鬼太郎图解:萤石中氟化钙的测定

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/03/29 04:09:21
                                                                                         萤石中氟化钙的测定
       摘 要:萤石有多种颜色,一批萤石中不同颜色的块矿CaF2含量相差较大,小批量散装萤石检验中存在不均匀的问题。为此,结合张钢实际情况,提出了目测法与实际取样相结合的方法,同时改进萤石CaF2化验方法,利用硼酸-盐酸混合酸加热溶解并测定钙量,利用钙指示剂取代钙黄绿素、百里香酚酞和无水硫酸钾混合指示剂,结果快速准确,分析时间约为0.5 h。

关键词:萤石;CaF2;取样;化验

中图分类号:P578.3+1;O655.2   文献标识码:B   文章编号:1004-4620(2007)04-0083-02

1 前  言

  萤石(Fluorite),又称氟石,化学成分为氟化钙(CaF2)。萤石具有能降低难熔物质的熔点,促进炉渣流动,使渣和金属很好分离,在冶炼过程中脱硫、脱磷,增强金属的可煅性和抗张强度等特点。因此,它作为助熔剂被广泛应用于钢铁冶炼及铁合金生产、化铁工艺和有色金属冶炼。冶炼用萤石矿石一般要求氟化钙含量大于65%。根据矿物的共生组合、构造条件、围岩特征,并结合加工性能,萤石矿床可分为单一型萤石矿床和“伴生”型萤石矿床。其中单一型萤石矿床矿石组成以萤石、石英为主,并有少量的方解石、重晶石、高岭石、黄铁矿、冰长石、钾长石、微量的金属硫化物和含磷矿物,此类矿石可以作为冶金萤石块矿。由于萤石块矿是从天然矿脉中用爆破方法开采出来的原矿石,再经人工挑选整理而成一批批货品。其品质随矿脉本身和产地加工情况而有不同,有的产地到货品质比较均匀,有的到货粒度不匀,块与块之间品位差异很大,因此在萤石检验工作中,取样的代表性与化验方法是否良好至关重要。为提高萤石检验水平,张钢对萤石的取样和化验进行了一系列的试验改进工作。

2 萤石的取样

2.1 取样现状

  由于炼铁用萤石粒度较大,张钢合同要求进厂萤石粒度在10~50 mm,10 mm以下的粉矿需控制在5%以内,因此给取样的代表性带来一定的困难。对同一批萤石按照常规物料取样方法进行了多次取样,每次沿料堆中线布5点,使用取样铲取样,每点取样量约3 kg。在同样条件下,按照同一方法化验CaF2含量,取样4次的CaF2化验结果分别为43.97%、66.59%、20.65%、42.88%。

  萤石有多种颜色,按常见颜色可划分出绿、紫、蓝等品种,为调查情况,对一批萤石中不同颜色的块矿进行分类,见图1。

                                    白色非晶体     白色晶体      绿色晶体       紫色绿色晶体

图1  萤石按颜色不同分类

   对图1所示的4种块矿单独取样并化验,CaF2含量分别为:白色非晶体9.29%,白色晶体4.20%,绿色晶体80.52%,紫色绿色晶体74.32%。

  从以上结果可以看出,绿色晶体CaF2含量最高,紫色绿色晶体也在标准要求以上,而白色非晶体或晶体CaF2含量均极低,分析认为是共生的石英。

  按照GB2008-1987《散装氟石取样、制样方法》中规定,最少总取样量为100 kg,品质波动大的要在400 kg以上。张钢萤石一批到货量一般为1、2车,取样100~400 kg以上,不仅造成一定的浪费,而且取样量多也造成样品运送困难、制样流程长的问题。

  另外由于张钢货场比较紧张,进厂货物卸车时间紧,GB/T2008-1987中规定的按时间间隔或分层取样难以做到,当前取样一般为卸车后取样,因此需要根据现场情况,制定相应的取样方式。

2.2 取样方法改进

2.2.1  目测现场情况  当萤石进厂后,取样人员首先对该批萤石各种颜色所占的比例进行目测观察,并记录现场情况。样品经检验得到结果后,与现场目测情况进行对照,如相差较大,则应适当增加取样点和取样量进行复验。

2.2.2  三线布点取样  进厂萤石采取车车取样,卸车后, 卸车面与滑坡面均成坡形, 一般采取顶部、卸车面中线与滑坡面中线3线取样。1)列运萤石卸车后,滑坡面较大,卸车面相对较小。滑坡面中线均匀布5点,卸车面中线均匀布4点,顶部均匀布3点,取样前应首先在取样点位置去掉10~20 cm的表皮,每点取样量不少于4 kg,每车取样量不少于50 kg。2)汽运萤石由于单车量比火车少,卸车后整体堆形较小,滑坡面与卸车面形状相差不大,因此在分线布点时一般滑坡面中线均匀布3点,卸车面中线均匀布3点,顶部均匀布2点,取样前首先在取样点位置去掉10~20 cm的表皮,每点取样量不少于6 kg,每车取样量不少于50 kg。3)对粒度大于50 mm的大块萤石采取砸碎后取样。将布点位置半径20 cm的圆周范围内的大块萤石砸至20~30 mm,取其能代表大块品质的部分碎块样品。注意在取粒度样品时,需要单独取样,不能使用砸取样。

3 萤石的化验

  萤石的传统的化验方法是将碳酸钙和氟化钙分离后,再进行测定,这种方法准确度高,但分析周期长,不适应当前的工业生产需要。张钢采用硼酸—盐酸混合加热溶解分析萤石氟化钙,其化学反应方程式为:2CaF2+4HCl+H2BO3=2CaCl2+HBF4+3H2O,经过试验证明,该法准确快速。

3.1 试剂

  三乙醇胺溶液:1:1;氢氧化钠溶液:20%;钙指示剂:0.5 g钙指示剂与50 g干燥的氯化钠研细混匀,储存于试样瓶中备用;EDTA标准溶液:0.02 mol/L,称取EDTA基准试剂5.58 g用于适量水中,溶解后,移入1 L容量瓶中,用水稀释至刻度。

3.2 分析步骤

  准确称取0.5 g样品于干燥的250 mL高形烧杯中,加硼酸1.0 g,浓盐酸10 mL,用玻璃棒搅匀,加热溶解,浓缩至糖浆状(约10 min),加水60 mL,煮沸,趁热用紧密滤纸滤于250 mL容量瓶中,洗烧杯3次,洗残渣4次,冷至室温,并稀释至刻度。

  移取试液25.0 mL于250 mL锥形瓶中,加水70 mL,三乙醇胺溶液3 mL,氢氧化钠溶液15 mL,钙指示剂少许,用EDTA标准溶液滴定至纯蓝色为终点[1]。计算公式:

  CaF2%=标样标准含量/标样滴定毫升数×试样滴定毫升数。

3.3 分析结果

  按照该方法对多个萤石标样进行分析,以标样BH0121-2W(CaF2=87.33%)为参照物,计算所得结果见表1。

表1  萤石标样分析结果 %

 

标样编号

 

标准含量

 

化验结果

 

误差

 

国标允许差

 

YSB14793-02

 

76.79

 

77.07

 

0.28

 

±0.40

 

GBW07251

 

90.87

 

90.90

 

0.03

 

±0.50

 

BH0121-9W

 

90.55

 

90.75

 

0.20

 

±0.50

 

BH0121-11W

 

88.54

 

88.26

 

-0.28

 

±0.40

  通过标样对照结果,误差在GB 5195.1-85《氟石化学分析方法—EDTA容量法测定氟化钙量》规定的允许误差范围内,说明该方法准确度较好。

  该方法利用硼酸-盐酸混合酸加热溶解并测定钙量,虽然其中同时溶有少量碳酸钙,但由于一般萤石中碳酸钙含量在0.4%以内,可以不予考虑。另外利用钙指示剂取代GB 5195.1-85中的钙黄绿素、百里香酚酞和无水硫酸钾混合指示剂,简单易行,终点明显。该方法整个分析时间约为0.5 h,简便快捷,可满足生产检验需要。