终点辨别，并使分析结果偏低，从而影响化验精密度结果；使用无色的二苯胺磺酸钠溶液作为指示剂，当滴定至化学计量点时，稍过量的重铬酸钾就能使二苯胺磺酸钠由初始状态的还原态转变为氧化态，如果二苯胺磺酸钠加入过量，重铬酸钾标准溶液的滴定过量，使得滴定结果的精密度较差，加之日常检测中待测样品中铁含量结果的不确定性，很难消除二苯胺磺酸钠指示剂对滴定的影响，因此需尽量减少指示剂的用量，只需观察到颜色的变化即可，从而确保检验结果好的精密度。

3铁矿石主要指标化验精密度提升对策

3.1选择合适的检测方法

铁矿石检测主要涉及全铁、二氧化硅、二氧化铝、磷、锰、钛、钙、钡等指标检验。根据其含量的不同，一般采用传统的化学分析和X射线荧光光谱法、ICP-AES法等。铁矿贸易中通常约定三氯化钛还原法作为测定全铁含量的仲裁法，条件允许下，建议采用三氯化钛还原法和X射线荧光光谱法同时测量铁矿石中全铁含量，如果两种方法所检测全铁含量接近，则进一步说明数据的可信度；反之，如果两种方法所检测全铁含量差比较大，就需要查找原因，确保检验结果好的精密度。此外，在采用X射线荧光光谱法测定铁矿石中钙、硅、镁、钛、磷、锰、铝和钡含量时，尽管GB/T6730.62-2005等效于ISO9516-1:2003，但标准中检测范围略有不同，根据铁矿石中待检指标含量的不同，选定合适的检验标准。

3.2选择合适的分析样品预处理技术

一个完整的铁矿石样品实验室检测过程，大致可分为样品预处理、分析测定及报告出具三个步骤。实践表明，这三个步骤中样品预处理耗时最长，也是造成分析结果出现偏差的主要原因，因此，选择合适的分析样品预处理技术能有效降低误差，确保化验精密度良好。目前，成熟的铁矿石样品预处理技术有酸/碱溶融法、高温碱熔法、粉末压片法、微波消解法等，其中酸/碱溶融法因其理论完善、技术成熟等优势，被广泛应用于铁矿石全铁含量的测定，其不足之处是操作步骤繁琐、实验周期长、环境污染大、人为影响因素较大等；高温碱熔法因其熔融能力强、操作简便、实验周期短等优势，被广泛应用于X射线荧光光谱法中，但不足之处是不适用于痕量元素以及高温下易挥发组分的分析；粉末压片法因样品粒度效应和矿物效应对分析结果的影响，在实际应用中已较为少见；微波消解法具有实验周期短、操作简便、消解过程安全可控、污染小等优势，将逐步成为铁矿石分析样品预处理的首选方案。

3.3提升实验室管理人员能力，不断提升检测技能及方法

通过制定合理、行之有效的奖惩和考核制度，创造和提供一切机会让化验员工参与到实验室管理中，能有效地调动其工作积极性。此外，积极参与国家铁矿检测实验室联盟平台的建设，加快实验室技能水平的提升和实验检测设备的研发，实现技术信息共享。在化验操作工作过程中，化验员的业务技能及经验会存在差异性，难免会造成同一样品检验出来的结果不一致的现象，因此需要按照国家的规定要求进行检测，强化检验技能，确保数据的可信度，确保化验的精密度良好。定期对试验设备进行保养、校准基线等，如电子天平、X射线荧光光谱法检测基线等；定期校准已配制的化学试剂或采用新配制的化学试剂，如三氯化钛还原法测定全铁含量时使用的重铬酸钾标准溶液等，因为重铬酸钾标准溶液放置一段时间后，其浓度会发生变化，进而导致全铁含量化验结果的精密度较差。

结语

通过对影响铁矿主要检验指标的精密度因素进行分析研究，罗列了影响铁矿主要检验指标精密度的各种因素，并针对各种影响因素制定了解决措施，有效改善铁矿化验精密度。

参考文献

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