粒度不均匀铬矿石取样代表性的研究_刘青山.pdf

2012 年 12 月 December 2012 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 31，No． 6 997 ～999 收稿日期 2012 －02 －08; 接受日期 2012 －05 －03 基金项目 国家质检总局科技计划项目 2008IK265 作者简介 刘青山， 硕士， 从事矿产品取制样及检验工作。E- mail smilldaily sina． com。 文章编号 02545357 2012 06099703 粒度不均匀铬矿石取样代表性的研究 刘青山，靳宏，臧世阳，孙世明，王兆瑞，安鹏升 天津出入境检验检疫局化矿金检测中心，天津300456 摘要 以一批进口土耳其铬矿石为例， 对所取的 40 个样品进行 0 ～ 10 mm、 10 ～ 50 mm、 50 ～ 150 mm、 150 ～250 mm及大于 250 mm 五个区间的粒度筛分， 分析粒度不均匀的铬矿石在各粒度区间内组分含量和所 占质量百分比的差异情况。根据分析结果对 40 个样品在 50 ～150 mm 区间内的质量百分比与样品总组分 含量进行相关性分析， 结果表明 两者的相关系数为 0． 466， 相关系数的显著性概率为 0． 002， 小于 0． 01， 说明在 50 ～150 mm 粒度区间内矿石的质量百分比与样品的总含量的相关性是高度显著的， 提出为了提高 粒度不均匀的铬矿石取样代表性， 应首先保证在所含矿石质量百分比与总组分含量相关性最大的粒度区间 内 50 ～150 mm ， 所取矿石样品与实际货物中矿石的质量百分比相一致。 关键词 铬矿石; 粒度不均匀; 组分含量; 取样代表性 中图分类号 P618． 33文献标识码 B A Study on the Representativeness of Sampling for Non- uni Particle Size Chrome Ore LIU Qing- shan，JIN Hong，ZANG Shi- yang，SUN Shi- ming，WANG Zhao- rui，AN Peng- sheng Chemicals，Minerals ＆ Materials Inspection Center，Tianjin Entry- Exit Inspection and Quarantine Bureau，Tianjin300456，China Abstract Forty samples of imported Turkish chrome ore were classified into five size groups 0 －10 mm， 10 －50 mm， 50 －150 mm， 150 －250 mm and greater than 250 mm in which the difference of constituent contents and weight proportions were studied． The relevance of weight proportions in the 50 －150 mm particles and constituent contents of the 40 samples was studied． The results show a correlation coefficient of 0． 466 and a significance probability of 0． 002，which indicates a highly significant correlation between them． Therefore，in order to improve the representativeness of sampling，the weight proportions in the 50 －150 mm particle group should be correlated between the sampling ore samples and the actual cargo． Key words chrome ore; non- uni particle size; constituent content; representativeness of sampling 铬矿石主要应用于冶金工业、 耐火材料、 化学工 业等领域， 随着我国国民经济的发展需要， 尤其是钢 铁工业的快速发展， 我国每年需要大量的铬矿 石 ［1 ］。然而铬矿石属于我国的短缺矿种， 储量少， 产量低， 大部分需要通过进口来满足国内需求。 根据海关数据显示， 2010 年我国铬矿石全年进口 866．2 万吨， 同比增长 28． 1， 达到历史新高。目前 我国铬矿石的对外依存度已达到 95 以上， 依国别 计算， 2010 年我国铬矿石进口前三位的国家分别为 南非、 土耳其、 阿曼， 三国合计占我国全部进口量的 65以上， 且除了南非外， 土耳其和阿曼以进口粒度 不均匀的铬矿石为主。 799 ChaoXing 目前， 我国对于进口铬矿石的相关研究主要涉 及铬矿石的检测分析方法 ［2 －3 ］和进口铬矿石批次、 质量等数据的统计。对于进口铬矿石的取样， 主要 依据行业标准 SN 0066 －92进口散装铬矿石取样、 制样方法 进行。根据该标准描述， 对于最大粒度 在 150 mm 以上的铬矿石， 取样的份样量为 35 kg。 而从国外进口的铬矿石最大粒度达到了 300 mm 甚 至更大， 如果仍按照我国标准 SN 0066 － 92 规定的 份样量进行取样， 就应当深入地研究保证粒度不均 匀的铬矿石取样的代表性问题。因此， 本文以由天 津港进口的一批土耳其铬矿石为例， 研究粒度不均 匀的矿石在各粒度区间内的组分含量和质量百分比 差异情况， 进而结合经典力学断裂理论解释可能造 成组分含量差异的原因; 通过对粒度区间内铬矿质 量比例和铬矿总组分含量之间的相关性分析， 探讨 在取样过程中如何保证粒度不均匀的铬矿石取样代 表性的问题。 1实验部分 1． 1样品的采取及制备 以一批进口的土耳其铬矿石 总质量约 500 吨， 粒度范围 0 ～300 mm 占 90 以上 作为研究对 象， 对该铬矿石货垛四周随机布取 40 个点， 每点份 样量 300 kg 左右。对所取的每点样品标记后进行 0 ～10 mm、 10 ～ 50 mm、 50 ～ 150 mm、 150 ～ 250 mm 及大于 250 mm 这五个区间的粒度筛分， 对每个粒 度区间内样品称重后， 经破碎、 缩分， 研磨成粒度小 于 160 μm 的化学分析用样品 ［4 ］。 1． 2统计分析软件和仪器 统计分析软件为 SPSS Statistics 18． 0 版本。 D8 型 X 射线衍射分析仪 德国 Bruker 公司 ， S4 型 X 射线荧光光谱仪 德国 Bruker 公司 。 组分含量的测定 利用 X 射线荧光光谱仪 测定， 铬矿石组分含量以 Cr2O3计［5 ］。 2结果与讨论 2． 1样品的 X 射线衍射能谱分析 工业上使用的铬矿石为铬铁矿， 属尖晶石 MgO Al2O3 和磁铁矿 FeOFe2O3 类， 其通用化学式 为 Fe， Mg O Cr， Fe， Al2O3 。 本文研究的土耳其铬矿石为斑杂构造， 对样品 进行 X 射线衍射能谱分析 ［6 ］， 分析图谱如图 1 所 示， 由X 射线衍射图谱分析得到此批铬矿石属于铬 尖晶石类。 图 1铬矿石的 X 射线衍射能谱图 Fig． 1X- ray diffraction pattern of chrome ore 2． 2样品各粒度区间的组分含量差异分析 对所取40 个样品在五个粒度区间内的组分含量 进行基本特征描述， 见表 1。从表 1 可以看出 在所 取的40 个样品中， 有 9 个样品在 150 ～250 mm 粒度 区间内没有分布， 只有14 个样品中存在粒度大于250 mm 的矿石。40 个样品在五个粒度区间的组分含量 平均值在50 ～150 mm 最大， 为 38. 22， 且在这个粒 度区间内矿石的品质波动较小， 组分含量的标准偏差 为1. 2。而对于粒度大于250 mm 的矿石品质波动 最大， 组分含量的标准偏差达到了10. 87， 组分含量 最大值为45. 71， 最小值只有5. 75。 表 1组分含量的描述性统计 Table 1Descriptive statistics of constituent content 粒度区间/mm 样品个数 w Cr2O3 / 平均值标准偏差最小值最大值 0 ～104032. 112. 5024. 1635. 39 10 ～504038. 190. 8635. 1539. 74 50 ～1504038. 221. 2035. 8640. 77 150 ～2503137. 534. 4525. 0844. 35 ≥25014 35. 5510. 875. 7545. 71 同时由表 1 可以看出， 随着粒度的增大， 铬矿组 分含量均值呈现先增加后减小的趋势。本批 40 个 土耳其铬矿石样品在 0 ～10 mm 粒度区间的组分含 量均值最小， 为 32. 11; 在 50 ～ 150 mm 的组分含 量均值达到最大， 为 38. 22， 组分含量最大相差 6. 11。除了由于自然态下的矿石组分含量本身就 存在差异外， 粒度较小矿石的组分含量较低主要是 因为矿石是一种很特殊的复杂材料， 它不是离散介 质 仍是结晶材料 ， 也不是连续介质， 它是由矿物 晶体、 空隙和胶结物组成的复合体 ［7 ］。根据经典力 学断裂理论， 矿山开采出来的原矿石在进行破碎初 899 第 6 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2012 年 ChaoXing 加工的过程中， 那些矿石中铬含量较低、 脆性较高的 岩石等胶结物质会首先发生沿晶断裂形成颗粒较小 的物质， 从而导致粒度较小矿石中因含有较多的岩 石等胶结物质而较低了组分含量， 而那些含有矿石 晶体的部分在初次破碎的过程中被破碎脱落的较 少 ［8 －10 ］， 仍以铬矿石的形式存在。同时， 在矿石的 装卸、 倒运过程中会有部分的杂质混入， 也是粒度较 小部分组分含量较低的原因。 2. 3样品各粒度区间所占质量百分比分析 对所取40 个样品在五个粒度区间的质量百分比 进行基本特征描述。由表 2 得出， 这 40 个样品在各 粒度区间内的质量偏差都很大， 说明该批货物粒度较 不均匀， 其中以50 ～150 mm 之间的质量百分比偏差 最大， 达到了 14. 64， 且在这个粒度区间内， 矿石所 占的质量百分比均值也最大， 达到了37. 87。 表 2质量百分比的描述性统计 Table 2Descriptive statistics of weight percentage 粒度区间/mm 样品 个数 质量百分比/ 均值标准偏差最小值最大值 0 ～104014. 2711. 350. 8338. 46 10 ～504027. 7711. 954. 9850. 00 50 ～1504037． 8714．6412． 5075．00 150 ～2503118． 1614．402． 8159．78 ≥25014 17． 196． 797． 8032．62 2． 4相关性分析 由上述分析可得 在 50 ～150 mm 粒度区间内 样品所占质量比例的均值最大， 而在这个粒度区间 内的矿石 Cr2O3组分含量平均值也达到最大， 为 38. 22。由此认为在 50 ～ 150 mm 内矿石质量所 占的比例应当与铬矿石的总含量之间存在着一定的 相关性， 因此， 对 40 个 50 ～ 150 mm 粒度区间内矿 石的质量百分比数据与 40 个样品的总组分含量进 行相关性分析 ［11 ］。 表 3 列出了皮尔逊相关系数及其显著性检验结 果。两组数据的相关系数为 0. 466， 且为正相关， 相 关系数的显著性概率为 0. 002， 小于 0. 01， 说明在 50 ～150 mm粒度区间内矿石的质量百分比与样品 总含量的相关性是高度显著的， 因此为了保证取样 的代表性， 应首先保证所取的样品与实际货物在 50 ～150 mm 粒度区间所含矿石的质量百分比相一致。 3结语 对于粒度不均匀铬矿石的检验， 如何保证所取 样品的代表性是铬矿石检验的难点， 也将是今后研 表 350 ～150 mm 内矿石质量百分比与样品总含量的相关 性分析 Table 3Correlation analysis of weight proportions in 50 － 150 mm and total contents of samples 项目样品组分含量 皮尔逊相关系数0. 466* 双尾显著性概率0． 002 数据个数40 注 “* ” 表示按双尾检验， 在检验水准 0． 01 下， 该相关系数具有 统计学意义。 究的重点。本文对所取的铬矿石样品进行粒度分 级， 分析样品在粒度区间内所含矿石的质量百分比 与样品总组分含量的相关性， 据此得出 为了提高 铬矿石的取样代表性， 应首先保证在所含矿石质量 百分比与总组分含量相关性最大的粒度区间内， 所 取矿石样品与实际货物中矿石的质量百分比相一 致。本文对解决粒度不均匀矿石的取样代表性具有 一定指导意义。 4参考文献 ［ 1］张建， 王登红， 付平． 中国铬矿资源形势及其找矿方向 ［ J］ ． 西北地质， 2009， 42 3 69 －76． ［ 2］谷松海， 宋义， 郭芬． X 射线荧光光谱法同时测定铬矿 中主次成分［ J］ ． 冶金分析， 2008， 28 4 16 －19． ［ 3］胡德新， 马德起， 苏明跃， 王虹， 姚传刚． 微波溶样 － 自动电位滴定法测定铬矿石中三氧化二铬［ J］ ． 岩矿 测试， 2011， 30 1 83 －86． ［ 4］ISO 61541989，Chromium OresPreparation of Samples ［ S］ ． ［ 5］GB/T 242312009， 铬矿石 镁、 铝、 硅、 钙、 钛、 钒、 铬、 锰、 铁和镍含量的测定; 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