專利名稱：四氧化三鐵快速測定方法
專利說明四氧化三鐵快速測定方法 [技術(shù)領(lǐng)域]本發(fā)明涉及銅、鉛、鋅等火法熔煉設(shè)備所產(chǎn)生的爐渣及熔锍中四氧化三鐵含量的檢測方法。
[背景技術(shù)]在銅、鉛、鋅等有色金屬火法熔煉工藝中，精礦原料性質(zhì)和現(xiàn)行生產(chǎn)方法決定了熔體中有一定量的四氧化三鐵存在。而四氧化三鐵含量的高低對熔體的物理化學性質(zhì)有著重要影響，從而直接影響生產(chǎn)技術(shù)指標，因此快速測定熔體中四氧化三鐵含量是適時研究冶金化學反應(yīng)過程、優(yōu)化冶金生產(chǎn)工藝參數(shù)的重要基礎(chǔ)。
目前，測定四氧化三鐵含量的方法主要有兩大類，第一類以化學物相定量分析為主；第二類是以X射線衍射為主的儀器分析法。前者分析過程復(fù)雜，周期長，成本高，精度低。后者需要專用的X射線衍射分析設(shè)備，還需根據(jù)被測試樣的特性，配制一系列不同含量的四氧化三鐵標定曲線后才能對試樣中的四氧化三鐵含量定量測定。曲線標定過程復(fù)雜，設(shè)備一次性投資很大。
[發(fā)明內(nèi)容]針對銅、鉛、鋅等有色金屬火法熔煉工藝中四氧化三鐵檢測方法周期長、成本高、精度低的問題，本發(fā)明提出一種簡單、快速四氧化三鐵含量的檢測方法。
本發(fā)明依據(jù)選礦電磁學理論，所有礦物置于磁場中都會被磁化，被磁化程度的大小可由比磁化率x表示。依據(jù)比磁化率的大小礦物可分為，強磁性礦物，弱磁性礦物，非磁性礦物三類。磁鐵礦、磁赤鐵礦、磁黃鐵礦等都屬于強磁性礦物；而赤鐵礦、鉻鐵礦及橄欖石等礦物屬于弱磁性礦物；輝銅礦、黃鐵礦、剛玉、煤及石英等屬于非磁性礦物。
當一定質(zhì)量的多種礦物質(zhì)的混合物置于均勻梯度的磁場中時，礦物質(zhì)受到的總磁力的大小可由下式表示 i代表不同的礦物組分；χi為試樣比磁化率；mi為試樣質(zhì)量；ρi為試樣密度；H為試樣所在點的磁場強度；H/Z為試樣所在點的磁場梯度。
上式表明，當外磁場固定時，試樣在磁場中受到的磁力只與各種礦物的含量及比磁化率有關(guān)。由于弱磁性礦物及非磁性礦物的比磁化率遠遠小于強磁性礦物的磁化率，所以可認為磁力僅與強磁性礦物的含量和磁化率有關(guān)。
依據(jù)冶金物理化學原理及礦相顯微學的檢測結(jié)果，在銅、鉛、鋅火法熔煉的各階段化學反應(yīng)生成的渣、锍等化合物中，磁黃鐵礦及磁赤鐵礦的含量遠小于四氧化三鐵的含量，且這些礦物的磁化率又比磁鐵礦的磁化率小很多，故可認為試樣受到的磁力僅與試樣中的磁鐵礦的含量有關(guān)。因此，反過來可以根據(jù)試樣中的磁力來確定試樣中磁鐵礦的含量。
本發(fā)明包括以下技術(shù)要點 (1)在測試裝置中，有一稱重的儀器，并設(shè)置一恒定的磁場，磁場的南北兩極的連線與重力方向一致； (2)將一定質(zhì)量的試樣，將試樣置于恒定的磁場中； (3)通過稱重設(shè)備稱量出位于磁場中的試樣的重量，其重量與質(zhì)量之差即為試樣所受的磁力； (4)在首次使用或?qū)⒁咽褂玫臏y定儀用于其它生產(chǎn)工藝流程或爐型所生成的爐渣與锍時，需要對測試裝置進行標定。標定過程為取系列四氧化三鐵含量不同的待測標樣，采用化學物相或其它分析方法，精確分析試樣中的四氧化三鐵含量，通過上述裝置測得相應(yīng)標樣所受的磁力，從而可獲得關(guān)于四氧化三鐵含量隨磁力變化的關(guān)系，一般如式(1)所示 c＝a0·f+b0＝a0·|m1-m2|+b0(1) 式中，c為四氧化三鐵的質(zhì)量百分數(shù)，f為磁力，m1與m2分別為標樣的質(zhì)量與在測試裝置中測得的重量，a0與b0為系數(shù)。若固定標樣的質(zhì)量，則可以根據(jù)測試裝置中測得的重量m2求出c，且有 c＝a·m2+b(2) 式中，a與b為通過標定擬合曲線所得的系數(shù)。
(5)根據(jù)上述標定曲線或擬合公式，可求出被測試樣中四氧化三鐵的含量。
(6)若將a、b以及式(2)固化在測試裝置的可編程芯片中，則可直接讀出試樣中四氧化三鐵含量。
另外，需要注意以下幾點 (1)測試裝置中，磁場的南北兩極的連線與重力方向一致，被測試樣可以位于磁鐵的上方或下方。試樣位于上方時，使試樣增重，反之則減重； (2)由于磁力受到粒度的影響，為保證測量準確，要求試樣粒度應(yīng)保持均勻，且粒徑介于0.1～1mm之間； (3)測定結(jié)果受礦物晶體形態(tài)影響，要求取樣時取樣方式固定，即取樣時，熔體的冷卻方式及量的多少保持固定，以使各次測定結(jié)果有參比性。
應(yīng)用本發(fā)明測定四氧化三鐵含量時，測定過程簡單，儀器價格較低，測定結(jié)果準確，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，對于同一試樣，單次測量誤差小于2％，同時為有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)人員適時了解冶金化學反應(yīng)過程、優(yōu)化冶金生產(chǎn)工藝參數(shù)提供了重要的理論依據(jù)。
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] 圖1為本發(fā)明具體實施例中測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[實施方式] 如圖1所示，在電子天平1上設(shè)置有磁場強度為0.5～3.2kGs的永久磁鐵2，重量為0.5～1g的被測試樣置于稱量皿3中，稱量皿置于永久磁鐵上方10～20mm的支撐臺架4上。
測定儀首次使用或?qū)⒁咽褂玫臏y定儀用于其它生產(chǎn)工藝流程或爐型所生成的爐渣與锍時，需對測定儀進行標定，標定過程如下 (1)取系列四氧化三鐵含量不同的待測標樣，采用化學物相或其它分析方法，精確分析標樣中的四氧化三鐵含量。
(2)將這些標樣磨碎至0.1～1mm后在測定儀上測定標樣所受磁力。
(3)對四氧化三鐵含量及磁力兩者間關(guān)系進行擬合，并將所得多項式系數(shù)輸入測定儀，完成測定儀標定工作。
標定后的測定儀在正常使測定四氧化三鐵含量時比較簡單，以測定銅閃速爐渣中四氧化三鐵為例 (1)取爐渣試樣約100g，在Rigaku振動磨上將其磨碎至測定儀要求的粒度。
(2)準確稱取測定儀所要求的質(zhì)量的試樣。
(3)在測定儀上可直接讀取試樣中四氧化三鐵的含量的數(shù)值。
權(quán)利要求
1.一種四氧化三鐵快速測定方法，其特征在于按以下步驟依次進行
(1)在測試裝置的稱重儀器中，設(shè)置一恒定的磁場，磁場的南北兩極的連線與重力方向一致；
(2)將試樣置于恒定的磁場中；
(3)通過稱重設(shè)備稱量出位于磁場中試樣的重量，重量與質(zhì)量之差即為試樣所受的磁力；
(4)在首次使用或?qū)⒁咽褂玫臏y定儀用于其它生產(chǎn)工藝流程或爐型所生成的爐渣與锍時，需要對測試裝置進行標定，標定過程為取系列四氧化三鐵含量不同的待測標樣，采用化學物相分析方法，精確分析標樣中的四氧化三鐵含量，通過上述裝置測得相應(yīng)標樣所受的磁力，獲得四氧化三鐵含量隨磁力變化的關(guān)系，如式(1)所示
c＝a0·f+b0＝a0·|m1-m2|+b0 (1)
式中，c為四氧化三鐵的質(zhì)量百分數(shù)，f為磁力，m1與m2分別為標樣的質(zhì)量與在測試裝置中測得的重量，a0與b0為系數(shù)，固定標樣的質(zhì)量，則根據(jù)測試裝置中測得的重量m2求出c，且有
c＝a·m2+b (2)
式中，a與b為通過標定擬合曲線所得的系數(shù)。
(5)根據(jù)上述標定曲線或擬合公式，求出被測試樣中四氧化三鐵的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征是將步驟(4)中a、b系數(shù)以及式(2)用可編程芯片編程，直接讀出四氧化三鐵的含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征是步驟(2)所述的試樣粒度均勻，且粒徑介于0.1～1mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征是步驟(1)所述的恒定磁場的磁場強度為0.5～3.2kGs的永久磁鐵。
全文摘要
一種四氧化三鐵快速測定方法，包括以下步驟(1)在測試裝置的稱重儀器中，設(shè)置一恒定的磁場；(2)將試樣置于恒定的磁場中；(3)通過稱重設(shè)備稱量出位于磁場中試樣的重量，其重量與質(zhì)量之差即為被測試樣所受的磁力；(4)基于磁性物含量與磁力成正比的原理，根據(jù)標定曲線或公式，由磁力計算出四氧化三鐵的含量。應(yīng)用本發(fā)明測定四氧化三鐵含量時，測定過程簡單，儀器價格較低，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，對于同一試樣，單次測量誤差小于2％。
文檔編號G06F19/00GK101105474SQ200610031960
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者萍 周, 余建平, 織 梅, 梅選芝 申請人:中南大學