CN115855744A - 锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，包括以下步骤：（1）缩分样品；（2）测定锌灰样品密度ρ ash；（3）确定标准曲线相关参数；标准曲线相关参数包括金属锌密度ρ metal、全部氧化物的密度ρ oxide和全部氧化物的锌含量Znoxide%；（4）计算锌灰中金属锌的体积份数x；（5）计算锌灰中金属锌含量metal Zn%和总锌含量total Zn%。本发明的特点在于，针对锌灰粒度范围较宽、组成不均匀的难点，通过密度测定的物理法测量手段，采用大取样量的方式来有效减小取样误差，解决传统湿式化学分析方法因取样量过小所直接带来的取样误差过大难题。
Description
技术领域
本发明属于有色金属冶金领域，具体涉及一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法。
背景技术
在锌是重要的有色金属，目前85%以上的金属锌产自电解法，电积锌由阴极板剥离后，得到的金属锌片送熔铸工序进行熔化、铸锭。在熔铸工序，由于金属锌液表面的少量氧化，会产出熔铸浮渣。锌生产企业均对熔渣浮渣进行处理，其基本原理是通过类似矿物加工的方式，如磨矿处理，实现熔铸浮渣中金属锌与氧化锌的分离，继而通过筛分或重力分离的方式得到粗粒金属锌和富含氧化锌的锌灰。所得到的粗粒金属锌一般返回熔铸工序，锌灰则根据具体情况返回生产流程回收有价组分锌，或外售制备锌的化合物产品。
无论是将锌灰返回生产流程回收或外售，均需要对锌灰中的锌含量进行分析，以便于生产统计和外售计价。但锌灰中除了氧化锌外，尚含有残留部分的金属锌粒，也有生产单位的生产实践表明，即使是100目筛下的细粒级锌灰（粒径小于0.150 mm），经长时间酸浸处理后在浸出槽底仍存在有毛细状金属锌。
从工艺和管理的角度，均需要对锌灰中的锌含量进行分析，包括总锌含量和金属锌含量两个指标。现有的总锌含量分析方法主要是基于酸溶-EDTA络合滴定法（GB/T4372.1-2001直接法氧化锌化学分析方法-Na2EDTA滴定法测定氧化锌量），金属锌含量的分析主要是基于单质碘（碘量法测定金属锌粉含量[J]. 理化检验通讯(化学分析部分)；1971，(1)：24-26.）或硫酸铁氧化溶解（锌粉中金属锌和氧化锌的连续测定[J]. 化工技术与开发，2000，(S1):199-201.），再用氧化还原滴定法测定溶解金属锌后定量生成的还原态物质，从而间接测定金属锌含量；也有采用酸溶-集气法进行测定的报道（一种测定氧化锌富集物中金属锌含量的装置, CN201922028222）。
现有的总锌、金属锌含量分析方法一般要求分析取样量为0.1~0.5g，极少超过5g的数量。但由于各企业处理熔铸浮渣的工艺条件不同，锌灰的粒级分布范围不同，锌灰中夹杂的金属锌粒度和含量变化较大，传统分析方法中采用0.1~0.5 g取样量直接带来极大的取样误差；即，由于锌灰本身的不均匀性，缩分样品不具有代表性。由于锌灰中所含金属锌本身的延展性，通常的实验室制样方法无法有效实现锌灰样品均匀磨细，无法制备有代表性的缩分样品；如果试图通过增大取样量的途径减少取样误差，则代表性样品的取样量与样品粒径呈几何级数增长，以最大粒径为1mm的样品和最大粒径为0.1mm的样品为例，前者所需的取样量为后者的(1mm/0.1mm)3=103倍，即约100 ~500 g，这在湿法化学分析中是无法接受和操作的。
发明内容
本发明的目的在于克服目前锌灰样品均匀性差、无法有效实现缩分，传统湿法化学分析因取样量小带来极大的取样误差的问题，提供一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，采用大取样量、物理法间接测定锌灰中总锌和金属锌含量的分析方法，从源头上解决因取样方法不当对后续分析带来误差的难题。
本发明的方法包括以下步骤：
（1）缩分样品；
（2）测定锌灰样品密度ρ ash；
（3）确定标准曲线相关参数；标准曲线相关参数包括金属锌密度ρ metal、细粉密度ρ powder、细粉总锌含量Zntotal、全部氧化物的密度ρ oxide和全部氧化物的锌含量Znoxide%；
（4）计算锌灰中金属锌的体积份数x；
（5）计算锌灰中金属锌含量metal Zn%和总锌含量total Zn%。
上述的步骤（1）中，缩分样品是将取样得到的锌灰一次样品，采用堆锥四分法进行逐次缩分，直至得到二次样品；将二次样品再次以堆锥四分法缩分，缩分得到的若干份三次样品；其中一份作为物理法分析用样品，一份作为标准曲线用样品。
上述的步骤 （2）中，测定锌灰样品密度是分取部分物理法分析样品测定密度，记为锌灰密度ρ ash，单位为g/cm3。
上述的步骤 （3）中，确定标准曲线相关参数是将标准曲线用样品分别用50目和200目筛网筛分；50目筛上物用硫酸溶液酸洗，彻底溶解除去土黄色的氧化物；对酸洗物料采用过滤方式获得酸洗的固相，酸洗的固相用去离子水洗涤后，经过滤得到外表灰白色的湿金属锌粒；湿金属锌粒用无水乙醇洗涤、烘干，获得金属锌粒；金属锌粒用比重瓶测定其密度，记为金属锌密度ρ metal，单位为g/cm3；对于200目筛下物，称之为细粉，经堆锥四分法缩分，分出密度测定用样品和剩余堆锥四分法样品，密度测定用样品测定其密度，记为细粉密度ρ powder，单位为g/cm3；剩余堆锥四分法样品继续采用堆锥四分法进行缩分，得到缩分样品，从其中称取两份化学分析样品；其中一份化学分析样品按照酸溶-EDTA滴定方法测定细粉的细粉总锌含量，记为Zntotal%，以质量百分数表示；另一份化学分析样品用硫酸铁溶液溶解其中的金属锌，之后用重铬酸钾溶液滴定溶液中生成的亚铁离子，计算得到细粉中金属锌含量，记为Znmetal%，以质量百分数表示；定义细粉中全部氧化物的密度为ρ oxide，单位为g/cm3，其计算式为：
ρ oxide = ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder/ρ metal)；
定义细粉中全部氧化物的锌含量为Znoxide%，以质量百分数表示，其计算式为：
Znoxide%= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)。
上述的步骤 （4）中，计算锌灰中金属锌的体积份数是定义锌灰中金属锌的体积份数为x，无量纲，其计算式为：
x= (ρ ash -ρ oxide)/(ρ metal -ρ oxide)。
上述的步骤 （5）中，计算锌灰中金属锌含量和总锌含量：锌灰中金属锌含量metalZn%以质量百分数表示，其计算式为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash；
锌灰中总锌含量total Zn%以质量百分数表示，其计算式为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash。
上述的步骤（1）中，二次样品的质量不少于1000 g；三次样品各自不少于250g。
上述的步骤（1）中，二次样品以堆锥四分法缩分后，至少得到四份三次样品；其中一份作为物理法分析用样品，一份作为物理法分析样品副样，一份作为标准曲线用样品，一份作为标准曲线样品副样。
上述的步骤（2）中，物理法分析样品分取的部分质量为100±0.5g；物理法分析样品用李氏比重瓶测定密度。
上述的步骤（3）中，金属锌粒用25 ml比重瓶测定其密度；密度测定用样品用李氏比重瓶测定其密度。
上述的步骤（3）中，酸洗时采用浓度为10±0.5g/L硫酸溶液；酸洗时，总共进行三次，每次的液固比按质量比为10±0.5:1，溶解时间为10±0.5min，搅拌速度为600±50 r/min；，密度测定用样品的质量为100±0.5g；缩分样品的质量为10±0.5g；化学分析样品的质量为1.0±0.5g，称取准确至0.001 g。
本发明采用的方法原理如下：锌灰中主要组成有金属锌、氧化锌及其它氧化物，其中金属锌为一相；氧化锌和其它氧化物为一相，为方便，共称为氧化物；金属锌与氧化物的质量m、体积V具有加和性，比值m/V为密度ρ，因此，可以根据测定锌灰密度的手段反映金属锌在锌灰中所占的体积份数x，进而通过中间参数x，结合实验测定的金属锌密度、氧化物密度、氧化物中锌含量计算锌灰中金属锌含量和总锌含量；
锌灰中质量和体积的加和性关系如下：
m total = m(metal)+m(oxide)，
V total = V(metal)+V(oxide)；
其中m total为锌灰的质量，m(metal)为锌灰中金属锌的质量，m (oxide)为锌灰中氧化物的质量；V total为锌灰的体积，V (metal)为锌灰中金属锌的体积，V (oxide)为锌灰中氧化物的体积。
锌灰密度ρ ash表达式如下：
ρ ash = m total/V total；
可利用比重瓶直接测定锌灰密度ρ ash；
ρ metal = m(metal)/V(metal)，为金属锌的密度表达式，将50目筛上的粗粒级样品经酸洗除去氧化物后得到金属锌粒，可利用比重瓶直接测定金属锌的密度ρ metal；
对于200目筛下的细粉样品，可利用比重瓶直接测定细粉样品的密度ρ powder；
对于200目筛下的细粉样品，由于粒度细、组成均匀，满足缩分代表性样品的条件，缩分并分取1g左右样品后分别采用酸溶-EDTA络合滴定法测定细粉的细粉总锌含量Zntotal%、硫酸铁氧化浸出金属锌-重铬酸钾滴定亚铁的方法测定细粉中金属锌含量Znmetal%；
对于200目筛下的细粉样品，其质量可表示为：
m powder = m(ZnO)+m(MO)+m(Zn°)；
其中m(ZnO)、m(MO)、m(Zn°)分别为细粉样品中氧化锌、其它氧化物和金属锌的质量；
对于200目筛下的细粉样品，其体积可表示为：
V powder = V(ZnO)+V(MO)+V(Zn°)；
其中V(ZnO)、V(MO)、V(Zn°)分别为细粉样品中氧化锌、其它氧化物和金属锌的体积；
则细粉样品中氧化物相的密度为：
ρ oxide =m oxide/ V oxide
=[m(ZnO)+m(MO)]/[V(ZnO)+V(MO)]
=[m powder-m(Zn°)]/[ V powder -V(Zn°)]
=ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder/ρ metal)；
氧化物相中锌的含量为：
Znoxide%= (m powder Zntotal%- m powder Znmetal%)/[m(ZnO)+m(MO)]
= (m powder Zntotal%- m powder Znmetal%)/(m powder- m(Zn°))
= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)；
其中Zntotal%、 Znmetal%均可从200目筛下物中通过实验测得；
综上，通过实验测得锌灰密度ρ ash、金属锌密度ρ metal；通过实验测得200目筛下物的密度ρ powder、其中金属锌含量 Znmetal%和细粉总锌含量Zntotal%，可计算得到氧化物的密度ρ oxide和氧化物中锌的含量Znoxide%；
最后，根据质量和体积的加和性，求出锌灰中金属锌的体积份数x：
x= (ρ ash -ρ oxide)/(ρ metal -ρ oxide)；
进而通过中间参数x计算得到计算锌灰中金属锌含量metal Zn%和总锌含量totalZn%：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash，
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash。
本发明的特点在于，针对锌灰粒度范围较宽、组成不均匀的难点，通过密度测定的物理法测量手段，采用大取样量的方式来有效减小取样误差，解决传统湿式化学分析方法因取样量过小所直接带来的取样误差过大难题。
具体实施方式
本发明实施例中的采用酸溶-EDTA滴定方法是依据GB/T 4372.1-2001直接法氧化锌化学分析方法-Na2EDTA滴定法测定氧化锌量。
实施例1
锌灰样品来自锌冶炼企业熔铸车间经雷蒙磨处理后产出的锌灰，其粒度组成如表1所示：
表1锌灰样品粒级分布：
| 粒度 | 50目筛上 | 50~100目 | 100~150目 | 150~200目 | 200目筛下 |
| 质量分数 | 8.38% | 14.00% | 6.46% | 4.09% | 66.70% |
由粒度组成可见，该锌灰样品粒度分布范围大；
分析方法按以下步骤进行：
（1）缩分样品：缩分样品是将取样得到的锌灰一次样品，采用堆锥四分法进行逐次缩分，直至得到二次样品；将二次样品再次以堆锥四分法缩分，缩分得到的两份三次样品；其中一份作为物理法分析用样品，一份作为标准曲线用样品；
（2）测定锌灰样品密度：测定锌灰样品密度是分取部分物理法分析样品测定密度，记为锌灰密度ρ ash，单位为g/cm3；
（3）确定标准曲线相关参数：标准曲线相关参数包括金属锌密度、细粉密度、总锌含量、全部氧化物的密度和全部氧化物的锌含量；确定标准曲线相关参数是将标准曲线用样品分别用50目和200目筛网筛分；50目筛上物用硫酸溶液酸洗，彻底溶解除去土黄色的氧化物；对酸洗物料采用过滤方式获得酸洗的固相，酸洗的固相用去离子水洗涤后，经过滤得到外表灰白色的湿金属锌粒；湿金属锌粒用无水乙醇洗涤、烘干，获得金属锌粒；金属锌粒用比重瓶测定其密度，记为金属锌密度ρ metal，单位为g/cm3；对于200目筛下物，称之为细粉，经堆锥四分法缩分，分出密度测定用样品和剩余堆锥四分法样品，密度测定用样品测定其密度，记为细粉密度ρ powder，单位为g/cm3；剩余堆锥四分法样品继续采用堆锥四分法进行缩分，得到缩分样品，从其中称取两份化学分析样品；其中一份化学分析样品按照酸溶-EDTA滴定方法测定细粉的细粉总锌含量，记为Zntotal%，以质量百分数表示；另一份化学分析样品用硫酸铁溶液溶解其中的金属锌，之后用重铬酸钾溶液滴定溶液中生成的亚铁离子，计算得到细粉中金属锌含量，记为Znmetal%，以质量百分数表示；定义细粉中全部氧化物的密度为ρ oxide，单位为g/cm3，其计算式为：
ρ oxide = ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)；
定义细粉中全部氧化物的锌含量为Znoxide%，以质量百分数表示，其计算式为：
Znoxide%= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)；
（4）计算锌灰中金属锌的体积份数：定义锌灰中金属锌的体积份数为x，无量纲，其计算式为：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide )；
（5）计算锌灰中金属锌含量和总锌含量：锌灰中金属锌含量metal Zn%以质量百分数表示，其计算式为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash；
锌灰中总锌含量total Zn%以质量百分数表示，其计算式为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash；
其中的步骤（1）中，二次样品的质量为1078 g；三次样品各自269.5g；
其中的步骤（2）中，物理法分析样品分取的部分质量为100g；物理法分析样品用李氏比重瓶测定密度；
其中的步骤（3）中，金属锌粒用25 ml比重瓶测定其密度；密度测定用样品用李氏比重瓶测定其密度；
其中的步骤（3）中，酸洗时采用浓度为10g/L硫酸溶液；酸洗时，总共进行三次，每次的液固比按质量比为10:1，溶解时间为10min，搅拌速度为600r/min；，密度测定用样品的质量为100g；缩分样品的质量为10g；化学分析样品的质量为1.0g，称取准确至0.001 g；
实验测定结果如下：
ρ ash=4.91g/cm3；ρ metal=6.97 g/cm3；ρ powder=4.47 g/cm3；Zntotal%=71.26%；Znmetal%=1.17%；
细粉中所含氧化物的密度计算值为：
ρ oxide= ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)
= 4.47×(1-1.17%)/(1-1.17%/4.47/6.97) = 4.4194g/cm3；
细粉中所含氧化物的锌含量计算值为：
Znoxide%=(Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)
= (71.26%-1.17%)/(1-1.17%) = 70.9197%；
锌灰中金属锌的体积份数：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide )= (4.91-4.4194)/( 6.97-4.4194) = 0.1923；
锌灰中金属锌含量相应的计算值为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash=0.1923×6.97/4.91 = 27.3%；
锌灰中总锌含量相应的计算值为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash
=[0.1923×6.97+(1-0.1923)×4.4194×70.9197%]/4.91 = 78.9%。
实施例2
锌灰样品来自锌冶炼企业熔铸车间经雷蒙磨处理后产出的锌灰，其粒度组成如表2所示：
表2锌灰样品粒级分布
由粒度组成可见，该锌灰样品粒度分布范围大；
分析方法同实施例1，不同点在于：
缩分得到1224g分析用样品，三次样品各自306g；
实验测定结果如下：
ρ ash=5.28 g/cm3；ρ metal=6.93 g/cm3；ρ powder=4.47 g/cm3；Zntotal%=72.57%；Znmetal%=1.14%；
细粉中所含氧化物的密度计算值为：
ρ oxide= ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)
= 4.47×(1-1.14%)/(1-1.14%/4.47/6.93) = 4.4207 g/cm3；
细粉中所含氧化物的锌含量计算值为：
Znoxide%= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)
= (72.57%-1.14%)/(1-1.14%) = 72.2537%；
锌灰中金属锌的体积份数：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide ) = (5.28-4.4207)/( 6.93-4.4207) = 0.3424；
锌灰中金属锌含量相应的计算值为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash= 0.3424×6.93/5.28 = 44.9%；
锌灰中总锌含量相应的计算值为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash
=[0.3424×6.93+(1-0.3424)×4.4207×72.2537%]/5.28 = 84.7%。
实施例3
锌灰样品来自锌冶炼企业熔铸车间经雷蒙磨处理后产出的锌灰，其粒度组成按锌灰样品粒级分布（按质量百分比为）为50目筛上10.14%，200目筛下48.62%；该锌灰样品粒度分布范围大；
分析方法同实施例1，不同点在于：
缩分得到1156g分析用样品，三次样品各自289g；
实验测定结果如下：
ρ ash=5.07 g/cm3；ρ metal=6.94 g/cm3；ρ powder=4.47 g/cm3；Zntotal%=71.86%；Znmetal%=1.15%；
细粉中所含氧化物的密度计算值为：
ρ oxide= ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)
= 4.47×(1-1.15%)/(1-1.15%/4.47/6.94) =4.36g/cm3；
细粉中所含氧化物的锌含量计算值为：
Znoxide%= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)
= (71.86%-1.15%)/(1-1.15%) = 71.5326%；
锌灰中金属锌的体积份数：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide ) = (5.07-4.36)/( 6.94-4.36) = 0.71/2.58=0.275；
锌灰中金属锌含量相应的计算值为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash=0.275×6.94/5.07=37.7%；
锌灰中总锌含量相应的计算值为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash
=[0.275×6.94+(1-0.275)×4.36×37.7%]/5.07=61.2%。
实施例4
锌灰样品来自锌冶炼企业熔铸车间经雷蒙磨处理后产出的锌灰，其粒度组成按锌灰样品粒级分布（按质量百分比为）为50目筛上9.57%，200目筛下51.35%；该锌灰样品粒度分布范围大；
分析方法同实施例1，不同点在于：
缩分得到1384g分析用样品，三次样品各自346g；
实验测定结果如下：
ρ ash=5.12g/cm3；ρ metal=6.95g/cm3；ρ powder=4.47 g/cm3；Zntotal%=72.04%；Znmetal%=1.11%；
细粉中所含氧化物的密度计算值为：
ρ oxide= ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)
= 4.47×(1-1.11%)/(1-1.11%/4.47/6.95)=4.4964g/cm3；；
细粉中所含氧化物的锌含量计算值为：
Znoxide%= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)
= (72.04%-1.11%)/(1-1.11%) =71.73%；
锌灰中金属锌的体积份数：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide ) =0.2561；
锌灰中金属锌含量相应的计算值为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash=0.2561×6.95/5.12=34.1%；
锌灰中总锌含量相应的计算值为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash
=[0.2561×6.95+(1-0.2561)×4.4964×71.73%]/5.12=81.6%。
实施例5
锌灰样品来自锌冶炼企业熔铸车间经雷蒙磨处理后产出的锌灰，其粒度组成按锌灰样品粒级分布（按质量百分比为）为50目筛上11.43%，200目筛下53.87%；该锌灰样品粒度分布范围大；
分析方法同实施例1，不同点在于：
缩分得到1098g分析用样品，三次样品各自274.5g；
实验测定结果如下：
ρ ash=5.22g/cm3；ρ metal=6.92 g/cm3；ρ powder=4.48g/cm3；Zntotal%=70.19%；Znmetal%=1.10%；
细粉中所含氧化物的密度计算值为：
ρ oxide= ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)
= 4.48×(1-1.10%)/(1-1.10%/4.48/6.92) =4.3553 g/cm3；
细粉中所含氧化物的锌含量计算值为：
Znoxide%= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)
= (70.19%-1.10%)/(1-1.10%) = 69.87%；
锌灰中金属锌的体积份数：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide ) = (5.22-4.3553)/( 6.92-4.3553) =0.8647/2.5647=0.3372；
锌灰中金属锌含量相应的计算值为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash=0.3372×6.92/5.22=44.70%；
锌灰中总锌含量相应的计算值为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash
=[0.3372×6.92+(1-0.3372)×4.3553×69.87%]/5.22 =83.3 %。
实施例6
锌灰样品来自锌冶炼企业熔铸车间经雷蒙磨处理后产出的锌灰，其粒度组成按锌灰样品粒级分布（按质量百分比为）为50目筛上12.16%，200目筛下54.41%；该锌灰样品粒度分布范围大；
分析方法同实施例1，不同点在于：
缩分得到1104g分析用样品，三次样品各自276g；
实验测定结果如下：
ρ ash=5.23g/cm3；ρ metal=6.90g/cm3；ρ powder=4.47 g/cm3；Zntotal%=71.45%；Znmetal%=1.11%；
细粉中所含氧化物的密度计算值为：
ρ oxide= ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)
= 4.47×(1-1.11%)/(1-1.11%/4.47/6.90) =4.35g/cm3；
细粉中所含氧化物的锌含量计算值为：
Znoxide%= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)
= (71.45%-1.14%)/(1-1.14%) = 71.1208%；
锌灰中金属锌的体积份数：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide ) = (5.23-4.35)/( 6.90-4.35) = 0.3451；
锌灰中金属锌含量相应的计算值为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash= 0.3451×6.90/5.23 = 45.5%；
锌灰中总锌含量相应的计算值为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash
=[0.3451×6.90+(1-0.3451)×4.35×71.1208%]/5.23 = 84.3%。
实施例7
锌灰样品来自锌冶炼企业熔铸车间经雷蒙磨处理后产出的锌灰，其粒度组成按锌灰样品粒级分布（按质量百分比为）为50目筛上13.58%，200目筛下56.76%；该锌灰样品粒度分布范围大；
分析方法同实施例1，不同点在于：
缩分得到1068g分析用样品，三次样品各自267g；
ρ ash=4.91g/cm3；ρ metal=6.97 g/cm3；ρ powder=4.47 g/cm3；Zntotal%=72.46%；Znmetal%=1.16%；
细粉中所含氧化物的密度计算值为：
ρ oxide= ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)
= 4.47×(1-1.16%)/(1-1.16%/4.47/6.97) =4.4996g/cm3；
细粉中所含氧化物的锌含量计算值为：
Znoxide%=(Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)
= (72.46%-1.16%)/(1-1.16%) = 72.1368%；
锌灰中金属锌的体积份数：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide )= (4.91-4.4996)/( 6.97-4.4996) =0.1662；
锌灰中金属锌含量相应的计算值为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash=0.1662×6.97/4.91 = 23.6%；
锌灰中总锌含量相应的计算值为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash
=[0.1662×6.97+(1-0.1662)×4.4996×72.1368%]/4.91 =78.7%。
Claims (10)
1.一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）缩分样品；
（2）测定锌灰样品密度ρ ash；
（3）确定标准曲线相关参数；标准曲线相关参数包括金属锌密度ρ metal、细粉密度ρ powder、细粉总锌含量Zntotal、全部氧化物的密度ρ oxide和全部氧化物的锌含量Znoxide%；
（4）计算锌灰中金属锌的体积份数x；
（5）计算锌灰中金属锌含量metal Zn%和总锌含量total Zn%。
2.根据权利要求1所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤（1）中，缩分样品是将取样得到的锌灰一次样品，采用堆锥四分法进行逐次缩分，直至得到二次样品；将二次样品再次以堆锥四分法缩分，缩分得到的若干份三次样品；其中一份作为物理法分析用样品，一份作为标准曲线用样品。
3.根据权利要求1所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤（2）中，测定锌灰样品密度是分取部分物理法分析样品测定密度，记为锌灰密度ρ ash，单位为g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤（3）中，确定标准曲线相关参数是将标准曲线用样品分别用50目和200目筛网筛分；50目筛上物用硫酸溶液酸洗，彻底溶解除去土黄色的氧化物；对酸洗物料采用过滤方式获得酸洗的固相，酸洗的固相用去离子水洗涤后，经过滤得到外表灰白色的湿金属锌粒；湿金属锌粒用无水乙醇洗涤、烘干，获得金属锌粒；金属锌粒用比重瓶测定其密度，记为金属锌密度ρ metal，单位为g/cm3；对于200目筛下物，称之为细粉，经堆锥四分法缩分，分出密度测定用样品和剩余堆锥四分法样品，密度测定用样品测定其密度，记为细粉密度ρ powder，单位为g/cm3；剩余堆锥四分法样品继续采用堆锥四分法进行缩分，得到缩分样品，从其中称取两份化学分析样品；其中一份化学分析样品按照酸溶-EDTA滴定方法测定细粉的细粉总锌含量，记为Zntotal%，以质量百分数表示；另一份化学分析样品用硫酸铁溶液溶解其中的金属锌，之后用重铬酸钾溶液滴定溶液中生成的亚铁离子，计算得到细粉中金属锌含量，记为Znmetal%，以质量百分数表示；定义细粉中全部氧化物的密度为ρ oxide，单位为g/cm3，其计算式为：
ρ oxide = ρ powder (1 - Znmetal%)/(1 - Znmetal%/ρ powder /ρ metal)；
定义细粉中全部氧化物的锌含量为Znoxide%，以质量百分数表示，其计算式为：
Znoxide%= (Zntotal%- Znmetal%)/(1- Znmetal%)。
5.根据权利要求1所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤 （4）中，计算锌灰中金属锌的体积份数是定义锌灰中金属锌的体积份数为x，无量纲，其计算式为：
x= (ρ ash-ρ oxide )/(ρ metal -ρ oxide )。
6.根据权利要求1所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤 （5）中，计算锌灰中金属锌含量和总锌含量：锌灰中金属锌含量metal Zn%以质量百分数表示，其计算式为：
metal Zn% = x·ρ metal/ρ ash；
锌灰中总锌含量total Zn%以质量百分数表示，其计算式为：
total Zn% = [x·ρ metal+(1-x)·ρoxide ·Znoxide%]/ρ ash。
7.根据权利要求2所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤（1）中，二次样品的质量不少于1000 g；三次样品各自不少于250g。
8.根据权利要求3所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤（2）中，物理法分析样品分取的部分质量为100±0.5g；物理法分析样品用李氏比重瓶测定密度。
9.根据权利要求4所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤（3）中，金属锌粒用25 ml比重瓶测定其密度；密度测定用样品用李氏比重瓶测定其密度。
10.根据权利要求5所述的一种锌灰的总锌含量和金属锌含量的分析方法，其特征在于步骤（3）中，酸洗时采用浓度为10±0.5g/L硫酸溶液；酸洗时，总共进行三次，每次的液固比按质量比为10±0.5:1，溶解时间为10±0.5min，搅拌速度为600±50 r/min；，密度测定用样品的质量为100±0.5g；缩分样品的质量为10±0.5g；化学分析样品的质量为1.0±0.5g，称取准确至0.001 g。
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