【热点应用】用X射线衍射分析烧结矿减少二氧化碳排放

2023-06-16 14:35:55, 马尔文帕纳科马尔文帕纳科

CSTM 2023 & ICASI 2023

2023 第七届材料与试验高端论坛定于6月15日在北京北苑大酒店举行。同期将召开ICASI2023暨冶金暨材料分析测试表征学术报告会。马尔文帕纳科为此带来了包含XRF、XRD、激光衍射、熔融制样等可广泛应用于冶金行业的新产品和新技术，并将发布最新款的高通量、精度熔样机：FORJ火蝾。

本文介绍的内容仅为诸多产品应用中的一个，欢迎冶金行业客户莅临展位交流探讨。

时间：2023.6.14-16

地点：北苑大酒店（北京）

马尔文帕纳科展位号：C5

本文摘要

快速准确的分析烧结矿的物相组成和化学成分对钢铁工业不断提高的质量要求和节能减排来说是至关重要的。

本文通过实验展示了Aeris金属版X射线衍射仪快速分析烧结矿生产过程中的工艺相关参数以及获得的典型结果。

01丨背景介绍

烧结矿是钢铁工业的重要原料。由于质量要求的提高以及降低能耗和减少碳排放的需要，快速准确地分析烧结矿的物相组成和化学成分是非常重要的。每吨铁矿石烧结矿的燃料消耗约为60千克焦炭。由于过程控制的改进，减少燃料的使用可以显著节约能源和成本。

X射线衍射（XRD）是分析烧结矿生产过程中工艺相关参数的一种快速、经济的方法。Aeris金属版是第一台专为钢铁生产过程控制而设计的台式X射线衍射仪。在本数据表中，我们展示了Fe2+（FeO）含量、碱度和物相组成分析的典型结果。

实验内容

为了展示Aeris金属版的性能，对烧结矿生产不同阶段的几个样品进行了分析。所提供的数据是用钴靶X射线测量的，钴靶X射线能产生高分辨率数据，特别适用于铁含量高的样品。每个样品的测量时间为5分钟，然后进行数据处理和评估。

结果与讨论

Aeris使用XRD，结合全自动Rietveld拟合和偏最小二乘法（PLSR）回归，分析了总共48个单独的烧结矿样品，其FeO值在5% 到9.3%之间，碱度（CaO/SiO2）在1.5到1.7之间。除了物相组成外，包括非晶含量、FeO含量和碱度也都可通过这5分钟的扫描数据来获得（图1）。

图1，铁烧结矿测量数据的XRD精修表征样品的全部物相

将衍射仪提供的值与独立测定的FeO（湿法化学）和碱度（X射线荧光）参考值进行比较，结果显示出非常好的一致性。即使是工艺参数的微小变化也可以识别出来，从而对烧结工艺进行非常有效的筛查（图2a）。

图2 (a)将通过XRD获得的FeO和碱度与独立参考值进行比较

通过对烧结矿样品进行50次单独测量并重复运行自动分析，测试仪器分析的重复性。结果表明，该分析稳定可靠，FeO和碱度的估计标准偏差（3σ）分别为0.168 wt.%和0.009（图2b）。

图2 (b)自动XRD分析程序的可重复性

结论

Conclusion

结果表明，Aeris金属版台式X射线衍射仪是快速测定烧结矿生产中FeO、碱度和其他工艺相关参数的可靠工具。准确测定物相组成（包括非晶态部分）和工艺参数有助于改进工艺，最终有助于降低能耗和二氧化碳排放。