煉鐵高爐入爐原料中有害微量元素分析解決方案工作報告

煉鐵高爐入爐原料中有害微量元素分析解決方案

工作總結(jié)報告一、背景簡介NaO、KO、Zn、PbO、As、CuO等被統(tǒng)稱為有害微量元素，廣泛2 2存在于各種天然煉鐵用物料中，通過造球或燒結(jié)進(jìn)入高爐，是高爐生產(chǎn)的有害成分：NaO、KO對高爐爐襯有浸蝕；NaO、KO、ZnO很輕，22 22在冶煉過程中，隨除塵管道排出，在除塵灰循環(huán)利用中，周而復(fù)始的富積，不僅浪費(fèi)能源，甚至堵塞管道；PbO還原后，沉積在爐底，使?fàn)t底升高；AS2O3、CuO還原后，一部分進(jìn)入鐵水，影響生鐵的質(zhì)量。隨著鋼鐵行業(yè)經(jīng)營形勢進(jìn)一步惡化，公司為降低鐵前成本，開始大批量采購經(jīng)濟(jì)料和使用回收含鐵廢料，外購鐵礦石、球團(tuán)礦、焦炭、煤以及含鐵雜料中有害微量元素對高爐生產(chǎn)的巨大危害也隨之而來。面對這一境況，公司領(lǐng)導(dǎo)要求能夠及時、準(zhǔn)確對高爐入爐原料中有害微量元素進(jìn)行分析，為高爐順行提供數(shù)據(jù)支持。2010年底，在我處工作會上，時任處長的李朝璽同志就已提出對進(jìn)廠鐵礦石、球團(tuán)礦分析Na2O、K2O、Zn、PbO、AsQ、CuO等微量元素，以滿足公司生產(chǎn)的需要。2012年初公司又下發(fā)新的產(chǎn)品檢驗要求，要求對含鐵雜料、焦炭、煤灰等物料中有害微量元素進(jìn)行檢驗，歐陽琦副處長提出，將各種高爐入爐料有害微量元素成份檢驗合并成檢測體系，并按2011年3月下發(fā)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格考核?，F(xiàn)狀以及項目開發(fā)的目的和意義現(xiàn)狀（1） NaO、KO、Zn、PbO、As、CuO等檢驗項目在各種物料中的含2 2量都很微少，想要準(zhǔn)確測定微量或痕量的元素，一般都采用ICP分析或原子吸收分析方法。這兩種方法首先都需對待分析樣品進(jìn)行溶解，溶解的過程比較漫長，分析過程稍有差池就會造成分析失敗，檢驗周期長、操作復(fù)雜也是這兩種方法不可避免的缺點(diǎn)，對于大批量的進(jìn)廠鐵礦石、球團(tuán)礦、焦炭、煤灰、含鐵廢料檢驗，已很難適應(yīng)快速生產(chǎn)節(jié)奏的需要。（2）X熒光儀分析速度快、對樣品要求相對簡單，在2011年已成功開發(fā)出鐵礦石、球團(tuán)礦微量元素快速分析方法，但該方法只適用于物質(zhì)成份含量簡單且相對穩(wěn)定的鐵礦石品種，焦炭、煤灰、含鐵雜料等新品種因物相組成不同、成份結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能簡單用一種方法分析檢驗，需要一整套的系列分析解決方案，有針對性的對各種物料使用最為合適的分析方法。（3）目前國內(nèi)檢測標(biāo)準(zhǔn)中沒有制定NaO、KO、Zn、PbO、As、CuO22等元素X熒光壓片分析及熔融分析方法標(biāo)準(zhǔn)。有害微量元素分析解決方案開發(fā)目的及意義（1） 滿足公司對于快速、準(zhǔn)確分析鐵礦石、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦中NaO、2KO、Zn、PbO、As、CuO等有害微量元素的需求，為煉鐵生產(chǎn)提供準(zhǔn)2確數(shù)據(jù)支持。（2） 配合公司降低鐵前成本工作，對于含鐵經(jīng)濟(jì)雜料中危害高爐生產(chǎn)的物質(zhì)準(zhǔn)確分析，幫助煉鐵單位有效控制有害微量元素的來源、富集程度和轉(zhuǎn)移方向。（3）有效輔助監(jiān)控煤產(chǎn)品質(zhì)量，為焦化、燒結(jié)、煉鐵生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持，最終確保高爐順行。（4） 降低職工因方法不對而反復(fù)分析的勞動強(qiáng)度，既縮短檢驗周期，又節(jié)約人力、物力資源，同時保證外發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。（5） 填補(bǔ)X熒光分析方法的空白。三、關(guān)鍵技術(shù)（1）含鐵雜料含鐵雜料包括高爐返礦、高爐除塵灰、煉鋼除塵灰、氧化鐵皮等多種物質(zhì)，其都含有大量單質(zhì)金屬或游離碳，高溫熔融過程中會與鉑黃金坩堝發(fā)生合金化、置換等反應(yīng)，損傷坩堝底部與側(cè)壁，所以需用粉末壓片-X熒光分析法。對于X熒光壓片分析，樣品的基體效應(yīng)和粒度效應(yīng)影響較大，對于微量元素分析也是如此，并且因含鐵雜料組成復(fù)雜，沒有標(biāo)樣可參考使用，因此我們選取具有代表性試樣，自制控樣繪制工作曲線。控樣準(zhǔn)確的化學(xué)值是繪制工作曲線的根本條件。首先，根據(jù)微量成分的含量與該元素X熒光強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系，壓片用X熒光測定每個元素的X熒光強(qiáng)度，根據(jù)ICP的測定結(jié)果，逐步篩選比較合適的樣品，根據(jù)鐵礦石、球團(tuán)礦等品種的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)以及微量成分的大致含量配制成每一個被測組分系列，共配制6個控樣，約7Kg。然后，我們采用ICP對6個控樣各個元素成分進(jìn)行定值，并結(jié)合X熒光測定的每個元素成分的X熒光強(qiáng)度，對異常數(shù)據(jù)舍去，共分析3組數(shù)據(jù)，從中選取重現(xiàn)好、誤差較小的數(shù)據(jù)，取平均值作為最終的定值結(jié)果。作為X熒光壓片分析，粒度效應(yīng)是客觀存在的，只有嚴(yán)格控制工作條件，使樣品的粒度盡量一致，減少粒度效應(yīng)帶來的負(fù)面影響。我們比照鐵礦石制樣方法，選取兩個樣品作粒度試驗，根據(jù)實驗結(jié)果，200g樣品在制樣鍋內(nèi)研磨1分30秒為最佳。而且要求控樣和生產(chǎn)樣條件保持一致。制備好的每一個控樣充分混勻后，作均勻性試驗，在沒有顯著性差異后，裝入塑料瓶中備用。鐵礦石、球團(tuán)礦壓片分析方法要求，粉末壓片時壓餅機(jī)壓力為單位面積內(nèi)30t、保持壓力30s，制成直徑34mm、厚3mm，表面均勻平整的樣片。我們在含鐵雜料中NaO、KO、Zn、PbO、As、CuO2 2等微量元素分析過程中依然沿用此標(biāo)準(zhǔn)，樣片分析結(jié)果穩(wěn)定。40KV、70mA的儀器工作條件下，在150-MFX-2400X熒光儀器上繪制了含鐵雜料NaO、KO、Zn、CuO分析工作曲線、在22181-MFX-2400X熒光儀器上繪制了含鐵雜料PbO、As分析工作曲線（受儀器分析通道安裝不同限制，分別在兩臺儀器上繪制工作曲線）。根據(jù)元素特征譜線干擾情況，運(yùn)用經(jīng)驗系數(shù)法，在工作曲線上選擇干擾元素進(jìn)行合適校正。最后，選取5個樣品，在X熒光分析方法與ICP分析方法間進(jìn)行數(shù)據(jù)對照，對照結(jié)果均達(dá)到了分析誤差的要求。（2）鐵礦石、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦2011年已成功開發(fā)鐵礦石、球團(tuán)礦的粉末壓片-X熒光分析方法，為保證高爐生產(chǎn)順行，2012年初公司要求對燒結(jié)礦中有害微量元素進(jìn)行檢驗。燒結(jié)礦屬于鐵礦石深加工產(chǎn)品，其物質(zhì)組成、性能都有很大改變，原來的工作曲線已不能勝任此項檢驗任務(wù)，為此我們將鐵礦石、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦合并開發(fā)新檢驗方法，即熔融-X熒光分析法，在解決了燒結(jié)礦微量元素檢測同時，將3種物料檢測方法合并、提升，提高了檢測精度。從標(biāo)樣庫中篩選出19個帶有微量元素含量的鐵礦石、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦標(biāo)準(zhǔn)樣品，按照鐵礦石熔融方法標(biāo)準(zhǔn)將這19個標(biāo)樣制成玻璃熔片。針對有害微量元素含量低，易被被污染的特點(diǎn)，我們在熔制樣過程中做了一些改變：1.熔融制樣過程中，將脫模劑由碘化鉀改為碘化氨，目的是消除碘化鉀對K2O分析結(jié)果的影響；2.要求操作人員不可用手直接觸碰分析表面，目的是避免人體液中鈉離子對Na2O元素的影響；3.樣片分析表面不能用酒精棉球擦拭，目的是減少酒精內(nèi)雜質(zhì)、棉花絮對Na2O、K2O、Zn等元素的影響。我們在40KV、70mA的儀器工作條件下，在150-MFX-2400X熒光儀器上繪制了熔融鐵礦石、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦Na2O、K2O、Zn、CuO元素分析的工作曲線。我們將工作曲線上離群數(shù)值刪除后，選擇干擾元素進(jìn)行適當(dāng)校正。最后，選取5個樣品，在X熒光分析方法與ICP分析方法間進(jìn)行數(shù)據(jù)對照，對照結(jié)果均達(dá)到了分析誤差的要求。PbO、As因本身含量極低，經(jīng)熔劑稀釋后，其含量已超出X熒光儀測量靈敏度下限，無法正常顯示分析結(jié)果，固無法用該方法檢驗，我們沿用2011年開發(fā)的粉末壓片法對這兩元素進(jìn)行定量分析，滿足檢驗需求。（3）焦炭、煤灰焦炭、煤灰都是煤產(chǎn)品經(jīng)過工藝處理后產(chǎn)生的物質(zhì)，與鐵礦石、含鐵雜料等物料截然不同，所以其分析方法不能簡單套用其他方案。通過對物料性質(zhì)的研究，我們發(fā)現(xiàn)焦炭、煤灰與硅石、硅磚之類的含硅物質(zhì)比較接近，遂比照硅石熔融-X熒光分析方法進(jìn)行開發(fā)。挑選出15個已經(jīng)ICP定值的焦炭試樣，根據(jù)NaO、KO、Zn2 2含量的不同，按照相應(yīng)梯度選擇7個試樣作為畫線控樣。挑選已充分灼燒（燃燒游離碳）的11個煤灰試樣，經(jīng)過ICP分析定值，從中遴選出4個最為合適的樣品作為畫線控樣。焦炭、煤灰其化學(xué)形式偏酸性，按照酸堿中和原理，熔融所用熔劑應(yīng)偏堿性。經(jīng)過單獨(dú)使用四硼酸鋰、四硼酸鋰與碳酸鋰比例混合、四硼酸鋰與偏硼酸鋰氟化鋰比例混合幾種條件實驗，最終確定四硼酸鋰、偏硼酸鋰、氟化鋰按照6:3:1比例最為適合。煤灰是煤經(jīng)過高溫灼燒失掉所有碳、氫、氧后的殘渣，比重小、質(zhì)地蓬松，同樣質(zhì)量的煤灰會占很大體積，為了控制熔融液體體積不超過10ml，又盡量提高待分析物質(zhì)與熔劑混合的濃度，經(jīng)過條件實驗，最終確定使用6g混合熔劑配合0.4g焦炭或煤灰最為合適。由于熔融制樣過