Analyse des éléments communs dans le minerai de fer

Analyse des éléments communs dans le minerai de fer

Avec le développement économique et l'amélioration continue du niveau de vie, l'acier est devenu une ressource indispensable au développement national. La production d'acier dans la sidérurgie constitue l'étape principale d'une utilisation rationnelle des matériaux. Tous les aspects de la vie quotidienne nécessitent une attention particulière aux matériaux de construction et à certains matériaux fonctionnels. Le développement de divers secteurs industriels en Chine, tels que les transports, l'énergie et bien d'autres, accorde une grande importance à l'acier. La demande d'acier sur le marché intérieur ne cesse de croître avec la croissance économique du pays. Cependant, la teneur de certains éléments dans l'acier dépasse les normes nationales. Par conséquent, le contrôle de la teneur en divers éléments dans le minerai de fer est devenu un maillon essentiel du commerce international. Ainsi, l'utilisation de méthodes d'inspection rapides et sûres est un objectif commun aux inspecteurs du minerai de fer.

État actuel des tests d'éléments communs dans le minerai de fer dans mon pays

Dans mon pays, la plupart des laboratoires d'analyse de minerai de fer utilisent la méthode de réduction au trichlorure de titane pour déterminer la teneur en fer élémentaire. Cette méthode, dite chimique, permet non seulement de détecter les éléments constitutifs du minerai de fer, mais aussi d'en déterminer la teneur en silicium, calcium, manganèse et autres éléments grâce à la spectrométrie de fluorescence X à dispersion de longueur d'onde. Cette méthode de détection simultanée de plusieurs éléments est appelée spectrométrie de fluorescence X. Elle permet également de déterminer la teneur totale en fer. Son principal avantage réside dans l'obtention, pour chaque analyse, de deux mesures de teneur en fer, dont les différences, même minimes, peuvent être significatives. Le choix de la méthode d'analyse doit être adapté au type de minerai de fer, car dans mon pays, la méthode chimique est la plus courante et joue un rôle prépondérant. Ce choix repose en grande partie sur les caractéristiques structurales du minerai de fer, garantissant ainsi une approche rationnelle et scientifique. La répartition du minerai de fer en Chine est relativement dispersée et les capacités de stockage sont relativement faibles. Sa qualité est variable selon les régions. Il existe de nombreuses différences avec le minerai de fer étranger. Ce dernier est réparti de manière très concentrée, bénéficie de capacités de stockage relativement importantes et sa qualité est beaucoup plus stable qu'en Chine.

Avec le développement continu de notre économie, les progrès technologiques des laboratoires d'analyse et l'expansion constante de leurs services de communication ont considérablement augmenté le volume d'activité des analyses, leur permettant ainsi de disposer de ressources suffisantes. Les laboratoires de notre pays doivent désormais traiter plusieurs milliers de lots par jour, ce qui a considérablement enrichi leurs données. Face à l'augmentation constante des analyses de minerai de fer, les échantillons doivent être séchés avant chaque analyse chimique. Chaque étape de séchage nécessite une intervention manuelle. Tout au long du processus, le personnel est pleinement mobilisé pour optimiser chaque étape. Si cette activité se prolonge, le personnel ne bénéficie pas d'un repos suffisant et se retrouve en état de surcharge, ce qui risque d'entraîner une baisse de la qualité du travail. Des problèmes ponctuels peuvent alors survenir lors des analyses. Par ailleurs, le processus d'analyse génère une forte consommation d'eau et d'électricité, ainsi que l'utilisation de certains produits chimiques, ce qui a un impact environnemental non négligeable. De plus, le traitement des gaz d'échappement et des eaux usées est insuffisant. Il est donc primordial d'améliorer l'efficacité de la détection afin d'accroître la précision des données recueillies. Nos laboratoires analysent le minerai de fer depuis de nombreuses années et ont acquis une vaste expérience ainsi qu'une importante quantité de données. Ces données reposent sur des méthodes chimiques et la spectroscopie de fluorescence X. L'analyse de ces données permet de détecter la fluorescence X. La spectroscopie est une méthode récente qui peut remplacer les méthodes chimiques. Elle présente l'avantage de permettre des économies considérables de main-d'œuvre et de ressources financières, tout en réduisant la pollution environnementale.

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Principe et étapes de l'inspection par fluorescence X

Le principe de la spectroscopie de fluorescence X consiste à préparer un échantillon en utilisant du tétraborate de lithium anhydre comme fondant, du nitrate de lithium comme oxydant et du bromure de potassium comme agent de démoulage. On mesure ensuite l'intensité du spectre de fluorescence X du fer afin d'établir une relation quantitative entre la teneur en fer et celle du minerai.

Les réactifs et instruments utilisés pour l'expérience de spectroscopie de fluorescence X sont : eau distillée, acide chlorhydrique, tétraborate de lithium anhydre, nitrate de lithium, bromure de potassium et gaz. L'instrument utilisé est un spectromètre de fluorescence X.

Les principales étapes de la détection par fluorescence X :

On utilise du tétraborate de lithium anhydre comme fondant, du carbonate de lithium comme oxydant et du bromure de potassium comme agent de démoulage. Plusieurs solutions sont mélangées pour permettre une réaction complète.

■ Avant de tester le minerai de fer, les échantillons doivent être pesés, fondus et coulés pour fabriquer des éprouvettes standard.

■ Une fois l’échantillon de minerai de fer préparé, il est analysé par spectroscopie de fluorescence X.

Pour traiter les données obtenues, on prélève généralement un échantillon standard que l'on place sur le spectromètre de fluorescence X. On répète le test plusieurs fois, puis on enregistre les données. La préparation d'un échantillon standard ne nécessite qu'une certaine quantité de tétraborate de lithium anhydre, de nitrate de lithium et de bromure de potassium.

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Principes et procédures d'essais chimiques

Le principe de la détection chimique repose sur la décomposition ou l'acidification de l'échantillon standard par un acide, suivie de la réduction totale du fer par le chlorure stanneux. La dernière fraction de fer résiduel est ensuite réduite par le trichlorure de titane. L'agent réducteur restant est oxydé par une solution de dichromate de potassium, et le fer réduit est titré. Enfin, la solution de dichromate de potassium consommée par l'échantillon standard est utilisée. On calcule ainsi la teneur totale en fer de l'échantillon.

Les réactifs et matériaux utilisés pour la détection sont : réactifs, acide chlorhydrique, acide sulfurique, acide phosphorique, acide borique, acide fluorhydrique, pyrosulfate de potassium, hydroxyde de sodium, peroxyde de sodium, etc. Instruments et équipements : creuset en corindon, creuset en platine, burette, balance, etc.

Les principales étapes de la détection chimique :

■ Mélanger plusieurs solutions, notamment une solution de chlorure stanneux, une solution de trichlorure de titane et une solution étalon de dichromate de potassium. Laisser la réaction se dérouler complètement.

■ Utiliser un acide ou une base pour décomposer complètement l'échantillon standard.

■ Titrer l’échantillon standard décomposé avec une solution de dichromate de potassium.

■ Pour traiter les données générées, deux solutions d'échantillons standard et une solution témoin doivent être préparées au cours de l'expérience.

Conclusion

Dans de nombreux pays, la spectrométrie de fluorescence X est la méthode la plus couramment utilisée pour la détection des éléments dans le minerai de fer. Cette méthode repose principalement sur l'analyse de son principe et l'amélioration continue des méthodes existantes afin de garantir des résultats précis. Lors de l'évaluation, on utilise généralement une très petite quantité de solution standard pour une appréciation raisonnable de la méthode. Cependant, le minerai de fer utilisé en laboratoire étant très différent de celui de l'échantillon standard (forme, composition chimique, etc.), la spectrométrie de fluorescence X manque de précision. L'amélioration de la précision est obtenue en triant et en analysant statistiquement un grand nombre de données recueillies lors de la détection du minerai de fer par des méthodes chimiques et par spectrométrie de fluorescence X, puis en comparant les résultats des deux méthodes. La mise en évidence d'une corrélation entre les deux méthodes permet de réduire considérablement les ressources humaines et financières investies dans l'analyse. Elle contribue également à réduire la pollution environnementale, à améliorer le confort de vie et à générer des retombées économiques positives pour l'industrie sidérurgique nationale.

Shandong Hengbiao Inspection and Testing Co., Ltd.Cet organisme d'essais, accrédité C (double qualification), a obtenu l'accréditation des organismes d'inspection et d'essais ainsi que celle du Service national d'accréditation chinois pour l'évaluation de la conformité. Il emploie 25 techniciens d'inspection et d'essais qualifiés, dont 10 ingénieurs et techniciens de laboratoire de haut niveau. Plateforme de services publics, il propose des services d'inspection et d'essais, de conseil en technologies de l'information, de formation et autres services destinés aux industries de la chaîne de valeur minière et métallurgique. L'organisme opère conformément au Code d'accréditation des laboratoires d'essais et d'étalonnage. Ses installations comprennent des salles d'analyse chimique, d'analyse instrumentale, d'essais de matériaux et d'essais de performances physiques. Il dispose de plus de 100 instruments d'essais majeurs et d'équipements associés, tels que des spectromètres de fluorescence X, des spectromètres d'absorption atomique et des ICP, des analyseurs de carbone et de soufre, des spectrophotomètres, des spectromètres à lecture directe, des machines d'essais de choc et des machines d'essais universelles de marque Thermo Fisher (États-Unis).

La gamme de détection comprend l'analyse chimique des minéraux non métalliques (quartz, feldspath, kaolin, mica, fluorite, etc.) et métalliques (fer, manganèse, chrome, titane, vanadium, molybdène, plomb, zinc, or, terres rares, etc.). Elle inclut également l'analyse de la composition et des propriétés physiques de l'acier inoxydable, de l'acier au carbone, du cuivre, de l'aluminium et d'autres matériaux métalliques.

L'entreprise adhère aux principes de « gestion systématique, compétences basées sur une plateforme, exploitation efficace et services professionnels », cible les besoins potentiels de ses clients et de la société, place la satisfaction client au cœur de sa mission et s'engage à fournir à ses clients des services techniques fiables et précis.