CN111413284A - 钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，属于冶金技术领域，具体包括以下步骤：a.样品的制备；b.显微图像的拍摄；c.图像的染色处理；d.矿物含量的计算。本发明通过利用显微照片中物相颜色的RGB值差异对其进行染色，分别计算视场面积和不同颜色的面积，利用不同颜色所占百分比来代替物相的百分含量的表征方法，能够解决许多生产中的技术瓶颈问题，具有很强的实用性和应用前景。

Description

钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法。
背景技术
烧结矿是现代高炉冶炼最主要的含铁原料，高质量烧结矿是实现高炉高效、优质、低耗、长寿、环保生产的基础，矿相定量组成、显微结构决定钒钛烧结矿的质量。钒钛烧结矿中矿相组成十分复杂，对烧结矿质量有很大的影响，钒钛烧结矿的低温还原粉化严重，低温还原粉化指数RDI(＞3.15mm)一般仅在35％左右。它会造成高炉炉况不顺，产量降低和焦比升高。研究表明，烧结矿的RDI(＞3.15mm)每降低5％，焦比增加约3kg，生铁产量下降1.5％～5％，我国普通烧结矿RDI(＞3.15mm)一般都在70％以上，因此，从钒钛烧结矿的矿物组成、显微结构研究RDI对提高钒钛烧结矿的质量非常必要。
国内对于钒钛烧结矿的显微结构的相关研究较多，而对于其含量的精准定量方面研究较少，这是因为钒钛烧结矿中钛赤铁矿与钛磁铁矿的元素种类和含量并无明显界线，导致背散射下灰度值十分接近，很难实现其准确定量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以精准、快速测量钒钛烧结矿中矿物含量的方法。
本发明的技术方案为提供了一种钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，包括以下步骤：
a取钒钛烧结矿样品，打磨抛光至烧结矿表面呈镜面为止；
b将烧结矿置于偏光显微镜的载物台，镜面朝上，选用反射光成像模式，图像模式设置为彩色，对烧结矿的显微形貌进行图像采集；
c将采集的图像载入矿物图像处理软件，根据矿物在反射光下颜色的不同，利用取色器采集对应颜色的RGB数值，然后将不同RGB值分别设置为不同鲜明的颜色；
d对X张图像进行步骤c的处理，分别计算视场总面积以及不同鲜明颜色所占的面积，求得不同鲜明颜色区域所占视场总面积的百分比，来代替不同矿物的百分含量，最后求其平均值。
其中，上述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，步骤a中，钒钛烧结矿样品为30×30×30mm的正方形。
其中，上述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，步骤a中，打磨抛光具体为：分别选用180#、400#和800#的金刚石砂纸对烧结矿截面进行磨制，润滑剂选择自来水；分别选用粒度为9μm、3μm和1μm的Al2O3抛光膏对烧结矿截面进行抛光，润滑剂选择自来水；最后将抛光后的烧结矿在载有干燥丝绸绒布的抛光盘上继续抛光3min。
其中，上述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，步骤b中，采集图像前将图像的对比度设置在80以上。
其中，上述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，其特征在于，步骤b中，图像的放大倍数为200倍。
其中，上述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，步骤c中，颜色容差为32。
其中，上述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，步骤d中，X≥10。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过利用显微照片中物相颜色的RGB值差异对其进行染色，分别计算视场面积和不同颜色的面积，利用不同颜色所占百分比来代替物相的百分含量的表征方法对不同物相进行准确区分，保证了测定数据的可靠性，为后期评估钒钛烧结矿的冶金性能提供技术支撑，可推广应用于各实验室、生产现场的检验和研究院所。
附图说明
图1为实施例1中钒钛烧结矿在不同视场下的微区相貌照片，放大倍数均为200×；
图2为图1左图钒钛烧结矿的染色前后对照图；
图3为图2右图钒钛烧结矿的染色前后对照图；
图4为实施例2中高碱度钒钛烧结矿在不同视场下的微区相貌照片，放大倍数均为200×；
图5为图4左图高碱度钒钛烧结矿的染色前后对照图；
图6为图4右图高碱度钒钛烧结矿的染色前后对照图。
具体实施方式
一种钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，包括以下步骤：
a取钒钛烧结矿样品，打磨抛光至烧结矿表面呈镜面为止；
b将烧结矿置于偏光显微镜的载物台，镜面朝上，选用反射光成像模式，图像模式设置为彩色，对烧结矿的显微形貌进行图像采集；
c将采集的图像载入矿物图像处理软件，根据矿物在反射光下颜色的不同，利用取色器采集对应颜色的RGB数值，然后将不同RGB值分别设置为不同鲜明的颜色；
d对X张图像进行步骤c的处理，分别计算视场总面积以及不同鲜明颜色所占的面积，求得不同鲜明颜色区域所占视场总面积的百分比，来代替不同矿物的百分含量，最后求其平均值。
本发明方法步骤a中，打磨抛光具体为：分别选用180#、400#和800#的金刚石砂纸对烧结矿截面进行磨制，润滑剂选择自来水；分别选用粒度为9μm、3μm和1μm的Al2O3抛光膏对烧结矿截面进行抛光，润滑剂选择自来水；最后将抛光后的烧结矿在载有干燥丝绸绒布的抛光盘上继续抛光3min。
本发明方法步骤b中，采集图像前将图像的对比度设置在80以上，以提高不同矿物的色彩差异；拍摄时尽量避开孔洞多的地方，以减少后期矿物百分含量计算的误差。
对于烧结矿来说，200×是呈现物相晶粒和分布的最佳倍数，如果选用其他倍数，可能物相晶粒过小，或者物相空间分布不均匀。
本发明方法步骤c中，利用取色器取色时应吸取同一矿物大颗粒中心部位的RGB值，不同RGB值分别设置为不同的颜色，要求颜色对比鲜明，容差设置为32。
本发明方法步骤d中，染色10张或10张以上的图像，然后统计计算不同矿物百分含量的平均值，以提高矿物百分含量的测量精度。
本发明方法步骤d中，利用显微镜视场下十字形标尺计算整个视场面积S总，再利用矿物软件计算不同颜色所占的面积S1、S2、S3……，通过公式S1/S总、S2/S总、S3/S总……分别计算得出不同矿物的百分含量。
显微图像中不同物相可以根据反射光颜色及晶形的不同以及岩相鉴定的经验来确定。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
a.样品的制备：攀钢炼铁厂选取了常规基准条件下钒钛烧结矿块状样品，将烧结矿切割成30×30×30mm的正方形块状样品，分别选用180#、400#和800#的金刚石砂纸对烧结矿截面进行磨制，润滑剂选择自来水；然后分别选用粒度为9μm、3μm和1μm的Al2O3抛光膏对烧结矿截面进行抛光，润滑剂选择自来水；最后将抛光后的烧结矿在载有干燥丝绸绒布的抛光盘上继续抛光3min，直至烧结矿表面呈现镜面为止，制出合格的烧结矿光片样品。
b.显微图像的拍摄：将烧结矿置于偏光显微镜的载物台，镜面朝上，选用反射光成像模式，图像设置为彩色，对比度设置为80以上，在200×下分别对烧结矿的显微形貌进行图像采集(见图1)。
c.图像的染色处理：将拍摄的图片载入矿物图像处理软件(岩石图像处理软件)，根据矿物在反射光下颜色的不同利用取色器采集对应的颜色RGB数值，利用软件中魔术棒工具提取不同RGB值作为取色标准并保存，容差设置32，将不同RGB值分别设置为不同鲜明的颜色，处理后的图片见图2、图3。
d.矿物含量的计算：对10张照片进行如步骤c的处理，分别计算视场总面积以及不同颜色所占的面积，求得不同颜色区域所占视场总面积的百分比，来代替不同矿物的百分含量，最后求其平均值，具体结果见表1。
对比：采用AMICS(矿物全自动分析***)对同样的矿物光片样品大面积扫描，然后计算机统计计算得出各物相含量，具体结果见表2。
表1烧结矿中不同矿物含量组成
Figure BDA0002496381000000041
表2AMICS测定烧结矿中不同矿物含量组成
矿物名称 质量分数(％) 面积百分比(％) 面积(μm<sup>2</sup>) 颗粒数 晶粒数
钛赤铁矿 41.21 40.91 6281123.32 184 10721
钛磁铁矿 9.86 10.24 158510.04 11 4520
玻璃相 25.41 25.34 312635.25 5 5413
铁酸钙 7.13 7.16 94092.93 35 2265
钙钛矿 3.7 3.68 8655.11 3 395
经过对表1和表2对比分析可知两种方法测定该烧结矿中主要物相含量基本一致，推测其冶金性能为该烧结矿具有低铁酸钙和钙钛矿、高钛赤铁矿和玻璃相的特点，因此可以推断该烧结矿机械强度较差，性脆易碎，低温还原粉化性比较严重等冶金特点。
实施例2
a.样品的制备：西昌钢钒炼铁厂选取了高碱度钒钛烧结矿块状样品，将烧结矿切割成30×30×30mm的正方形块状样品，分别选用180#、400#和800#的金刚石砂纸对烧结矿截面进行磨制，润滑剂选择自来水；然后分别选用粒度为9μm、3μm和1μm的Al2O3抛光膏对烧结矿截面进行抛光，润滑剂选择自来水；最后将抛光后的烧结矿在载有干燥丝绸绒布的抛光盘上继续抛光3min，直至烧结矿表面呈现镜面为止，制出合格的烧结矿光片样品。
b.显微图像的拍摄：将烧结矿置于偏光显微镜的载物台，镜面朝上，选用反射光成像模式，图像设置为彩色，对比度设置为80以上，在200×下分别对烧结矿的显微形貌进行图像采集(见图4)。
c.图像的染色处理：将拍摄的图片载入矿物图像处理软件(岩石图像处理软件)，根据矿物在反射光下颜色的不同利用取色器采集对应的颜色RGB数值，利用软件中魔术棒工具提取不同RGB值作为取色标准并保存，容差设置32，将不同RGB值分别设置为不同鲜明的颜色，处理后的图片见图5、图6。
d.矿物含量的计算：对10张照片进行如步骤c的处理，分别计算视场总面积以及不同颜色所占的面积，求得不同颜色区域所占视场总面积的百分比，来代替不同矿物的百分含量，最后求其平均值，具体结果见表3。
对比：采用AMICS(矿物全自动分析***)对同样的矿物光片样品大面积扫描，然后计算机统计计算得出各物相含量，具体结果见表4。
表3高碱度钒钛烧结矿中不同矿物含量组成
Figure BDA0002496381000000051
Figure BDA0002496381000000061
表4AMICS测定烧结矿中不同矿物含量组成
矿物名称 质量分数(％) 面积百分比(％) 面积(μm<sup>2</sup>) 颗粒数 晶粒数
钛赤铁矿 14.3 14.36 10338130.63 1840 10721
钛磁铁矿 30.54 30.67 27236418.03 5920 45200
玻璃相 24.11 23.55 18421552.15 2413 35413
铁酸钙 30.53 29.84 2766208.33 5676 42265
钙钛矿 1.77 1.67 25259.87 521 395
由表3和表4高碱度烧结矿不同测定方法得出的结果可知，两种方法烧结矿中主要物相含量基本一致。可以推测出该烧结矿具有高铁酸钙和钛磁铁矿，低钙钛矿的特点，可以推测该烧结矿的机械强度较好，低温粉化性差等性能。

Claims (7)

1.钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a取钒钛烧结矿样品，打磨抛光至烧结矿表面呈镜面为止；
b将烧结矿置于偏光显微镜的载物台，镜面朝上，选用反射光成像模式，图像模式设置为彩色，对烧结矿的显微形貌进行图像采集；
c将采集的图像载入矿物图像处理软件，根据矿物在反射光下颜色的不同，利用取色器采集对应颜色的RGB数值，然后将不同RGB值分别设置为不同鲜明的颜色；
d对X张图像进行步骤c的处理，分别计算视场总面积以及不同鲜明颜色所占的面积，求得不同鲜明颜色区域所占视场总面积的百分比，来代替不同矿物的百分含量，最后求其平均值。
2.根据权利要求1所述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，其特征在于，步骤a中，钒钛烧结矿样品为30×30×30mm的正方形。
3.根据权利要求1所述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，其特征在于，步骤a中，打磨抛光具体为：分别选用180#、400#和800#的金刚石砂纸对烧结矿截面进行磨制，润滑剂选择自来水；分别选用粒度为9μm、3μm和1μm的Al2O3抛光膏对烧结矿截面进行抛光，润滑剂选择自来水；最后将抛光后的烧结矿在载有干燥丝绸绒布的抛光盘上继续抛光3min。
4.根据权利要求1～3任一项所述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，其特征在于，步骤b中，采集图像前将图像的对比度设置在80以上。
5.根据权利要求1～4任一项所述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，其特征在于，步骤b中，图像的放大倍数为200倍。
6.根据权利要求1～5任一项所述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，其特征在于，步骤c中，颜色容差为32。
7.根据权利要求1～6任一项所述钒钛烧结矿中主要物相的定量检测方法，其特征在于，步骤d中，X≥10。
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