铁矿石化学物相分析的常测项目及意义

物相分析是指测定试样中，由同一元素所组成的不同化合物的含量百分率。物相分析的项目，应根据选矿工艺的要求和矿石组成的特点而定。对一般铁矿石而言，通常包括磁性铁、碳酸铁、硅酸铁、硫化铁、赤（褐）铁矿等五相。

（1）磁性铁（mFe）

系指具有强磁性的铁的氧化矿物，如磁铁矿、半假象磁铁矿等。测定磁性铁具有极大的意义，它能为铁矿石的储量计算及选矿试验等提供科学依据。1981年4月地质部和冶金工业部共同颁发的《铁矿地质勘探规范》中规定，“采用物相分析确定的磁性铁（mFe）对全铁（TFe）的占有率作为划分矿石类型的依据”。当mFe＞85％时，属单一弱磁选铁矿石；＜65％时，属联合流程选矿的铁矿石；在65~85％之间时，划属上二类中之一。

（2）碳酸铁（CFe）

系指菱铁矿、铁白云石以及其它一些含铁碳酸盐。测定碳酸铁，对于寻找原生矿和指导选矿工艺都具有实际意义。

（3）硅酸铁（SiFe）

系指含铁的硅酸盐矿物。测定硅酸铁，对于计算铁储量，指导铁矿具有较大意义。在《铁矿地质勘探规范》中，把硅酸铁列为脉石矿物，其含量决定尾矿中铁的品位和铁的回收率。

（4）铁的硫化物（SFe）

系指磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、砷黄铁矿、镍黄铁矿等。测定铁的硫化物，对确定矿石品位和指导工艺加工流程具有较大意义。

（5）赤（褐）铁矿（OFe）

测定赤（褐）铁矿，对找矿地球化学具有重要作用，无论是沉积型铁矿、沉积变质铁矿或是风化型铁矿，都含有褐铁矿。其含量对铁矿床的评价和对研究铁矿床的成份环境等也都具有重要意义。

 铁矿石化学物相分析

物相分析的方法是使溶剂与试样发生作用，其中某个化合物优先溶解，而与其他各化合物分离，因此选择不同的特效溶剂，以定量地分离试样中各种化合物。溶剂的选择是以各化合物在溶剂中的溶度积、氧化还原电位以及络合物的形成条件不同等为依据，使一种化合物溶解，而其他化合物不溶解以达到分离的目的。

矿样粒度，溶剂的浓度及温度，浸取时的搅拌强度，以及试样中共存的杂质等对浸出率均有影响，选择条件时应予以考虑。

铁矿石的化学物相分析可采用单项物相分析，也可采用系统物相分析。所谓单项物相分折，是指在一份称样中，只完成一“相”（或一个项目）的测定。所谓系统物相分析，是指在一份称样中，利用多种溶剂多次连续浸取，完成多个“相”（或多个项目）的测定。系统物相分析和单项物相分析相比较，有两方面缺陷：（1）由于溶剂多次浸取，矿物“串相”所造成的误差一直往后积累，使误差越来越大。（2）由于矿物组成的复杂性和某些矿物的相似性，在系统分析中几乎不能分别连续测定它们。所以系统物相分析仅运用于简单矿石。对于复杂矿石，普遍采用单项物相分析。

（一）单项物相分析  

1、磁性铁的测定

磁性铁系指比磁化系数大于3000*10^-8厘米³/克的含铁矿物中的铁。用磁选法分离磁性铁与非磁性铁，测定磁性部分的全铁来确定磁性铁的含量，规定磁选用的磁块有效场强为900±100奥斯特。由于矿样粒度与矿物单体解离度密切相关，它将直接影响分析结果，因此规定分析试样的粒度为-74μm。在规定磁场强度和矿样粒度的前提下，一般在样品分析中，不再考虑连生体的影响。

分析步骤：称取试样0.2000g，置于培养皿或烧杯中，加入约20mL水润湿，然后用带有铜套的永久磁铁（隔套测得磁场强度为900士100奥斯特），把磁性矿物吸出，用洗瓶淋洗磁铁，把吸附在上面的非磁性矿物冲掉。藉抽出磁铁，把磁性矿物放在另一培养皿或烧杯中。反复数次，直至把试样中的磁性矿物全部选出为止。必要时，对磁性矿物部分再反复磁选，尽可能除尽被夹带的非磁性矿物。将磁选所得到的磁性矿物转入锥形瓶中，加热浓缩至小体积，按测定全铁的方法测定铁，即为磁性铁中的铁。

磁选时要注意，把磁性矿物吸住后，勿用水直接冲洗，以免磁性铁被冲失。对严重氧化的磁铁矿石，磁选操作应十分仔细。以防被选上来的矿物损失。

2、硅酸铁的测定

盐酸-亚锡冷浸法：在室温下，当存在氯化亚锡和氯化钠时，浓盐酸能很快地溶解氧化铁矿物，而含铁硅酸盐矿物溶解不多，被保留在残渣中。

对含碳酸盐较低的试样，称取试样 0.1000~2000g于250mL烧杯中，加入25mL盐酸、 0.5g氯化亚锡、2g氯化钠。在不时摇动下浸取30min，然后加入30mL水稀释之，用中速滤纸（加纸浆）过滤，用1%盐酸洗净烧杯和滤纸。残渣置于刚玉坩埚中灰化后，按常法测定全铁，即为硅酸铁。

铬铁矿、黄铁矿不溶解于此溶剂中。碳酸铁和钛铁矿不定量溶解。易溶硅酸盐如绿泥石、铁橄榄石、蛇纹石等溶解率较大，降低温度至5~10℃能降低共溶解率。

对含碳酸铁较高的矿样，可先用氯化铵-邻菲罗啉混合溶液浸出碳酸铁后，残渣连同滤纸烘干，仍按上述手续进行分析，但盐酸应加30mL。

3、碳酸铁的测定

碱溶化法：称取试样0.2000g于干燥的锥形瓶中，准确加入10mL10%氢氧化钾溶液，摇匀，加盖表皿，置电炉上加热至微沸，并保持4~5min。取下，冷却至室温，加入40mL水，40mL 1mol/L盐酸，摇匀，加入硫磷混酸和二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾溶液滴定亚铁，即为碳酸铁。本方法特别适用于菱铁矿高而铁白云石低的矿石，铁白云石在此条件下几乎不分解。

三氯化铝（AlCl₃）法：称取试样 0.1000g于250mL烧杯中，加入100mL10%三氯化铝溶液、0.5g碳酸氢钠，加盖表皿，置于沸水浴中，在不时摇动下浸取1h，取出，流水冷却（如发现严重混浊则用中速滤纸加纸浆过滤之）。加入硫磷混酸和二苯胺磺酸钠指示剂，用重铬酸钾溶液滴定亚铁，即为碳酸铁。

含磁黄铁矿较多时，可预先用磁选法分离之。试样含有高加锰矿物时，可预先用微酸性的亚硫酸钠溶液，在室温下浸取20min以溶解高价锰的氧化物，过滤，残渣再用来测定碳酸铁。

4、黄铁矿的测定

分析步骤（盐酸-亚锡法）：称取试样 0.2000g于250mL烧杯中，加入0.5g氯化亚锡、1g氟化铵、40mL盐酸（1+1），置电炉上加热至沸，并保持微沸30min。取下，用中速滤纸过滤，用盐酸酸化的水洗涤烧杯和滤纸至无铁离子；残渣连同滤纸返回原烧杯，加入40mL 10%硝酸，盖上表皿，微沸20~25 min，用快速滤纸滤入100 mL容量瓶中，用磺基水杨酸法测定铁，即为黄铁矿中铁。

本法对测定黄铁矿中铁有较好的效果。磁黄铁矿存在时，在第一步处理时被溶解；黄铜矿将部分保留而与黄铁矿一起被测定。可同时测定硝酸溶液中的铜，按黄铜矿（CuFeS₂）组成校正之，每1%铜相当于0.88%铁。

5、赤褐铁的测定

    差减法：赤褐铁 = 全铁 —（磁性铁 + 碳酸铁 + 硅酸铁 + 硫化铁)

流程分析法：在系统流程分析中，在分离了碳酸铁、磁性铁以后，余下为硅酸铁、黄铁矿和赤褐铁。当用盐酸—亚锡冷浸法测定硅酸铁时，浸取液中的铁即为赤褐铁。

（二）系统物相分析

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图10-1  铁矿石系统物相分析流程

 系统物相分析流程如图10-1所示。矿石经过磁选分为两部分，在磁性铁中测定磁铁矿及磁黄铁矿，非磁性部分以2mol/L乙酸处理，使菱铁矿溶解，残渣用含有3％氯化亚锡，4mol/L盐酸浸取赤铁矿，残渣用王水在水浴上浸取半小时，过滤，滤液测定黄铁矿，残渣为含铁部分的硅酸盐。

1、磁铁矿、磁黄铁矿的测定

（1）手工磁选法

准确称取0.5~1g试样，置于400 mL烧杯中，加50~60 mL水，用包有铜套的条形磁铁在烧杯中来回移动，将磁铁上吸附的磁性矿物移入另一烧杯中（第二个烧杯），取下铜套，用水冲洗铜套上的磁性矿物于烧杯中。重复操作直至试样中的磁性矿物全部洗净为止。继而在盛有磁性矿物的第二个烧杯中进行磁选，将磁性矿物移入第三个烧杯中，直至第二个烧杯中的磁性矿物全部选净。合并第一、二个烧杯中的非磁性矿物。将第三个烧杯中的磁性矿物和水，加热浓缩至小体积，加盐酸15mL在低温下分解试样，用氯化亚锡还原后，以重铬酸钾容量法测定铁。

（2）应用WFC—1型物相分析磁选仪快速分离磁性铁

WFC—1型磁选仪由框架、传动系统及淋洗装置等三大部分组成。框架上装有永久磁铁和磁选管，传动系统借助马达带动永久磁铁作垂向往复运动；淋洗装置用来洗涤矿粒。图10-2为磁选仪上的一个磁选管。

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图10-2  磁选示意图

1.永久磁铁  2.磁选管  3.进水管  4.止水夹  5.磁选管活塞  6.烧杯  7.橡皮塞  8.磁性铁矿粒

当试样在磁选管中进行磁选时，磁力(或磁力的一个分力)垂直于重力。由于磁力的作用，使磁性铁矿粒偏离其垂直下落的轨迹，并被吸在磁极近处的磁选管管壁上，而非磁性铁矿粒靠重力和水流淋洗的作用下落。由于框架上永久磁铁的磁极按正负相反方向排列并能作垂向往复运动，从而使磁性铁矿粒所在位置的磁场方向交替变换，磁性铁矿粒随之成180度翻转，减少了磁性铁矿粒对非磁性铁矿粒的夹带。为获得最佳的分离条件，磁选管与极面间的距离、敏组永久磁铁的极隙、框架运动的幅度及速率均可调节。淋洗水的流速恒定。为防止磁性较弱的矿粒漏选，在框架下部增设一组永久磁铁。磁选仪有8根磁选管，可同时进行工作。

磁选时，按照所需场强预先调整好磁选管与磁极的距离，然后启动马达，使永久磁铁作频率为70次/分的垂向运动。向磁选管内注水至水面高于上部磁铁2~3厘米。                                               

称取试样0.1000~0.5000g于小烧杯中，加少量水润湿，用洗瓶吹入磁选管内，此时磁性铁矿粒被吸引在磁极近处的管壁上。旋开活塞5，使非磁性铁矿粒随水流到烧杯中。关闭活塞5，将连接进水胶管3的橡皮塞7紧塞磁选管管口，打开橡胶管上的止水夹4及磁选管的活塞5，借助磁性铁矿粒的磁翻转及水流的洗涤，使磁性铁与非磁性铁分离。待磁选管内的水清澈且不再有非磁性铁下落时，磁选结束，此时先关闭活塞及止水夹，拔掉橡皮塞，然后再开启活塞，放出磁选管中的水。取下磁选管使其远离永久磁铁，用洗瓶将管内的磁性铁吹入烧杯中，用盐酸溶解，即可测得磁性铁中铁的含量。

2、菱铁矿

将非磁性部分试样移入250 mL烧杯中，加2mol/L乙酸100mL。在水浴上浸取1~2 h，用玻棒不时搅动，取下，过滤。用水洗6~7次，滤液中加硫酸（1+1）5 mL，在电热板上蒸发至硫酸冒烟。滴加几滴过氧化氢除去有机物，加入盐酸10mL，低温加热至盐类溶解。用氯化亚锡还原后，以重铬酸钾容量法测定铁。

注：如碳酸铁矿物主要不是菱铁矿物，而是菱镁铁矿或铁白云石等矿物时，不应用2mol/L乙酸浸取，它导致结果偏低，应改用40%乙酸和15%过氧化氢100 mL（40 mL冰乙酸，50mL30%过氧化氢，加水10 mL），于水浴上浸取1h，如含硫化铁时，碳酸铁的结果必须校正。

3、赤铁矿、褐铁矿的测定

将浸取菱铁矿的残渣移入原烧杯中，加入含3g氯化亚锡的4mol/L盐酸100 mL。在水浴上浸取1~2小时，用玻棒不时搅动，取下，过滤。用5%盐酸溶液洗涤6~7次，滤液浓缩至50 mL左右，用10%高锰酸钾溶液氧化至出现粉红色。煮沸破坏过量的高锰酸根，氧化后的铁再用氯化亚锡还原，以重铬酸钾容量法测定铁。

4、硫化铁的测定

将浸取赤铁矿、褐铁矿后的不溶残渣放入瓷坩埚中灰化。沉淀移入原烧杯中，加王水15 mL，加热时试样完全分解，取下过滤。滤液用100 mL容量瓶承接。分取部分溶液，用磺基水杨酸光度法测定铁。

5、硅酸铁的测定

将浸取硫化铁后的不溶残渣连同滤纸放入刚玉坩埚中。灰化后，加入过氧化钠，在700℃熔融，冷却。用水浸取，加15 mL盐酸酸化。用氯化亚锡还原，以重铬酸钾容量法测定铁。

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