[發明專利]鐵礦的消解方法和檢測方法

有效

• 申請號: 201010176617.0
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101839828A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 成勇
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N21/17;G01N21/31
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧;張軍

技術領域

本發明涉及化合物的分析檢測技術領域，更具體地說，涉及鐵礦石類別，尤其是各種類型釩鈦鐵礦的消解方法和檢測方法。

背景技術

釩鈦鐵礦(包括含有釩、鈦、鐵元素的原礦、精礦、尾礦、燒結礦、球團礦以及氧化鈦鐵礦等，下文中也稱作釩鈦鐵礦類樣品)不同于普通鐵礦，它的組成和物相結構都非常復雜，而且通常含有百分之十左右的TiO₂和百分之幾的V₂O₅。例如，我國攀西地區賦存有非常豐富的釩鈦磁鐵礦，這些釩鈦磁鐵礦為多元素共生礦，組成和物相結構都相當復雜，而且不同礦點的成分差異也較大，除含有Fe、V、Ti、Si、Al、Ca、Mg、O等主量元素外，還含有Nb、Zr、Sc等難溶稀有元素。這些導致釩鈦鐵礦樣品的消解與微量元素檢測均比普通鐵礦更加困難，不能照搬或沿用普通鐵礦的分析檢測方法。尤其對于將原始釩鈦鐵礦石經過燒結、球團化或氧化焙燒等生產工藝技術處理后得到的釩鈦鐵礦中間產物的燒結礦或球團礦以及氧化鈦鐵礦，由于其中多數TiO₂相會產生晶型轉變而生成極難溶解于酸的金紅石型TiO₂，所以這些燒結礦、球團礦和氧化鈦鐵礦樣品的消解與檢測更加困難。

目前，用于礦類樣品的消解方式主要有以下四種：

(1)酸溶消解：直接以HF-HCl-HNO₃-H₂SO₄(或HClO₄)在電熱板等敞開體系中消解樣品，此類方法只能用在對測定結果準確度要求不高的場合。因為即使是不含釩鈦或釩鈦含量很低的普通鐵礦，由于通常礦中都存在有較高含量的SiO₂、Al₂O₃等難溶氧化物，采用電熱板酸溶方式很難將樣品消解完全，酸不溶殘渣易包裹、吸附待測元素，導致檢測結果偏低。如果用該方法消解釩鈦含量高的樣品，則殘渣更多，后續的檢測結果的準確性更差。

(2)火法熔融：以大量硼酸-碳酸鈉、硼酸鋰、焦硫酸鉀等試劑在馬弗爐內高溫熔融消解樣品。多用于高含量元素分析，如容量法、重量法或X射線熒光測定普通鐵礦或釩鈦鐵礦中Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、CaO、MgO等主要物質。雖能完全消解釩鈦鐵礦，但引入了大量鹽類和堿金屬離子，導致待測溶液基體組成復雜，空白本底高，不適宜于電感耦合等離子體原子發射光譜法、原子吸收光譜法等微量元素精密儀器分析方法。

(3)酸溶回渣：先濕法消解酸可溶物，再以火法熔融法對剩余的不溶殘渣進行消解。如分析化學方面的外國標準CMS?02?01?94?01-1999中提供了一種用電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)測定鐵礦中銅、鈷、鎳、鉻、鉬、釩、鈦、錳和鋁的分析方法，該方法采用HF-HCl-HNO₃-H₂SO₄來分解試樣，過濾得到的不溶殘渣用焦硫酸鉀熔融回渣。酸溶回渣法是為了克服濕法酸溶消解與火法熔融消解的各自缺陷，而將兩者結合所形成的一種方法。然而，酸溶回渣法仍存在諸多缺點，雖然通過先酸溶解減少了殘渣量，相對于直接熔融減少了堿性試劑用量，一定程度減輕不利影響，但無法徹底解決堿金屬離子和鹽類干擾難題，而且大大增加和延長了檢驗步驟、分析流程和周期。特別地，因為釩鈦鐵礦中TiO₂等含量很高，酸不溶殘渣很多，采用酸溶回渣法來測定釩鈦鐵礦時必須大大增加焦硫酸鉀的用量，基體效應嚴重影響測定結果，所以此類方法不適用于釩鈦鐵礦類樣品的檢測。

(4)微波消解：以酸在高壓密閉條件下采用微波加熱消解樣品。與傳統消解技術相比，微波消解通過利用微波的穿透性和激活反應能力來加熱密閉容器內的試劑和樣品，可增加制樣容器內的壓力，提高反應溫度，從而大大提高了反應速率，縮短樣品制備的時間。另外，微波消解也可以通過控制諸如壓力和升溫制度等條件來控制反應條件，從而使得制樣精度更高，并減少了環境污染，同時改善操作人員的工作環境。

如上所述，微波消解存在諸多優點，然而，對于采用微波消解釩鈦磁鐵礦來說，仍存在以下缺點：