实验室中铁矿石的加工、检测及质量控制流程

孙继成

（辽宁省核工业地质二四一大队有限责任公司，辽宁 凤城 118100）

1 样品加工

铁矿石样品加工及分析测试执行中华人民共和国地质矿产行业标准《地质矿产实验室测试质量管理规范》DZ/T0130-2006。实验室样品接收人员接收样品时按照委托书逐一对照验收样品。凡样品与送样单不符、样品规格不符合要求、编号不清楚、出现缺样或样品编号重复等情况，接收人员向送样人员提出协商解决。清点样品和送样清单描述一致后，接收和送样人员在送样清单和样品委托协议书上签字，一份交送样人员，另一份留存实验室。

依据DZ/T0130.2-2006 对铁矿石样品进行加工，遵循切乔特经验公式Q=Kd2，根据规范K 取0.1。样品经过两次鄂破及一次对辊后被加工至8 目左右，经反复搅匀缩分至1.2kg 左右，然后搅匀、缩分一次，0.6kg 留做粗副样，另外0.6kg 经过105 度烘干后，用圆盘细碎机碎至200 目，搅匀、缩分，分别装入正样和副样袋中，封好。正样送到实验室进行检测，副样保存[1]。

经统计样品加工原始记录得出：所有样品粗碎阶段的损耗率低于3%，中碎阶段低于5%，细碎阶段低于7%。经计算得出粗碎阶段的平均损耗率为1.75%，中碎阶段为2.88，细碎阶段为3.42%。每次缩分后两部分试样质量差均不大于缩分前质量的3%。

样品加工流程图如下：

2 检测方法选择

选择的分析测试方法，必须现行、有效，其准确度、精密度均达到《地质矿产实验室测试质量管理规范》DZ/T0130-2006 的要求[2-4]。

全铁：采用DZG93-07 中的三氯化钛还原-无汞盐重铬酸钾滴定法。

磁性铁：采用DZ20.01-91 中的磁铁矿、磁黄铁矿的测定。

硫：采用DZG93-07 中的燃烧碘量法测定硫量。

磷：采用DZG93-07 中的磷钒钼黄光度法测定磷量。

二氧化硅：采用DZG93-07 中的动物胶凝聚重量法测定二氧化硅量。

体重：采用DZ20.01（74 年版）中的比重和容重的测定。

铜、铅、锌：采用DZG93-07 中的火焰原子吸收法测定。

砷：采用DZG93-01 中的氢化物无色散原子荧光光度法测定砷量。

三氧化二铝：采用DZG93-07 中的氟化物取代-络合滴定法测定三氧化二铝量。

钙、镁：采用DZG93-07 中的EDTA 络合滴定法测定氧化钙和氧化镁量。

钾、钠：采用DZG93-07 中的火焰光度法测定氧化钾和氧化钠量。

氟：采用GB/T 6730.28-2006 离子选择电极法测定氟量。钡：采用GB/T 6730.29-2016 硫酸钡重量法测定钡量。

碳酸铁：采用DZ20.01-91 中的菱铁矿的测定。

赤褐铁矿：采用DZ20.01-91 中的赤铁矿、褐铁矿的测定。

黄铁矿：采用DZ20.01-91 中的硫化铁的测定。

硅酸铁：采用DZ20.01-91 中的硅酸铁的测定。

二氧化钛：采用DZG93-07 中的过氧化氢光度法测定二氧化钛量。

吸附水：采用DZG93-07 中的重量法测定吸附水量。

3 检测流程

（1）全铁的检测流程：称取适量的样品于高铝坩埚中，加入适量的过氧化钠，搅匀，再覆盖一层过氧化钠，在高温炉中熔融，取出，冷却后用热水浸取，用适量的盐酸酸化，加热赶尽过氧化氢，用氯化亚锡还原溶液至淡黄色，用三氯化钛将剩余的三价铁还原至二价，加适量的二苯胺磺酸钠做指示剂，加15 毫升15%的硫磷混合酸掩蔽反应过程中产生的三价铁，用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液变紫色为终点。

（2）磁性铁的检测流程：称取适量的样品于烧杯中，加50-60 毫升水，用包有铜套的条形磁铁在烧杯中来回移动，将铜套上吸附的磁性矿物移入另一烧杯中，重复操作，直至试样中磁性矿物全部选净为止。继而在盛有磁性矿物的第二烧杯中进行磁选，将磁性矿物移入第三个烧杯中，磁性矿物和水加热浓缩至小体积，加适量的盐酸在低温下分解试样，用氯化亚锡还原溶液至淡黄色（以后步骤同全铁流程）。

（3）二氧化硅的检测流程：称取适量的样品于镍坩埚中，加适量的氢氧化钾、过氧化钠混合熔剂，于650-700 度的高温炉中完全熔融，取出冷却，用水提取熔块。加25 毫升盐酸，置于电热板蒸至粉砂状。加30 毫升盐酸，加热，搅拌微沸1 分钟，将烧杯置于70 度水浴锅中，加适量动物胶，搅拌，保温30 分钟，冷至室温，加水40 毫升，搅拌溶解盐类，用快速定量滤纸过滤，用稀盐酸和水洗净沉淀和滤纸。将沉淀和滤纸移入已恒重的瓷坩埚中，低温灰化后，在950-1000 度灼烧至恒重，计算出二氧化硅净重，再计算二氧化硅含量。

（4）硫的检测流程：称取适量样品于磁舟中，覆盖1 克氧化铜，用镍丝将磁舟迅速推到瓷管中央高温区（此时高温炉已升到1250 度，气密性已检查完毕，吸收瓶中已加好吸收液），将橡皮塞迅速塞紧，打开活塞放入气流，当吸收液开始变为无色时，用碘标准溶液滴定，当吸收液颜色退色缓慢时，滴定速度随之减慢，使吸收液颜色恢复到原来的浅蓝色，继续灼烧1 分钟，直至浅蓝色不退为止。

（5）磷的分析流程：称取适量的样品置于预先加有6-8 克碳酸钠-硝酸钾混合熔剂的瓷坩埚中，搅匀，再覆盖1 克，移入高温炉中，升至400 度，保持15 分钟，再升至750 度保持25 分钟，取出冷却，用水浸取并洗净坩埚，加10 滴酒精，加热时熔块完全散开，冷却过滤于100 毫升容量瓶中。分取适量的溶液于100毫升容量瓶中，加1 滴酚酞用硝酸中和无色并过量6 毫升，用水稀释至70 毫升，加15 毫升钒钼酸铵显色剂，定容，摇匀。半小时后在分光光度计上，以试剂空白为参比，用3 厘米比色皿，在420nm 处测量其吸光度。在工作曲线上查得相应磷量，并计算出磷的含量。

（6）小体重的分析流程：选取3 块直径3 厘米左右的待测样品，用毛刷刷净表面的小颗粒，称重，绑上涂蜡的细线，称重，将样块放入蜡液中均匀涂蜡，取出冷却，称重，计算涂蜡的体积，将绑细线涂蜡的样块放入水中称重，计算出总体积，计算出样块的体积，算出样块体重，三块平均得出结果。

（7）铜、铅、锌的分析流程：称取适量的样品于塑料王烧杯中，四种酸溶矿，盐酸浸取，定容50 毫升，取上层清夜与标准系列在原子吸收上同条件测得浓度，并计算出含量。

（8）砷的分析流程：样品用王水在沸水浴中溶解，在盐酸介质中，以硫脲-抗坏血酸为还原掩蔽剂，砷与硼氢化钾反应生成砷化氢气体，以氩气作载气导入电热石英炉，以砷无极放电灯作光源，同标准系列一起在原子荧光上测得浓度，计算出砷量。

（9）三氧化二铝的分析流程：取分离二氧化硅后的滤液，用六次甲级四胺使铝与钛铁等形成氢氧化物沉淀，与钙、镁等分离。保留滤液供钙、镁的测定；沉淀灰化，碱熔分离铁、钛等元素后，在滤液中测得铝。向待测溶液中，加入过量的EDTA，调节pH 至5.5，以二甲酚橙为指示剂，用锌盐溶液滴定过量的EDTA,然后加入氟化钾取代与铝络合的EDTA，再用锌盐标准溶液滴定释放出来的EDTA，计算出铝的含量。

（10）钙、镁的分析流程：将测铝时制备的溶液用铜试剂分离锰后，分取适量的溶液。在同一份溶液中，于pH10 时已酸性铬蓝K-萘酚绿B 为指示剂，用EDTA 标准溶液滴定钙、镁合量；然后加入氢氧化钾溶液调节至pH>12，使氢氧化镁沉淀并释放等当量的EDTA，再用钙黄绿素作指示剂，以钙标准溶液滴定镁释放出来的EDTA，再换算成镁量，从合量中减去镁量即得钙量。

（11）钾和钠的分析流程：样品用氢氟酸、硫酸分解，制备成2%的盐酸溶液，在原子吸收上同标准系列同条件测得浓度，并计算出含量。

（12）氟的分析流程：样品用氢氧化钠和过氧化钠熔解，用水浸取，干过滤后分取适量的溶液；加入柠檬酸钠-硝酸钾离子强度缓冲溶液，调节pH 为6.5±0.1，然后用氟离子选择电极电位法直接测定。

（13）菱铁的分析流程：将磁选后的非磁性部分用乙酸在沸水浴中溶解1-2 小时，过滤，滤液转成硫酸介质加双氧水除去有机物，加入盐酸，用重铬酸钾容量法测定铁。

（14）赤铁、褐铁的分析流程：将浸取菱铁的残渣用氯化亚锡和4mol/L 盐酸在沸水浴浸取1-2 小时，过滤。滤液用高锰酸钾氧化过量的氯化亚锡，用重铬酸钾测定铁。

（15）硫铁的分析流程：将浸取赤铁的残渣灰化，用王水溶解，过滤。滤液定容，分取适量溶液，用磺基水杨酸光度法测定铁。

（16）硅酸铁的分析流程：浸取硫铁的不溶残渣连同滤纸放入刚玉坩埚中。灰化后，用过氧化钠在高温炉中700 度熔解，冷却，用水浸取，盐酸酸化。用重铬酸钾容量法测定铁。

（17）水分分析流程：称取适量水分试样置于已知质量的干燥盘内铺平，放入105度的干燥箱内，保持温度2小时，取出，在干燥器内冷却至室温，称重，再次将盛有试样的干燥盘放入干燥箱内继续干燥1小时，重复上述步骤，称至恒重，计算出水分含量。

4 检测质量控制

4.1 国家一级标准物质监控办法。

对主要元素TFe、MFe 每批分析样 (24 个样品) 插入2 个国家一级标准物质进行监控，合格率为100%，次要元素S、 P、SiO2、CaO、MgO 等每批样品插入2 个国家一级标准物质进行监控，合格率为100%，本批次铁矿石样品共计12478 个，插入国标样为1136 个，占总样品8.34%，符合质量规范规定要求[5]。

4.2 在分析样品前首先用国家一级标准物质对采用的方法反复检测，并且分别计算出其准确度和精密度。

TFe、MFe 采 用“GBW07271-GBW07276”6 个 标 样；S、 P、SiO2、CaO、MgO 等采用“GBW07218-GBW07223”6 个标样。现将主要元素(TFe、MFe)检测标准物质结果计算的准确度和精密度列于表1

表1 全铁、磁性铁分析方法的准确度和精确度

4.3 实验室内部选取密码检查监控办法

TFe、MFe 采用实验室内部选取密码检查监控办法。每24 个样品分别选编6 个密码检查样，占总样品数的25%，S、 P、SiO2、CaO、MgO 等其它元素为20.83%。均超过了规范规定的20%的要求(见表2)。

表2 各项目总监控样品检查结果数值表

5 质量控制措施

为保证实验室质量管理体系的正常有效运行，实验室内部建立了完善的《质量手册》和《程序文件》 。

《程序文件》中包含了《客户要求、标书、合同的评审程序》 、《检验检测方法控制程序》 、《抽样控制程序》 、《质量控制程序》 、《检验检测报告控制程序》 、《测量可溯源程序》等共计32 项程序文件，以保证实验室的检测数据和质量评估的独立性、公正性、科学性和客观性。

6 总体评价

本批次铁矿石样品的加工和检测过程，严格执行《地质矿产实验室测试质量管理规范》DZ/T0130-200[5]，选择的分析测试方法现行、有效，其准确度、精密度符合要求。检测过程中插入了国家标准物质进行监控，准确度和精确度符合规范要求，重复分析合格率均大于95%，质量合格。人员素质、操作过程、环境、试剂材料、仪器设备等因素都处于正常运行及受控状态，检测结果真实、准确、有效。综合以上各方面的评估结果和控制参数，总体评价本批次检测报告质量合格。