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S6 JAGUAR 快速控制鐵礦石品位

麥奇克/Microtrac 2022-05-10 | 閱讀：993

利用功能強(qiáng)大的臺(tái)式WDXRF — S6 JAGUAR快速控制鐵礦石品位

鐵礦石是一種重要的礦物質(zhì)，在我們?nèi)粘Ｊ褂玫脑S多產(chǎn)品中十分常見。鐵礦石主要有四種礦物：赤鐵礦Fe₂O₃（鐵含量為70.0%），磁鐵礦Fe₃O₄（鐵含量 72.4%），褐鐵礦（2Fe₂O₃ ?3H₂O（鐵含量為59.8%）和菱鐵礦FeCO₃（鐵含量為48.2%）。此外，針鐵礦（FeO（OH）經(jīng)常與赤鐵礦一起被發(fā)現(xiàn)。

鐵含量超過60%的優(yōu)質(zhì)礦石通常被稱為直運(yùn)礦石。對(duì)于品位較低的礦石，可以在礦場(chǎng)附近進(jìn)行選礦。

這包括：

1. 重力分離

2. 磁選

3. 浮選分離

4. 篩分分類

選礦過程增加了鐵含量，但也顯著降低了Si, Al, P和S。這些元素一方面對(duì)鋼鐵產(chǎn)生有害影響，另一方面對(duì)冶煉廠的運(yùn)行產(chǎn)生有害影響。

為什么在礦石樣品中使用熔片？

比較兩種制備方式，熔片和壓片的SIO₂校準(zhǔn)曲線時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)偏差存在差異。校準(zhǔn)曲線如下：

SiO₂分布在樣品中，如下圖所示。雖然樣品被研磨了2分鐘，但樣品仍然顯得不均勻。

如果一個(gè)Si原子被來自X射線管的電子激發(fā)，則Si發(fā)出的熒光輻射將在返回表面的途中被吸收。Fe的原子也是如此。在特定的深度下，吸收足夠大，以至于光譜儀不會(huì)"看到"超出該深度的元素。此深度稱為飽和深度。由于兩種元素的熒光輻射不同（Si為1.7keV，F(xiàn)e為6.4 keV），因此Si的飽和深度低于Fe。圖中顯示了Si (1μm) 和Fe (60μm) 的飽和深度。這樣，樣品里的Fe看起來比Si更"均勻"。

對(duì)于像熔融片這樣的完全均勻的樣品，則沒有礦物效應(yīng)。我們認(rèn)為這種制備方法會(huì)提供最準(zhǔn)確的結(jié)果。該制備方法是我們的推薦方法。然而，由于稀釋比例較大，因此熔片的檢測(cè)限與壓片的檢測(cè)限相比會(huì)較高。范圍過于廣泛的校準(zhǔn)可能會(huì)導(dǎo)致校準(zhǔn)曲線的偏差更大。這是由于樣品中存在不同的礦物學(xué)。相似基體的最終產(chǎn)品也可以用該曲線進(jìn)行校準(zhǔn)、測(cè)試和結(jié)果計(jì)算。

熔片校準(zhǔn)曲線可以分析來自不同礦山的不同礦物材料。

在較大的礦山中，鐵礦石被裝載到載有100多噸礦石的火車車廂中?；疖嚳赡苡?00多個(gè)車廂。用于測(cè)試的樣品通常與火車一起送往中央實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，通常使用基于ISO 9516標(biāo)準(zhǔn)的XRF方法。這種方法適用于鐵礦石中多達(dá)22種元素。在大型港口的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室中，樣品通常以熔融片的形式制備。結(jié)果反饋較慢，通常需要超過36小時(shí)，這可能導(dǎo)致選礦廠的問題一直持續(xù)，數(shù)小時(shí)后才能發(fā)現(xiàn)。

緊湊型臺(tái)式 WDXRF 儀器 S6 JAGUAR能否滿足過程控制要求？并是否有可能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室通過簡(jiǎn)單的壓片方法快速提供準(zhǔn)確的結(jié)果呢？

儀器

S6 JAGUAR是一款緊湊型臺(tái)式WDXRF光譜儀，具有400 W激發(fā)功率。它配備了具有緊密耦合光路的HighSense測(cè)角儀，3個(gè)分光儀晶體和2個(gè)探測(cè)器，用于輕元素的流氣計(jì)數(shù)器和用于中間及重元素的HighSense探測(cè)器，為主要元素（如Fe）提供優(yōu)異的線性度。與同類產(chǎn)品中的其他儀器相比，S6 JAGUAR對(duì)每個(gè)元素都具有出色的靈敏度，因此具有很高的分析精度。由于采用了HighSense測(cè)器，它涵蓋了從ppm到100%的整個(gè)濃度范圍，這對(duì)于鐵礦石中的鐵等元素至關(guān)重要。

對(duì)于具有高樣品量的工業(yè)過程和質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室，可以使用帶傳送帶和22位 EasyLoad 樣品盤的在線系統(tǒng)。憑借其獨(dú)特的 SampleCare 技術(shù)和真空泵，它還提供了最低的運(yùn)營成本和更穩(wěn)定的儀器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長。

制備

為了快速進(jìn)行過程控制，可以使用自動(dòng)化系統(tǒng)將樣品制備為壓片。在本報(bào)告中，樣品是手動(dòng)制備的。由于樣品制備簡(jiǎn)單且直接，在取樣后幾分鐘內(nèi)即可獲得分析結(jié)果。將15克樣品與3克用于XRF粘合劑的微蠟粉混合，并在15噸下壓制15秒制成壓片。

測(cè)量和校準(zhǔn)

來自礦山的代表性樣品以熔融片的形式制備，然后使用標(biāo)樣或符合ISO 9516標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的校準(zhǔn)曲線進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。第二步，此"認(rèn)證"結(jié)果用于創(chuàng)建基于壓片的校準(zhǔn)。這種新校準(zhǔn)的樣品稱為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)品。校準(zhǔn)范圍可用于含量大于50%的Fe₂O₃或用于最終產(chǎn)品，例如>90%的Fe₂O₃。通過這種工作流程，礦物學(xué)對(duì)精度的影響減少了，并且根據(jù)礦場(chǎng)的礦石類型進(jìn)行了校準(zhǔn)。

由于這是一個(gè)過程控制方法，因此元素范圍有限，包括Mg，Al，Si，P，S，K，Ca， Mn 和Fe。在這其中，關(guān)鍵元素是 Si，Al，P，S和Fe。理想情況下，通常情況下，測(cè)量時(shí)間不到10分鐘，以便選礦廠根據(jù)此結(jié)果對(duì)工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

每個(gè)元素都有對(duì)應(yīng)的儀器參數(shù)來進(jìn)行分析：輕元件在最大功率下以低電壓激發(fā)，而從Ca開始的所有重元素用50 kV的條件激發(fā)。對(duì)于Mg元素，選擇XS-55晶體；對(duì)于元素Al和Si，使用PET晶體，對(duì)于元素范圍Ca到Zn，使用LiF200。測(cè)量參數(shù)列于表1中。

S6 JAGUAR的一個(gè)令人興奮的改進(jìn)是HighSense XE探測(cè)器。該探測(cè)器取代了舊的閃爍計(jì)數(shù)器。由于 S6 Jaguar的高計(jì)數(shù)能力和線性度，它不會(huì)達(dá)到飽和。與傳統(tǒng)的閃爍計(jì)數(shù)器相比，其分辨率優(yōu)于一倍，因此元素間干擾效應(yīng)顯著降低，精密度極其。Fe的校準(zhǔn)曲線見圖1，圖2顯示了高達(dá)1.7 MCPS的壓片掃描計(jì)數(shù)率.

結(jié)果

為了證明S6 JAGUAR在鐵礦石選礦廠過程控制中的性能，對(duì)兩個(gè)樣品進(jìn)行了21次測(cè)試，一個(gè)是低品位礦石，一個(gè)是高品位礦石。觀察到的Fe2O3的分析精度非常好，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1%，對(duì)Mg，P和S等元素的分析也非常出色，可以密切監(jiān)測(cè)鐵精礦的產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)果示于表2和表3中。

結(jié)論

S6 JAGUAR是一款臺(tái)式WDXRF系統(tǒng)，可以與許多落地式WDXRF系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)。緊湊尺寸的高性能源于尖端技術(shù)組件和創(chuàng)新幾何設(shè)計(jì)光路的智能組合；包括HighSense XE探測(cè)器，緊密耦合的光路和400 W X射線管。本報(bào)告重點(diǎn)介紹了S6 JAGUAR在鐵礦石分析方面的出色表現(xiàn) 。S6 JAGUAR通過精確監(jiān)控鐵礦石成分實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的過程控制。使得S6 JAGUAR可以作為現(xiàn)場(chǎng)過程控制工具來增強(qiáng)選礦過程，易于使用，安裝要求低，且提供了全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的接入途徑，再加上可快速獲得測(cè)試結(jié)果，S6 JAGUAR為選礦廠實(shí)現(xiàn)了增值，并可迅速收回成本！

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