CN101105474A - 四氧化三铁快速测定方法 - Google Patents

Abstract

一种四氧化三铁快速测定方法，包括以下步骤：(1)在测试装置的称重仪器中，设置一恒定的磁场；(2)将试样置于恒定的磁场中；(3)通过称重设备称量出位于磁场中试样的重量，其重量与质量之差即为被测试样所受的磁力；(4)基于磁性物含量与磁力成正比的原理，根据标定曲线或公式，由磁力计算出四氧化三铁的含量。应用本发明测定四氧化三铁含量时，测定过程简单，仪器价格较低，数据重现性好，对于同一试样，单次测量误差小于2％。

Description

四氧化三铁快速测定方法

[技术领域]本发明涉及铜、铅、锌等火法熔炼设备所产生的炉渣及熔锍中四氧化三铁含量的检测方法。

[背景技术]在铜、铅、锌等有色金属火法熔炼工艺中，精矿原料性质和现行生产方法决定了熔体中有一定量的四氧化三铁存在。而四氧化三铁含量的高低对熔体的物理化学性质有着重要影响，从而直接影响生产技术指标，因此快速测定熔体中四氧化三铁含量是适时研究冶金化学反应过程、优化冶金生产工艺参数的重要基础。

目前，测定四氧化三铁含量的方法主要有两大类，第一类以化学物相定量分析为主；第二类是以X射线衍射为主的仪器分析法。前者分析过程复杂，周期长，成本高，精度低。后者需要专用的X射线衍射分析设备，还需根据被测试样的特性，配制一系列不同含量的四氧化三铁标定曲线后才能对试样中的四氧化三铁含量定量测定。曲线标定过程复杂，设备一次性投资很大。

[发明内容]针对铜、铅、锌等有色金属火法熔炼工艺中四氧化三铁检测方法周期长、成本高、精度低的问题，本发明提出一种简单、快速四氧化三铁含量的检测方法。

本发明依据选矿电磁学理论，所有矿物置于磁场中都会被磁化，被磁化程度的大小可由比磁化率x表示。依据比磁化率的大小矿物可分为，强磁性矿物，弱磁性矿物，非磁性矿物三类。磁铁矿、磁赤铁矿、磁黄铁矿等都属于强磁性矿物；而赤铁矿、铬铁矿及橄榄石等矿物属于弱磁性矿物；辉铜矿、黄铁矿、刚玉、煤及石英等属于非磁性矿物。

当一定质量的多种矿物质的混合物置于均匀梯度的磁场中时，矿物质受到的总磁力的大小可由下式表示：

$F=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\χ}}_i\·\frac{m_i}{{\mathrm{\ρ}}_i}\·H\·\frac{\∂H}{\∂Z}$

i代表不同的矿物组分；χ_i为试样比磁化率；m_i为试样质量；ρ_i为试样密度；H为试样所在点的磁场强度；H/Z为试样所在点的磁场梯度。

上式表明，当外磁场固定时，试样在磁场中受到的磁力只与各种矿物的含量及比磁化率有关。由于弱磁性矿物及非磁性矿物的比磁化率远远小于强磁性矿物的磁化率，所以可认为磁力仅与强磁性矿物的含量和磁化率有关。

依据冶金物理化学原理及矿相显微学的检测结果，在铜、铅、锌火法熔炼的各阶段化学反应生成的渣、锍等化合物中，磁黄铁矿及磁赤铁矿的含量远小于四氧化三铁的含量，且这些矿物的磁化率又比磁铁矿的磁化率小很多，故可认为试样受到的磁力仅与试样中的磁铁矿的含量有关。因此，反过来可以根据试样中的磁力来确定试样中磁铁矿的含量。

本发明包括以下技术要点：

(1)在测试装置中，有一称重的仪器，并设置一恒定的磁场，磁场的南北两极的连线与重力方向一致；

(2)将一定质量的试样，将试样置于恒定的磁场中；

(3)通过称重设备称量出位于磁场中的试样的重量，其重量与质量之差即为试样所受的磁力；

(4)在首次使用或将已使用的测定仪用于其它生产工艺流程或炉型所生成的炉渣与锍时，需要对测试装置进行标定。标定过程为：取系列四氧化三铁含量不同的待测标样，采用化学物相或其它分析方法，精确分析试样中的四氧化三铁含量，通过上述装置测得相应标样所受的磁力，从而可获得关于四氧化三铁含量随磁力变化的关系，一般如式(1)所示：

c＝a₀·f+b₀＝a₀·|m₁-m₂|+b₀    (1)

式中，c为四氧化三铁的质量百分数，f为磁力，m₁与m₂分别为标样的质量与在测试装置中测得的重量，a₀与b₀为系数。若固定标样的质量，则可以根据测试装置中测得的重量m₂求出c，且有：

c＝a·m₂+b    (2)

式中，a与b为通过标定拟合曲线所得的系数。

(5)根据上述标定曲线或拟合公式，可求出被测试样中四氧化三铁的含量。

(6)若将a、b以及式(2)固化在测试装置的可编程芯片中，则可直接读出试样中四氧化三铁含量。

另外，需要注意以下几点：

(1)测试装置中，磁场的南北两极的连线与重力方向一致，被测试样可以位于磁铁的上方或下方。试样位于上方时，使试样增重，反之则减重；

(2)由于磁力受到粒度的影响，为保证测量准确，要求试样粒度应保持均匀，且粒径介于0.1～1mm之间；

(3)测定结果受矿物晶体形态影响，要求取样时取样方式固定，即取样时，熔体的冷却方式及量的多少保持固定，以使各次测定结果有参比性。

应用本发明测定四氧化三铁含量时，测定过程简单，仪器价格较低，测定结果准确，数据重现性好，对于同一试样，单次测量误差小于2％，同时为有关生产技术人员适时了解冶金化学反应过程、优化冶金生产工艺参数提供了重要的理论依据。

[附图说明]

图1为本发明具体实施例中测试装置结构示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[实施方式]

如图1所示，在电子天平1上设置有磁场强度为0.5～3.2kGs的永久磁铁2，重量为0.5～1g的被测试样置于称量皿3中，称量皿置于永久磁铁上方10～20mm的支撑台架4上。

测定仪首次使用或将已使用的测定仪用于其它生产工艺流程或炉型所生成的炉渣与锍时，需对测定仪进行标定，标定过程如下：

(1)取系列四氧化三铁含量不同的待测标样，采用化学物相或其它分析方法，精确分析标样中的四氧化三铁含量。

(2)将这些标样磨碎至0.1～1mm后在测定仪上测定标样所受磁力。

(3)对四氧化三铁含量及磁力两者间关系进行拟合，并将所得多项式系数输入测定仪，完成测定仪标定工作。

标定后的测定仪在正常使测定四氧化三铁含量时比较简单，以测定铜闪速炉渣中四氧化三铁为例：

(1)取炉渣试样约100g，在Rigaku振动磨上将其磨碎至测定仪要求的粒度。

(2)准确称取测定仪所要求的质量的试样。

(3)在测定仪上可直接读取试样中四氧化三铁的含量的数值。

Claims (4)

1.一种四氧化三铁快速测定方法，其特征在于按以下步骤依次进行：

(1)在测试装置的称重仪器中，设置一恒定的磁场，磁场的南北两极的连线与重力方向一致；

(2)将试样置于恒定的磁场中；

(3)通过称重设备称量出位于磁场中试样的重量，重量与质量之差即为试样所受的磁力；

(4)在首次使用或将已使用的测定仪用于其它生产工艺流程或炉型所生成的炉渣与锍时，需要对测试装置进行标定，标定过程为：取系列四氧化三铁含量不同的待测标样，采用化学物相分析方法，精确分析标样中的四氧化三铁含量，通过上述装置测得相应标样所受的磁力，获得四氧化三铁含量随磁力变化的关系，如式(1)所示：

c＝a₀·f+b₀＝a₀·|m₁-m₂|+b₀                       (1)

式中，c为四氧化三铁的质量百分数，f为磁力，m₁与m₂分别为标样的质量与在测试装置中测得的重量，a₀与b₀为系数，固定标样的质量，则根据测试装置中测得的重量m₂求出c，且有：

c＝a·m₂+b                              (2)

式中，a与b为通过标定拟合曲线所得的系数。

(5)根据上述标定曲线或拟合公式，求出被测试样中四氧化三铁的含量。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征是：将步骤(4)中a、b系数以及式(2)用可编程芯片编程，直接读出四氧化三铁的含量。

3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征是：步骤(2)所述的试样粒度均匀，且粒径介于0.1～1mm之间。

4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征是：步骤(1)所述的恒定磁场的磁场强度为0.5～3.2kGs的永久磁铁。

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