冶金分析幻灯片

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冶金分析
授课教师:刘淑萍
河北联合大学化学工程学院
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§1. 冶金分析概述
1. 定义:冶金分析是一门专业性很强分析化学。 它是研究冶金生产过程中各种物料的组成及 其含量的测定方法和有关理论的一门学科。
2. 作用:在冶金分析中,对原料的选择、冶炼 工艺流程的控制,冶金产品的检验,新产品 的试制及应用,都必须以分析结果为重要依 据。
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§1. 冶金分析概述
• (3)一些标准代号: ISO国际质量认定标准 中国国家标准方法代号GB
例:GB223.69-89钢铁及合金中燃烧气体容量法测碳
ASTM美国标准检验协会 JIS日本工业标准 中国部颁标准 YB 冶金部、HB 化工部...... 地方标准
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§2.2 矿石试样的采取和制备
4. 样品混匀,代表性
①掀角法(量小的) ②分样品法(量大的) ③环锥法
5. 样品缩分 ①四分 ②分样器
6. 样品烘干 大宗样品自然干(风干法) 少量样品电烘箱 105~110℃ 有些样品不可烘干: 物相分析,测定Fe2+样品 有些样品低温烘干: 黄铁矿中硫化矿 60~80℃ 有些样品较高温烘干: 铝土矿 锰矿 130℃
§1. 冶金分析概述
企业标准
2).非标准方法 文献方法
冶金分析方法很多,且准确度也不相同。因此,测定一个试样 的某个组分时,采用不同的方法,测得结果有出入。故,一般都 用国家标准方法。唐山钢铁公司对GB进行内部简化,但不影响结 果的准确度
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§2. 标准试样、基准试样
一、标准试样(标样):已经准确知道其化学组成的天然样品或 工业产品(矿石、金属、合金、炉渣等)或人工配制的人造试样。
送到分析室的原始样是几十公斤、几公斤不等,代表矿体 的某一块数或矿层的化学组成。
分析用样只需几克、几十克,最多也不过百克,因此对原 始试样进行加工。
矿物原料试样的制备,要经过破碎、混匀、缩分、过筛、 吸铁等工序,即由原始试样缩减到分样用量为止。
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§2.2 矿石试样的采取和制备
1. 最低重量:用切乔特公式 Q kd 2 kg~Q k值0.1~0.5矿石特性系数 mm~d
§2.2 矿石试样的采取和制备
3. 在选矿或烧结料运输皮带上取样。 只要每隔一定时间间隔取样一次。取样点处用铲将
皮带上全宽度范围内物料全部扒下。 取样器:锹、铲、挖料钻
直径12~50nm薄铁圆筒状取样管
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§2.2 矿石试样的采取和制备
二.(取样量)制样(见P2中1.1.1~1.1.2部分)
实际工作中,如没有提出特殊要求,k=0.2。全部按要求的筛 号碎后,缩分至最低可靠重量以上,再全部细碎至所需粒度。
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§2.2 矿石试样的采取和制备
2. 样品加工程序: 三个阶段:粗碎、中碎、细碎 每个阶段又包括四个程序:破碎 过筛 混匀 缩分
3. 样品过筛,过程中一定要使样品全部通过,绝不能任意 弃去筛上样品.
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§2.2 矿石试样的采取和制备
例如: 原重2kg 全部通过20号筛最低可靠重量141g, N=2000/141=14倍,23<14<24,则缩分次数为3而不4。
方法: 将全部样品通过20号筛,混匀,四分法缩,弃1/2,剩 1000g,再四分法,剩500g,再四分法,剩250g>141g,就是最 低可靠质量,有足够的代表性。
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各类矿石K值
矿种
k值
铁锰
0.1~0.2
Cu Mo W
0.1~0.5
Ni(硫化物) Co
0.2~0.5
Cr
不大于0.25~0.3
Pb Zn Sn
0.2
铝土矿(非均一的,如黄铁矿化铝土矿,钙质铝土角砾岩) 0.3~0.5
锑汞
不小于0.1~0.2
菱镁矿 石灰石 白云石
0.05~0.1
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§1. 冶金分析概述
• (1) 这些方法往往是原标类法中增添一些补充而使精确度提高, 要求技术更高的分析人员进行。
• (2) 分析方法标准须满足以下要求: 在政府标准化管理机构领导和组织下进行,按规定的程序编制。 按规定格式编写。 方法的成熟性得到公认,方法的准确度和精密度可通过协作试 验确定。
脉金(颗粒基本上小于0.1mm)
0.2
脉金(颗粒基本上近于0.1mm)
0.4
脉金(颗粒基本上大于0.6mm)
0.8~1.0
铌 钽 锆 铪 Be Li Ru Os 稀土元素
0.1~0.5
磷矿石(分布均匀者) 萤石 黄铁矿
0.2
高岭土 粘土 石英岩
0.1~0.2
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§2.2 矿石试样的采取和制备
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§1. 冶金分析概述
3.发展状况及意义:
用氧顶吹转炼钢代替平炉炼钢,缩短时间 由十几小时到几十分钟,提出炉前分析。
现代冶金分析不仅要作组分分析,而且要作 状态、价态、结构微粒微区薄层纵深分析。
现代分析技术
图书馆中冶金样中有很多现代分析的书籍,作 为我们只能是了解,将来工作需要的话再深造
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§3. 分析结果的表示方法、允许差
※ 硅酸盐和炉渣样品:因为它们是硅酸盐,是SiO2和金属氧化物的 复合物。 Si以SiO2% Ca以CaO% Al以Al2O3% Mg以MgO% Fe以Fe2O3 Mn以MnO%
※ 用氧化物表示分析结果在一定程度上,反映了客观实在,便于检 查分析结果的可靠性。所以,所有组分氧化物百分率的总和应为 100%左右。
※表层风化、氧化 大块堆底细砂,中心聚集 大堆不能扒开取样
不均因素
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§2.2 矿石试样的采取和制备
2. 车厢取样
① 没有运输不分层时,在表面取样 ② 有运输已分层时,则按不同深度取样
在若干个车厢一 份份取样时,则可 以在第一节车厢取A 点,第二车厢取B 点……..
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§1. 冶金分析概述
4. 冶金分析过程的特点 1.试样来源复杂。 2. 同一元素分析方法多,杂质影响大。例Si 光度
容量 重量
3. 选择的方法要求快速、简便、易重复
4. 取样方法多,正确。
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§1. 冶金分析概述
5、冶金分析方法分类
按作用分 标准方法 非标准方法
1). 标准方法:由国际某个组织或国家的某个特定机构统一
矿石是冶炼的基础原料。分析是保证产品的质量、控制冶炼过程和研究 新工艺必不可少的手段。
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§2.2 矿石试样的采取和制备
一、取样方法
1. 在呈块状堆积的矿石中,应在具代表性的分布点上取样, 取样点的数目和每点上取样量的多少,按实际情况确定。
选横、竖线交点作为取样点,用锹 或铲从深0.5~0.7m处各取一份试样。
形式存在的,含有一种或数种有用矿物,其富集程度达到了现代 工业中具有经济价值的品位(工业品位)的自然集合体称为矿 石。
1. 种类: 含有一种被研究的金属:如常见的赤铁矿 同时含有多种矿物。如铅锌矿
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§2.1 概述
2. 脉石: 含有有用矿物的岩石,在组成上可能很不一致,以石英和硅 酸盐为最多。 常见的:碳酸盐、黄铁矿、某些金属(如铁、锰)的氧化物 和氢氧化物
四、两样作用
1)检验分析结果是否正确,校正误差 2)在各种仪器分析中用的制作工作曲线 3)用于标定各种标液浓度(基准试样可直接配标液) 4)仪器的校准 5)检查和改进分析方法
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§2. 标准试样、基准试样
五、存储与选用 存储:于干燥器中密封,防氧化、玷污、受潮失效。怕光 的可于棕色干燥器中。 选用:与待测试样组分尽量一致,并成分含量接近。
3、 难点:亚铁分析方法
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§2.1 概述
一、矿物
地壳中具有一定化学成分和一定物理化学性质的天 然产物-矿物
金属矿物-指用以提炼各种金属元素的 分类
非金属矿物-为耐火材料、冶金材料(熔剂)陶瓷材料
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§2.1 概述
二、 矿石 矿物在自然界中或以单质、以化合物、以多种化合物的组合
例如:有一矿样已全部通过20号筛(d=0.84mm),矿种的K=0.2, 则需要缩分出的样品的最低重量为:Q=0.2×0.842=0.141kg
说明:该矿种通过20号筛缩分出连续加工的样品重量不能少于 141g,否则失去代表性.
缩分次数: 当样品原始重量比它最低可靠重量大N倍,则缩分次 数:N=2m, m:缩分次数.
§3. 分析结果的表示方法、允许差
二、准确度与允许差 1. 分析结果所表达的意思: 表示组分含量大小 表示准确程度(98.2% 不准;98.20% 准确) 2. 允许差 化学成分允许差 成品化学成分允许差
化学成分允许差:规定用同一方法分析同一元素时,允许的平行 测定结果的偏差。
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规定的分析方法。可分为:
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§1. 冶金分析概述
① 标类法:原料分析和成品的质量分析,由所得结果来作为工 艺计算、财务计算,评定产品质量的依据,要求准确度高。
② 快速法:一定准确度下要求快速,用于控制生产过程-炉前 分析,是冶炼过程中不可少的。
③仲裁法或校核法 仲裁: 以解决争议为目的的分析方法 校核:厂内复核某项分析结果而进行的分析 方法
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第二章 矿石的分析
1、掌握矿石试样的采取和制备; 铁矿石分析方法; 酸溶铁(SFe); 全铁测定(TFe); 亚铁(FeO)测定。
2、了解铁矿石一般分析项目:SiO2、全铁 TFe、S、P。 从冶炼出发还要测酸溶性铁(SFe)、氧化亚铁(FeO) CaO、MgO、MnO2、烧碱。
§3. 分析结果的表示方法、允许差
元素 Ni
分析方法
含量%
Tk%(偏差)
重量法
0.2~0.8
0.057
光度法
0.8~1.5 0.010~0.025
0.093 ±0.0025
0.101~0.250
±0.010
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§3. 分析结果的表示方法、允许差
• 允许差的特点:
①同一分析方法,同一试样中某元素其含量范 围不同,规定的允许差不同。 ②方法不同,允许差不同。 ③范围↑,允许差Tk↑。 ④标样Tk小于实际样品Tk。
六、我国现有的标准物质(P131-138) GBW表示什么
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§3. 分析结果的表示方法、允许差
一、表示方法 1. 分析结果的表示方法常以被测元素在试样中的存在状 态而定。(在后续课程中会显示出来) 例如:铁的表示 合金中的铁用Fe%表示 矿石中的铁一般用Fe2O3%表示 若为了知道铁矿石中的铁含量来制定冶金工业生产。 用全部的(各种存在状态的铁)含量, TFe%:试 样中含铁元素的质量分数.
要求: 组成均匀; 稳定不变; 主要化学成分准确地确定辅助元素的含量,只是参
考,不能作为标准。
二、基准试样:纯度极高的单质或化合物,一般至少相当于保 证试剂(GR:光谱纯;SP或EP:放射纯)
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§2. 标准试样、基准试样
三、两种试样的区别: 基准是由一般化学试剂提纯而得。
标准是由国家内有关研究机关或工厂实验室组织生产,它的准 确含量由最可靠方法、由有经验的分析人员测定而得。
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§2.3 矿石分析
一、铁矿石分析 1. 铁矿定义与种类
矿石 磁铁矿 赤铁矿 菱铁矿 褐铁矿
主要成分 FeOFe2O3(Fe3O4) Fe2O3 Fe2CO3 Fe2O3nH2O
含铁量% 铁的品位要求%
72.4
>56~60
70.0
>54~58
48.2
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§3. 分析结果的表示方法、允许差
钢 成品化学成分允许差:
规定允许的铁水(钢水)的分析结果与成品(固体) 取样分析结果差。
例:GB/T222-2006 钢的成品化学成分允许差
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§3. 分析结果的表示方法、允许差
本讲思考题: 1.如何用置信度、置信区间表示测量范围? 2.允许差有几种表示方法,各代表什么意义? 3.化学方法允许差的特点是什么? 4.何为标样?在冶金分析中的作用? 5.如何选用保管基准试样?
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§3. 分析结果的表示方法、允许差
2、根据试样的聚集状态 气体:体积百分比; 液体:g成分重量/L液 固体:重量百分比; 微量痕量组分时,用ppm、ppb表示的也有
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§3. 分析结果的表示方法、允许差
• 3、分析结果的规范表达 质检所的正规报表
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