煉鋼尾渣金屬鐵含量的檢驗(yàn)誤差來源探討

古宏淵，溫雅寧，李 莉

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003）

不銹鋼、碳素鋼冶煉產(chǎn)生的鋼渣，通過冷卻降溫、金屬分選回收處理后，形成金屬含量低于標(biāo)準(zhǔn)要求的鋼渣，即尾渣。為了對生產(chǎn)線的鋼渣中金屬回收處理效果和能力進(jìn)行評價(jià)，通常檢測指標(biāo)包括對尾渣中金屬鐵含量進(jìn)行化驗(yàn)分析。

1 尾渣中金屬鐵含量化驗(yàn)分析流程

尾渣試樣經(jīng)過烘干、研磨后，首先經(jīng)強(qiáng)磁鐵外磁選、無水乙醇沖洗分離非磁性礦物，在電磁攪拌條件下，用三氯化鐵-乙酸鈉溶液選擇溶解金屬鐵，過濾分離后，濾液用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，計(jì)算金屬鐵的百分含量。

2 尾渣化驗(yàn)過程中產(chǎn)生誤差的因素和解決建議

化驗(yàn)分析過程中，存在多種影響因素，常見因素包括：

2.1 磁性試樣處理

在強(qiáng)磁鐵磁選法、無水乙醇沖洗分離非磁性礦物操作時(shí)，磁鐵位置不固定，無水乙醇沖洗次數(shù)不夠或動作太快，會造成磁性試樣流失，直接影響最終結(jié)果。

解決這一問題，可以采用無水乙醇多次少量、緩慢沖洗，磁棒位置保持瓶底固定位置，保證金屬試樣無流失，保證無磁性非礦物清理干凈。

2.2 靜置溫度控制

試樣溶解過濾后加入硫磷混酸，溶液呈黃色，有利于減少干擾元素對測定的干擾。靜置冷卻過程中，試驗(yàn)靜置溫度過低導(dǎo)致反應(yīng)速度緩慢，滴定終點(diǎn)提前，分析結(jié)果偏低；試驗(yàn)溫度過高，可能導(dǎo)致部分二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，分析結(jié)果偏低。溶液靜置不好會出現(xiàn)渾濁，會導(dǎo)致滴定值無效或偏差大。

解決這一問題，可以在加入20ml硫磷混酸后，保持靜置溫度，待黃色褪去后自然冷卻冷卻，再進(jìn)行滴定。一般靜置溫度控制在30-40℃之間。

2.3 溶液PH值控制

溶液PH值要求控制在2.2-2.4。三氯化鐵-乙酸鈉溶液配置調(diào)整時(shí)，若使用廣范PH試紙測定溶液PH值，則無法判斷，此方法測試明顯粗糙、不精確，溶液濃度達(dá)不到控制要求，會帶來系統(tǒng)誤差；一般PH試紙常用型號是Q/GHSC1544-1999。

解決這一問題，可以采用每次三氯化鐵-乙酸鈉溶液調(diào)整時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定后的酸度計(jì)，作為三氯化鐵-乙酸鈉溶液調(diào)整的依據(jù)。

溶液PH值控制對比實(shí)驗(yàn)：選取操作熟練的操作員3人，配置三氯化鐵-乙酸鈉溶液，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)用廣范PH試紙調(diào)整溶液PH值后，使用標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定后酸度計(jì)測試溶液PH值對比，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 溶液PH值對比分析

實(shí)驗(yàn)表明，使用廣范PH試紙調(diào)整溶液PH值誤差較大，使用標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定后酸度計(jì)來控制溶液PH值精細(xì)、準(zhǔn)確，能夠達(dá)到控制要求。

注意，使用酸度計(jì)調(diào)整溶液PH值時(shí)，必須配置標(biāo)準(zhǔn)溶液對酸度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，以保證pH計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定。

2.4 準(zhǔn)確稱量

化驗(yàn)室通常使用電子天平進(jìn)行試樣稱量。電子天平是將被稱量物的質(zhì)量產(chǎn)生的重力通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號來表示稱量物的質(zhì)量的。一般情況下，電子天平在安裝和移動位置后，稱量值會受到一定影響；天平電子元件保持干燥的狀態(tài)，尤其濕度較大時(shí)對稱量值產(chǎn)生一定影響；電源穩(wěn)定性對稱量結(jié)果產(chǎn)生波動影響，等等，以上因素都能產(chǎn)生稱量誤差。

解決這一問題，首先需要對稱量波動進(jìn)行確認(rèn)。例如，精度為0.0001g的電子天平，使用100克經(jīng)過校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，若稱量結(jié)果分別為100.0500克、100.0491克，超出允許誤差±0.0001克，說明電子天平的稱量準(zhǔn)確性出現(xiàn)較大偏差，會影響化驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。稱量波動可以。其次，為了減少電子天平的稱量誤差的影響，可以根據(jù)稱量數(shù)量情況，每月或每周通過天平自確認(rèn)功能進(jìn)行檢測分析一次。自確認(rèn)步驟如下：

圖1

（1）電子天平使用時(shí)，應(yīng)先接通電源按開關(guān)鍵直至全屏自檢后預(yù)熱至少30分鐘，即可稱量。

（2）萬分之一的電子天平自確認(rèn)，具體步驟包括：在“置零”后，屏幕顯示0.0000時(shí)，按下“校準(zhǔn)”鍵，顯示校準(zhǔn)克數(shù)，將專用砝碼放入托盤，自動調(diào)整，等顯示屏出現(xiàn)校準(zhǔn)克數(shù)穩(wěn)定后，將砝碼取下即可。

2.5 試驗(yàn)用水控制

離子交換法制備純水是化驗(yàn)室試驗(yàn)用水常用方法。其中樹脂顆粒和水中雜質(zhì)起不可逆反應(yīng)。樹脂被污染后，動態(tài)特性改變，再生時(shí)間加長，運(yùn)行周期縮短，水質(zhì)下降，帶來水中雜質(zhì)的干擾。常見干擾包括有機(jī)物污染、鹽類及氫氧化物污染、重金屬及其氧化物污染等。純水受到污染，將對化驗(yàn)過程準(zhǔn)確性產(chǎn)生系統(tǒng)影響。

解決這一問題，做好每月純水機(jī)濾芯清洗后，檢測純水質(zhì)量。分析用純水質(zhì)量的檢測分析，根據(jù)用水量，可每月或每周進(jìn)行檢測。檢測分析主要指標(biāo)包括：

（1）檢測純水的電阻率。25℃時(shí)的電阻率1×106Ω·cm的水為純水。25℃時(shí)的電阻率大于1×106Ω·cm的水為超純水。

（2）檢測純水的酸堿度。要求PH值為6.5-7.0。取2支試管，各加10mL被檢的水，一管加2滴甲基紅指示劑，不得顯紅色；另一管加5滴溴百里酚藍(lán)指示劑（0.01g/L）不得顯藍(lán)色。

（3）檢測純水的鈣鎂離子。取10mL被檢的水，加氨- 氯化鈉緩沖溶液（Ph = 10）使溶液pH至10，加入少量固體酸性鉻藍(lán)K-奈酚綠B混合指示劑（1+2.5），不應(yīng)顯紫色，而應(yīng)顯純藍(lán)色。或取200mL被檢水，加氨-氯化銨緩沖溶液（pH=10）10mL，加入少量固體酸性鉻藍(lán)K-萘酚綠B混合指示劑（1+2.5）攪拌，如呈紫色，用0.015mol/L.的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，如EDTA消耗為1滴（約為0.05mL）則合格，2滴以上為不合格。

（4）檢測純水的氯離子檢驗(yàn)：取10mL被檢的水，加2滴硝酸鈉，加2滴硝酸銀溶液（10g/L）不渾濁。

4 對比試驗(yàn)

（1）改善前隨機(jī)抽取5個(gè)尾渣試樣化驗(yàn)結(jié)果波動情況進(jìn)行匯總，如表2所示。

表2 尾渣試樣化驗(yàn)結(jié)果

結(jié)論：化驗(yàn)雙樣結(jié)果平均差距為0.35%，結(jié)果之間差距較大。希望通過改進(jìn)將允許差控制在±0.10%內(nèi)。

（2）改善后對原5個(gè)尾渣試樣化驗(yàn)結(jié)果波動情況進(jìn)行匯總，如表3所示。

表3 尾渣試樣化驗(yàn)波動結(jié)果

（3）依據(jù)改善前后分析結(jié)果績效對比檢驗(yàn)：（圖1）

結(jié)論：通過對改善前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)可以看出，改進(jìn)后化驗(yàn)結(jié)果偏差為0.09%，將允許誤差降低到要求的0.10%以內(nèi)；且通過箱線圖可以看出，改進(jìn)后化驗(yàn)誤差有了顯著降低。

5 結(jié)語

尾渣金屬鐵含量化驗(yàn)操作流程出現(xiàn)化驗(yàn)誤差將對鋼渣處理線的評價(jià)帶來不利的影響，所以保持化驗(yàn)過程準(zhǔn)確性、減少化驗(yàn)誤差，對化驗(yàn)操作人員提出了較高的工作要求。同時(shí)通過對以上產(chǎn)生化驗(yàn)誤差因素的控制，實(shí)現(xiàn)了尾渣金屬鐵的準(zhǔn)確測定，為鋼渣處理線金屬分選回收效果及時(shí)提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。