CN110887762A - 一种测定渣样中金属铁质量分数的方法 - Google Patents

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罗天军
孙堂钦
彭绍强
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董伦先
李向军
孙传彬
蒋发燕
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Abstract

本发明属于冶金资源综合利用领域，其公开了一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，解决传统金属铁含量检测方案存在的操作复杂、耗时较长、成本较高的问题。该方法包括以下步骤：a、测定已知含铁量为X1的渣样的堆积密度M1，根据公式7.86X1+(1‑X1)Z＝M1计算得到纯渣密度Z；b、在测定与步骤a中所述渣样同类型的待测渣样的金属铁质量分数时，首先测定待测渣样的堆积密度M2，然后根据公式X2＝(M2‑Z)/(7.86‑Z)计算得出待测渣样中金属铁质量分数X2，其中，Z为步骤a中计算获得的纯渣密度。本发明方法操作简单、设备简单且投入少、成本低、时间快，在不需要严格测定含铁量时，是一种很好的选择，尤其适用于含铁量在60％以下的待测渣样的含铁量测定。

Description

一种测定渣样中金属铁质量分数的方法
技术领域
本发明属于冶金资源综合利用领域，具体涉及一种测定渣样中金属铁质量分数(近似含铁量)的方法，可以作为渣样金属铁含量的参考。
背景技术
冶金固废资源尤其是钢渣、铁渣的综合利用开发中，经常需要测定渣中含铁量，包括金属铁含量和全铁含量。通过电炉等冶炼方式进行利用的渣样，更多需要掌握其中金属铁的含量。而传统金属铁含量的检测方法，如物理检测方法(YB/T 4188-2009钢渣中磁性金属铁含量测定方法)需要通过手选、球磨-筛分、磁选、研磨-筛分、称重等过程，化学分析方法(YB/T140-2009钢渣化学分析方法15)需加溶液、搅拌、抽滤、滴定等过程，两种检测方法均具有操作复杂、耗时较长、成本较高等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，解决传统金属铁含量检测方案存在的操作复杂、耗时较长、成本较高的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，包括以下步骤：
a、测定已知含铁量为X1的渣样的堆积密度M1，根据公式7.86X1+(1-X1)Z＝M1计算得到纯渣密度Z；
b、在测定与步骤a中所述渣样同类型的待测渣样的金属铁质量分数时，首先测定待测渣样的堆积密度M2，然后根据公式X2＝(M2-Z)/(7.86-Z)计算得出待测渣样中金属铁质量分数X2，其中，Z为步骤a中计算获得的纯渣密度。
作为进一步优化，步骤a中所述已知含铁量的渣样的堆积密度M1与步骤b中所述待测渣样的堆积密度M2均参照《GB/T 20316.1-2009普通磨料堆积密度的测定第1部分：粗磨料》进行测定。
作为进一步优化，步骤a中所述已知含铁量的渣样和步骤b中所述待测渣样的粒径均在50mm以下。
作为进一步优化，步骤a中，所述已知含铁量的渣样的含铁量在1％以下。
作为进一步优化，步骤a中，选取两个或两个以上不同含铁量的已知含铁量的渣样，分别测定堆积密度M1后，通过公式7.86X1+(1-X1)Z＝M1分别计算对应的纯渣密度，然后对各个渣样的纯渣密度求和，取平均值后作为计算得到的纯渣密度Z。
作为进一步优化，在选取两个或两个以上不同含铁量的已知含铁量的渣样时，其中一个或以上的渣样的金属铁含量为0～0.5％、另一个或以上的渣样的金属铁含量为0.5～1％。
作为进一步优化，步骤b中，所述待测渣样中含铁量在60％以下。
作为进一步优化，步骤b中，多次测定待测渣样的堆积密度后取平均值，作为测定待测渣样的堆积密度M2。
本发明的有益效果是：
在使用本发明方法时，只需要测定某一类型已知含铁量的标准渣样的堆积密度，计算获得对应纯渣密度，对于同类型的待测渣样就可以在测定堆积密度后结合标准渣样的纯渣密度计算得到近似含铁量，从而简化传统方法对每一待测样品都需要通过复杂的步骤才能够检测得出含铁量。本发明方法操作简单、设备简单且投入少、成本低、时间快，在不需要严格测定含铁量时，是一种很好的选择，尤其适用于含铁量在60％以下的待测渣样的含铁量测定。
具体实施方式
本发明旨在提出一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，解决传统金属铁含量检测方案存在的操作复杂、耗时较长、成本较高的问题。其核心思想是：首先测定某一类型已知含铁量的标准渣样的堆积密度，计算获得对应纯渣密度，对于同类型的待测渣样就可以在测定堆积密度后结合标准渣样的纯渣密度计算得到近似含铁量。
在具体实现上，本发明测定渣样中金属铁质量分数的方法包括以下步骤：
1)确定金属铁的密度为7.86g/cm3；
2)确定纯渣的密度：
纯渣的密度需计算，渣不同则密度不同，当渣的物理化学性能发生变化时，必须重新测定其密度；纯渣样密度计算方法为：测定经准确测定过的已知金属铁含量X在1％以下的标准样的堆积密度M1。
优选的为了减少误差，选择金属铁含量在0～0.5％、0.5～1％范围内两个或两个以上的标准样，根据公式7.86X1+(1-X1)Z＝M1分别计算纯渣密度Z，取其平均值；其中，X1为已知含铁量，7.86为金属铁密度，M1为渣样堆积密度，Z为纯渣密度；各密度单位均为g/cm3；
3)用不易变形的坚固标准容器对待测渣样进行堆积密度测定，测定过程中渣样必须与容器口齐平，装入后需进行轻微震动确认渣样上平面不在落下，使用天平测定，得到其堆积密度M2；为了减少误差，可重复测定，取平均值；
4)计算待测渣样的金属铁近似含铁量X2，根据公式7.86X2+(1-X2)Z＝M2转换得到X2＝(M2-Z)/(7.86-Z)；其中，X2为待测渣样含铁量，7.86为金属铁密度，M2为待测渣样堆积密度，Z为步骤2)所得的纯渣密度；各密度单位均为g/cm3。
本发明方法中，对于同一类型的渣样来说，通过上述步骤1)、2)已经测得该渣样的纯渣密度；当需要测定同一类型的其它渣样含铁量时，就不用再测定纯渣密度，直接测定该待测渣样的堆积密度，再通过步骤4)即可得出该待测渣样近似含铁量。
上述“同一类型的渣样”是指渣的物理化学性能相近，当渣的物理化学性能发生变化时，需重新测定其纯渣密度，即重新进行步骤1)、2)测定该新的渣样的纯渣密度，再进行步骤3)、4)。所谓的物理化学性能变化主要指因工艺改变等原因导致渣样主要组分发生重大变化，例如一般钢渣尾渣CaO含量平均值为40％，当因炼钢及出渣工艺变化使CaO含量平均值变为30％时，即需重新测定密度。
实施例1：
以炼钢过程中产生的重要冶金固废脱硫渣为例，测定脱硫渣样金属铁含量。
1)取一份MFe(金属铁)含量为0.45％的脱硫渣样，测定其浸出堆积密度为1.68g/cm3，通过公式7.86X+(1-X)Z＝M(其中X为0.45％、M为1.68g/cm3)计算得到纯渣密度为1.6521g/cm3；
取另一份MFe(金属铁)含量为0.82％的脱硫渣样，测定其浸出堆积密度为1.7g/cm3，通过公式7.86X+(1-X)Z＝M(其中X为0.82％、M为1.7g/cm3)计算得到纯渣密度为1.6491g/cm3；
取上述两种脱硫渣样纯渣密度平均值为Z＝1.65g/cm3；
2)取待测脱硫渣样，装入1dm3标准容器，经振动后确认其完全填满，天平称重，得到其堆积密度M为4.23kg/dm3也即4.23g/cm3。
3)通过公式计算该脱硫渣样近似含铁量X＝(M-Z)/(7.86-Z)＝(4.23-1.65)/(7.86-1.65)＝41.55％。
本实施例所采用的相同渣样经标准化学方法测定金属铁含铁量为43.5％，则本发明测定结果与标准化学方法测定结果误差为4.48％。
实施例2
本实施例将采用本发明的方法、物理检测方法和标准化学方法三种测定方法对同一样品分别进行测试，并进行测试结果比较：
1)取钢渣尾渣样混合均匀后分为三份，分别用上法三种方法进行金属铁含量测定。
2)在都具备直接进行测定的基础上(如：采用本发明方法已取得Z值、物理化学方法相关仪器具备)，由一名化验员操作。
3)本发明方法测定时间3min，物理方法测定时间44min，化学方法测定时间56min。
4)测定结果及相对性分析如表1所示：
表1：三种方法的测定结果对比
Figure BDA0002324065600000041
从上表中可知，本发明的方法用时最短，且相对于物理方法和化学方法用时不到十分之一，所用设备最少，测试简便，且测试时不需要试剂参与；在测试结果方面，本发明方法测试出来的金属铁含量与物理方法测试结果的相对误差在7.88％，与化学方法测试结果的相对误差在5.00％，此误差完全可以满足不需要准确测定金属铁含量的应用场景的需求。

Claims (8)

1.一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、测定已知含铁量为X1的渣样的堆积密度M1，根据公式7.86X1+(1-X1)Z＝M1计算得到纯渣密度Z；
b、在测定与步骤a中所述渣样同类型的待测渣样的金属铁质量分数时，首先测定待测渣样的堆积密度M2，然后根据公式X2＝(M2-Z)/(7.86-Z)计算得出待测渣样中金属铁质量分数X2，其中，Z为步骤a中计算获得的纯渣密度。
2.如权利要求1所述的一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，其特征在于，
步骤a中所述已知含铁量的渣样的堆积密度M1与步骤b中所述待测渣样的堆积密度M2均参照《GB/T 20316.1-2009普通磨料堆积密度的测定第1部分：粗磨料》进行测定。
3.如权利要求1所述的一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，其特征在于，
步骤a中所述已知含铁量的渣样和步骤b中所述待测渣样的粒径均在50mm以下。
4.如权利要求1所述的一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，其特征在于，
步骤a中，所述已知含铁量的渣样的含铁量在1％以下。
5.如权利要求4所述的一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，其特征在于，
步骤a中，选取两个或两个以上不同含铁量的已知含铁量的渣样，分别测定堆积密度M1后，通过公式7.86X1+(1-X1)Z＝M1分别计算对应的纯渣密度，然后对各个渣样的纯渣密度求和，取平均值后作为计算得到的纯渣密度Z。
6.如权利要求5所述的一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，其特征在于，
在选取两个或两个以上不同含铁量的已知含铁量的渣样时，其中一个或以上的渣样的金属铁含量为0～0.5％、另一个或以上的渣样的金属铁含量为0.5～1％。
7.如权利要求6所述的一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，其特征在于，
步骤b中，所述待测渣样中含铁量在60％以下。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种测定渣样中金属铁质量分数的方法，其特征在于，
步骤b中，多次测定待测渣样的堆积密度后取平均值，作为测定待测渣样的堆积密度M2。
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