铁矿石取制样标准的研究

臧世阳 马德起 王向东

(天津出入境检验检疫局 天津 300456)

铁矿石取制样标准的研究

臧世阳 马德起 王向东

(天津出入境检验检疫局 天津 300456)

铁矿石贸易中,品质检验结果是结算的主要依据之一。取制样工作对品质检验的影响至关重要,不同取制样标准之间的差异可能导致检验结果的差异。本文以ISO标准为主,并对比其他相关标准,对铁矿石的取样、制样标准进行了研究,以期发现其中的差异,供标准的使用者参考。

铁矿石;取样;制样

1 前言

近年来,我国铁矿石进口数量迅猛增加,已经超过日本成为全球最大的铁矿石进口国。作为大宗资源性商品,铁矿石主要以品质和重量计价,而取制样工作是品质检验的源头,因此如何按照标准进行取制样就显得尤为重要。目前,国际上应用最广泛的铁矿石取制样标准是ISO标准,负责制定取制样标准的ISO组织为铁矿石和直接还原铁技术委员会取样分委员会(TC 102/SC 1)。TC 102/SC 1的工作范围包括取样、制样、水分测定、粒度测定,以及评定品质波动实验、校核取样偏差实验和校核取样制样检测精密度实验。

铁矿石取制样方面的国家标准是GB/T 10322系列标准,包括6个标准,分别等同采用对应的6个ISO标准,实际工作中还可能采用矿产品取制样通则GB/T 2007系列标准,也包括6个标准,详见表1。GB/T 10322.1系铁矿石专业系列标准之一,和GB/T 2007.1及GB/T 2007.2互为独立存在,用者可按需要选用[1]。

表1 铁矿石取制样相关标准

(续表)

2 手工取样标准

2.1 ISO标准

手工取样的ISO 3081:1986标准已经作废。现行有效的ISO标准为ISO 3082:2009,该标准涵盖了取样和制样两个方面。取样主要侧重于机械取样,手工取样只限于下列两种情况:①矿石粒度小于1mm并能使用取样钎贯穿矿石全深度;②参比样的停带取样[2]。

标准所列的第一种情况仅适用于铁精粉,而且货物的厚度不能太深,否则难以取到矿石全深度的样品;第二种情况必须是有机械取样系统,并且只有在机械取样的验证实验中才会采用。因此,在检验工作中很少采用ISO 3082:2009进行手工取样。

2.2 其他相关标准

目前,我国不少口岸及工厂都没有机械取样设备,即使有机械取样设备的口岸也不能保证每个铁矿石泊位都能机械取样,因此,铁矿石手工取样在我国还占有相当大的比例,并且该现状短期内不会发生大的变化[3]。为此,国家质检总局组织部分专家学者制定了铁矿石手工取样标准,即SN/T 1797.1-2008[4]。该标准适用于从传送带、铁路货车、容器(包括载重汽车)、船和料堆中铁矿石样品的手工采取,以获得粒度分布、水分含量、化学组成和物理性能测定用样品。该标准修改采用ISO 3081:1986,充分考虑了中国国情,现场操作性强。

此外,还有专门用于铁矿石物理试验用样品的手工取样标准,即GB/T 10122-1988[5]。该标准的样品用途为测定转鼓强度、抗压强度、容积密度、还原性、低温还原粉化和自由膨胀等,此外该标准还给出了不同物理性能样品的总精密度,并在附录A中给出了具体示例。但是必须指出的是,GB/T 10122-1988在取样方面引用GB/T 2007.1-1987和ISO 3081:1986,但ISO 3081:1986已经作废。

3 机械取样标准

3.1 ISO标准

机械取样一般采用一次取样、二次取样等步骤,并可实现在线制样。ISO标准对取样机类型、取样机设计原则、截取口开度、截取速度等方面作了明确规定[2]。

如前所述,机械取样的ISO标准最新版本为ISO 3082:2009,相对于前一版本ISO 3082:2000,该标准在取样方面修改的内容主要有:

(1)适用范围的增加。ISO 3082:2009合并并取消了ISO 10836:1994[6],适用范围增加了直接还原铁,样品的用途也增加了物理性能和冶金性能。

(2)总样量不够时,指出了具体做法。如果大样或副样的质量不够用于制备物理试样时,可以增加份样数或份样量,建议优先考虑增加份样数。

(3)系统校核的技术细节。在备注中给出了ISO/TC 102技术委员会第14号报告《铁矿石和直接还原铁——机械取样系统的检查指南》。

(4)对于品质波动未知的铁矿石,试验规则有变化。类似矿种品质波动的信息未知时,按品质波动“大”执行;类似矿种品质波动的信息已知时,开始试验时按类似矿种的品质波动执行。

(5)机械取样系统的核查更加细化。附录A由《机械取样系统的核查表》改成了《机械取样系统的检查》,进一步明确了检查的目的、方法和内容。

3.2 其他相关标准

机械取样的现行有效国家标准为GB/T 10322.1-2000,等同采用ISO 3082:1998。但是,该标准的样品仅适用于测定交货批的化学成分、水分含量和粒度分布,物理试样的取样方法按照ISO 10836:1994执行[1]。ISO 10836:1994适用于铁矿石物理试样的取制样,样品用途为测定转鼓强度、抗压强度、容积密度、还原性、低温还原粉化、荷重还原性能和自由膨胀等。因为制定年代较早,取样方面的标准引用ISO 3081:1986和ISO 3082:1987。必须指出的是,该标准现在已经作废,被ISO 3082:2009所代替。

铁矿石取样制样ISO标准的发展历史见图1,物理试验用样品的取制样标准见表2。

图1 铁矿石取样制样ISO标准发展历史

表2 铁矿石物理试验用样品的取制样标准

4 制样标准

4.1 ISO标准

从图1可见,制样的ISO标准最新版本也为ISO 3082:2009。相对于前一版本ISO 3082:2000,该标准在制样方面变化的内容主要有:

(1)物理试样的制样和测试精密度有规定。粒度测定的制样和测试精密度按标准中的表5执行,其他物理试验的样品制样和测试精密度按标准中的表6执行,校核制样和测定精密度应使用ISO3085:2002。

(2)制样用的份样铲增加了0.5D和0.1D两个型号(见4.2)。

(3)增加了物理性能和冶金性能试样的制样方法,样品用途包括转鼓强度、容积密度、抗压强度、还原性、低温还原粉化、热裂指数、荷重还原性能和自由膨胀等。除转鼓强度和容积密度试样外,物理试样的制样方法按铁矿石和直接还原铁两类分别给出,标准中表12给出了不同物理试样所需要的粒度范围、粒度比例、试样数和试样质量。

4.2 其他相关标准

制样的现行有效国家标准为GB/T 10322.1-2000,同样,样品用途仅适用于测定交货批的化学成分、水分含量和粒度分布。物理试样的制样方法除了按照ISO 3082:2009执行,还可以按照GB/T 10122-1988执行。GB/T 10122-1988分别给出了转鼓强度、抗压强度、容积密度、还原性、低温还原粉化和自由膨胀试样的制备方法和制样示意图[5]。

制样实际上包括干燥、破碎、混合、缩分、研磨等一系列操作步骤,制样标准一般都对这几个步骤进行明确规定。相关标准中在制样方法上有所差异,主要表现为:

(1)不同的缩分方法应用范围有差异。如:ISO 3082:2009和GB/T 10322.1-2000指出手工份样缩分法适合于水分样品的缩分,但不适合于某些易自由滚动和/或容易偏析的球团矿和筛分矿的缩分;手工二分器法是缩分球团矿和筛分矿的最好手工方法,但不适于水分样品的缩分。再如:G B/T 2007.2-1987中的手工缩分方法有圆锥四分法,而ISO 3082:2009和GB/T 10322.1-2000没有这种方法。

(2)不同的缩分方法对样品最大粒度要求不同。如:ISO 3082:2009和GB/T 10322.1-2000指出手工二分器法和手工份样缩分法的样品最大粒度不超过40mm;GB/T 2007.2-1987指出圆锥四分法适用于样品最大粒度不超过1mm。

(3)手工份样缩分法所使用的份样铲在不同标准中尺寸有所不同,详见图2和表3-表5。

图2 份样铲尺寸图

表3 ISO 3082:2009规定的份样铲尺寸

表4 GB/T 10322.1-2000规定的份样铲尺寸

表5 GB/T 2007.2-1987规定的份样铲尺寸

(4)对样品的缩分限量不同。如:ISO 3082:2009分别规定了物理试样、水分样和化学分析样的缩分限量规定,对粒度样的缩分限量有专门规定,还在附录中给出了计算公式;GB/T 2007.2-1987仅按照样品最大粒度给出了缩分限量,未按照样品用途分类。

(5)研磨方法不同。如:ISO 3082:2009和GB/T 10322.1-2000将研磨分为干磨和湿磨,特别指出了含2.5%以上化合水或/和易氧化的铁矿石的制样方法;G B/T 2007.2-1987仅给出了干磨的方法。

5 产品标准中规定的取制样方法

上述取制样标准均针对常规类型的铁矿石制定,某些铁矿石有特定用途,在其产品标准中引用的取制样标准有所不同,具体内容见表6。

表6 铁矿石产品标准中引用的取制样标准

6 铁矿石取制样标准展望

6.1 铁矿石浆状物的取制样

随着管道运输技术的发展,澳大利亚、南非、中国、朝鲜等国已经开始利用管道输送铁矿石,做法是将＜1mm的铁矿石与水混合成浆状物,在压力管道中长距离运输。如何对铁矿石浆状物进行取制样亟需解决,IS O TC102/SC1为此专门成立了工作组WG11,目前已进入标准草案阶段,预计于2011年发布。

6.2 舱内明水的取样

某些矿种在卸货港会出现明水,采取的样品难以反映货物的实际水分含量。国家质检总局针对铁矿石中明水问题,在检验检疫系统开展了前期研究,拟制订含明水的铁矿石取样标准。

6.3 袋装铁矿石的取样

某些货物以集装袋、编织袋包装,各袋货物之间的品质波动可能较大。袋装货物只能手工取样,SN/T 1797.1-2008未规定袋装货物的取样。国家质检总局针对袋装矿产品的问题,专门制定了SN/T 2720-2010《袋装矿产品取样通则》[7],该标准将于2011年5月1日实施。

6.4 大粒度铁矿石的取样

个别贸易商从国外采购大粒度铁矿石,其只经过初级筛选,粒度范围广,一般在0-500mm,分布极不均匀。这种铁矿石无法采用机械取样,而手工取样标准SN/T 1797.1-2008对于250mm以上的原矿不适用。检验检疫系统已探索出分粒度取样法和破碎后二次取样法[3,8]。

7 总结与建议

7.1 总结

铁矿石取制样标准给我们提供了检验依据,但是在实践工作中必须坚持原则性、科学性、操作性的统一。以球团矿的取制样为例,总结一下相关标准的使用。

按照标准规定,手工份样缩分法不能适用于球团矿的缩分,手工二分器法不适用于水分样的制备。这样,球团矿的水分样就不能用手工份样缩分法直接采用缩分,而是必须先破碎使其失去流动性,再用手工份样缩分法。如果需要同时制备物理试样,则不能破碎样品。这样,水分样品与物理试样就不能共用。考虑到实际工作的方便,应单独采取水分样,将物理试样、化学分析样、粒度样、体积密度样共用,合并采取。共用试样的制样流程见图3。

图3 球团矿制样示意图

7.2 建议

(1)如果贸易合同或客户指定了取制样标准,按指定标准进行取制样。

(2)如果未指定,建议采用表7中的标准。

表7 铁矿石取制样常用标准

[1] GB/T 10322.1-2000铁矿石取样和制样方法[S].

[2] ISO 3082:2009铁矿石取样和制样方法[S].

[3] 国家质量监督检验检疫总局检验监管司.铁矿石手工取样[M].北京:中国标准出版社,2009.

[4] SN/T 1797.1-2008铁矿石安全卫生检验技术规范第1部分:取样手工法[S].

[5] GB/T 10122-1988铁矿石(烧结矿、球团矿)物理试验用试样的取样和制样方法[S].

[6] ISO 10836:1994铁矿石物理试验用试样的取样和制样方法[S].

[7] SN/T 2720-2010袋装矿产品取样通则[S].

[8] 林伟,邢健民,朱胜培.进口矿大粒度天然铁矿石取制样方法的探讨[J].金属矿山,2007,9:127-128.

Research on the Standards of Sampling and Sample Preparation of Iron Ore

Zang Shiyang,Ma Deqi,Wang Xiangdong

(Tianjin Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Tianjin,300456)

Quality inspection result is a major basis of settlement in iron ore trade.Sampling and sample preparation are very important for quality inspection,and the difference between the standards of sampling and sample preparation may lead to the difference between the results of inspection.The standards of sampling and sample preparation of iron ore were studied in this thesis by comparing ISO standards with other related standards,and the difference be tween standards was worked out for reference of standard users.

Iron Ore;Sampling;Sample Preparation

T65;P618.31