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

在地殼結構中，鐵是分布相對廣泛的一種元素，并且它有著較大的工業價值。鐵礦石中的鐵有著不同的存在狀態，比如含鐵氧化物、含鐵氫氧化物以及含鐵碳酸鹽等等。由現階段，要加強對鐵礦石測定工作的研究，進而為鐵礦石的地質評價以及工業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，真正具有工業價值的鐵礦石種類卻并不多。在進行鐵礦床的經濟價值評價時，不僅要關注鐵的絕對含量，同時還要研究鐵在礦石中的存在狀態以及鐵的含量，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與含量進行分析。比如，當前應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，進而對后期的地質評價以及開發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

在應用系統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、連續的浸取。這樣一來，就能夠對多個“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，并準備好相應的測定設備與儀器。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皿等器具。當材料的準備工作結束之后，工作人員需要把樣本與水一同倒入準備好的培養皿中，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，就能夠將磁鐵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皿當中，并按照上述步驟進行磁性礦物質的反復吸附工作。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，在利用手工內磁選法開展相應的測定工作時，要嚴格按照規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中所含的鐵，自然界中，硅酸鹽礦物質的種類相對多樣，但是不同種類的硅酸鹽礦物質，在物理性質和化學性質方面存在著較大的差異。同時，硅酸鹽礦物組合較為復雜，現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存在的鐵不會發生還原反應，采用這一方法就可以對硅酸鐵做出相應的測定。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的搖動。在亞硫酸鈉混合溶液的作用下，金屬鐵會發生溶解現象，當觀察到溶解過程結束后，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，并且測定環節中有一定的危險性。一般來說，在利用此方法進行鐵物相分析時，硅酸鐵的測定結果往往偏低。因而，現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%。從數據上可以得出，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，可以采取恰當的方式降低氯泥石的酸度，尤其在進行溶劑的選擇時，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小（PH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 結束語

近幾年來，我國許多專家學者以及行業內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。分析環節中，要根據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果的可靠性與精確性，提高鐵礦石測定工作的整體質量。