锰矿石化学成分分析.ppt

锰在自然界分布很广，几乎各种矿石及硅酸盐的岩石中均含有锰。现已知的锰矿物有150种，其中最有经济价值的是氧化锰矿和碳酸锰矿，是锰的重要工业矿物。,一、锰矿石及其化学成分,锰矿石化学成分分析,1.几种主要的锰矿石,软锰矿,化学成分为MnO2，含锰最高可达到63.2%，常含少量的水及二氧化硅、氧化铁及硬锰矿。,氧化锰矿的主要成分为MnO2、Mn2O3、Mn3O4，其中最重要、的是软锰矿和硬锰矿。,（1）氧化锰矿,硬锰矿,化学成分为含水氧化锰,分子式nMnO1MnO2mH2O。含锰量约4560%。常含铁、钙、铜、硅等杂质。,（2）菱锰矿,锰的碳酸盐矿物，成分为MnCO3。常含有铁、钙、锌等元素。中国贵州、湖南和东北等地有大量菱锰矿资源。它是提取锰的重要矿物原料。,色泽艳丽，透明的菱锰矿可作为低档宝石和工艺装饰品原料。,2.性质,锰矿石通常可被酸分解。常用的酸有盐酸、硝酸过氧化氢、氢氟酸硫酸、磷酸硝酸。不被酸分解的矿样可用碱性熔剂、酸性熔剂熔融分解。 大部分的锰矿都含有相当多的水分，尤其是烘干过的锰矿更具有很大的吸水性。 锰矿中一般含有二氧化硅、磷、铅、硫、铝、砷、钡、钙、镁、钾和钠等杂质，在锰矿层中有时伴生有铜、钴、镍及其它稀有金属。,3.分析标准,锰矿石化学分析：GB15061519-2002等,散装锰矿取样、制样方法 GB/T2011-87,矿石分析的基本步骤：,1 .采样 2. 制样 3 .分解样品及消除干扰,4 .测定方法的选择 5.结果的计算、评价和报告,二、矿石分析的基本步骤,1.采样 从一批物料中采取具有代表性的部分样品的过程叫采样。,在矿石分析工作中，常需要从大批量（kg或t）物料中或大面积的矿山上采取很小一部分（g或mg）的分析样品。,分析样品必须具有较高的代表性 ！否则，结果不可靠，甚至造成重大经济损失。,(1)采样量：至少三次重复测量的样品量,对于不均匀的物料，如矿石、煤炭、土壤等固体试样，采样量与物料的均匀度、粒度、易破碎程度有关，可采用捷蒙德和哈尔费尔达里经验公式计算试样的采集量：,mQ kda,式中： mQ 采集样品的最低可靠质量，kg； d 样品中最大颗粒的直径，mm； k、a 经验常数。 一般k值在0.021之间，样品越不均匀，k值越大；物料均匀的0.10.3，物料不太均匀的0.40.6，物料极不均匀的0.7 1.0； a =1.82.5，地质部门一般规定为2 ，则有：,mQ kd2,例如：有一批矿石物料， k 值为0.06 kg / mm2，若此矿石的最大颗粒直径为20 mm，采取的样品的量为多少？,mQ0.06 kg / mm2(20 mm )2 24 kg,如果将上述矿石最大颗粒破碎至4 mm，则,mQ0.06 kg / mm2(4 mm )2 0.96 kg 1kg,结论：物料的颗粒越大，则最低采样量越多；样品越不 均匀，最低采样量也越多。因此，对块状物料， 应破碎后再采样。,根据：,(2)采样记录和采样报告,记录：编号、名称、来源、数量 采样报告：如实填写,样品在运输和贮存的过程中不得有任何损失或污染！,(3)采样注意的问题,采样时，应根据物料的堆放情况及颗粒大小，从不同部位和深度选取多个采样点，采集一定量的样品，混合均匀。采取的份数越多越有代表性，但是采样量过大，会给后面的制样带来麻烦，造成不必要的损失和浪费。,2.试样的制备,将采集的原始矿样处理成为分析试样的这一过程称为试样的制备，简称制样。,矿石样品颗粒大小悬殊，组成不均匀、必须经过制样后，才能进行分析测定。,试样的制备一般需要经过破碎、过筛、混合、缩分等步骤。,（1）破碎,破碎可分为粗碎、中碎、细碎和粉碎4个阶段。根据样品的颗粒大小、破碎的难易程度，可采用人工或机械的方法逐步破碎，直至达到规定的粒度。,（2）过筛,物料在破碎过程中，每次磨碎后均需过筛，未通过筛孔的粗粒再磨碎，直至样品全部通过指定的筛子为止。,（3）混匀,混匀法通常有铁铲法或环锥法、掀角法。,易分解的试样过170目筛(0.088mm) ，难分解的试样过200目筛(0.074mm) 。,常用的有锥形四分法、正方形挖取法和分样器缩分法。,锥形四分法,（4）缩分,取对角线两份，继续缩分，自至所需量。 最后保留量与样品的粒度有关。,对矿样粒度的要求与矿样分解的难易程度等因素有关。经最后缩分得到的试样一般为2030g（可根据需要或少或多些），还需要在玛瑙研钵中充分研细，使样品最终全部通过170目(0.088mm)或200目(0.074mm)筛。,样品的保存 样品保存在广口磨砂试剂瓶或惰性包装材料中，贴上标签，标明基本信息（试样名称、采样地点、时间、采样人、制样时间、制样人、制成试样量、过筛号灯）。,结 论,将固体试样处理成溶液，或将组成复杂的试样处理成简单、便于分离和测定的形式，为各组分的分析操作创造最佳条件。,分解试样的目的,常用的分解方法 湿法分解法 干法分解法 其他分解法,3.试样的分解,每一种组分的分析测定往往有几种分析方法，选择何种分析方法，直接影响分析结果的可靠性。,电位滴定法（Mn15%）,硫酸亚铁铵滴定法（Mn:860%）,4.分析方法的选择,选择分析方法时应考虑： 1 测定的具体要求：测什么？含量？性质？ 2 共存组分的干扰：有哪些？如何消除？ 3 对测定的准确度、灵敏度的要求 4 现有条件、测定成本及时间要求等,锰矿石中锰的测定方法常用的有:,锰矿石中锰的测定 常量成分(1%)，采用化学分析法（滴定分析法） 锰矿石微量铁的测定 微量成分(1%) ，可采用分光光度法。,例如：,（1）分析方法选择的重要性,不同的分析方法，适用对象和条件不同，其准确度也不同，直接影响分析结果的可靠性。,选择分析方法的三原则：适用性好、准确度高、速度快且成本低。,（2）选择分析方法应考虑的问题,根据分析的实际要求和条件，考虑：,A.测定的具体要求,明确目的和要求，选择合适的分析方法。,B.方法的适用范围,常量组分（1%以上）：化学分析法重量法或容量法。,微量组分（1%以下）：仪器分析法光度法、原子吸收法等。,D.分析成本 适用性好、准确度高、速度快且成本低。,综上所述： 根据工业生产的实际要求和现有条件，结合专业知识， 综合考虑，抓住主要矛盾，选择较合适的分析方法。,C.共存组分的干扰 有哪些？如何消除？,E.环境保护 不使用或少使用有毒有害的试剂，符合环保要求。,F.实验室现有的条件 实验室现有的设备、试剂和技术条件。,（掩蔽或分离）,物质,物质的性质 组分的含量 干扰情况,分析方法,准确度 灵敏度 选择性 适用范围,成本,时间 人力 设备 消耗品,分析方法,用户对分析结果的要求和对分析费用的承受度,用户,分析方法的选择,（1）待测组分的化学表示形式 A. 组分存在形式可知：以实际存在形式或对方要求的形式表 示。 如测Mn，则可用Mn%、MnO2%等形式表示。 B. 组分存在形成未知：以元素或离子表示。 例：矿石: Fe2O3、MnO2等; 液体：Mn2+，Ca2+，SO42-，Cl-等。,5. 分析结果的报告,(2)待测组分含量的表示方法 固体：质量分数,气体(常量或微量)：体积分数,例：Fe = 0.5643 或 Fe = 56.43 % 低含量：g g1 , ng g1,液体： 物质的量浓度 mol L 1 ； 质量分数 %（mB / mS) ； 体积分数 %（ VB / Vs) ； 质量浓度 mg L 1 ；ng L 1 ； g L 1等。,注意：,（2）分析结果的报告，不仅表明数值的大小，还应该反映测定数据的可靠性，因此精密度、准确度和测定次数是报告分析结果时必不可少的三个参数。,算术平均 值: 表示数据的集中趋势(衡量结果的准确度),标准偏差S: 表示数据的分散性(衡量测量数据的精密度),测定次数n: 表示结果可靠性,（1）单位的规范（SI）,例:某人测定锰矿中锰量时，报告结果如下:,则此结果是合理的且是可靠的，即MnO2的真实含量为:,若某人报告结果时只有MnO2%=40.15，则可能有：,第一种情况是n=5： 40.11，40.12，40.14，40.16，40.17%。,第二种情况是n=2： 20.30%，60.00%。,(可靠),(不可靠),公差又称允许误差，是指某一分析方法所允许的平行测定值间的绝对偏差。它是主管部门为了控制分析精度而规定的。,(3)分析结果与公差,标准分析法都注有允许误差，是根据生产和科学技术的发展，从实际需要和可能条件，经若干单位多次平行测定，并将所得数据统计处理后，由国家或主管机构严格制定出来。,一般分析做两次平行测定，用算术平均值作为分析结果。若平均值与标准值之差或两次平行测定值的绝对偏差超出允许差，称为超差，则必须重新测定。,三、锰矿石化学成分分析,1.锰的测定,方法：,GB/T 15062002,电位滴定法和硫酸亚铁铵滴定法,原理：,（硫酸亚铁铵滴定法）,标准溶液：硫酸亚铁铵,指示剂：N-苯代邻氨基苯甲酸(红色变为亮黄色),待测溶液：含锰试液,标准溶液：硫酸亚铁铵,指示剂：N-苯代邻氨基苯甲酸,锰的滴定,2.其他成分的测定,K、Na、Ca、Mg、Cu、Pb、Zn,火焰原子吸收光谱法,P、Cr、Ti、Ni,EDTA滴定法,Si、Ba、CO2、S、H2O,分光光度法,Al,重量法,