《利用XRD-XRF進行鐵礦石礦物定量與表征方法的基礎研究》是依託北京科技大學，由郭興敏擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用XRD-XRF進行鐵礦石礦物定量與表征方法的基礎研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：郭興敏
- 項目類別：聯合基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵礦石,它是煉鐵的一種主要原料，其礦物組成及形態決定著鐵礦石的冶金性能，直接影響著生鐵產量、質量、能耗乃至CO2排放。特別是，對於年產生鐵過七億噸的大國，更不容忽視。但是，到目前為止還沒有一種適宜的礦物定量與表征方法，嚴重製約了鐵礦資源的最佳化利用以及相關的科學研究。本項目，擬開展X射線衍射（XRD）-X射線螢光（XRF）法對鐵礦石礦物定量與表征的研究，建立一種快速、準確的檢測方法。作為基礎，開展固溶體礦物和玻璃相結構的研究，填補冶金礦物學相關基礎數據的不足；在方法上，解決XRD法中存在的擇優取向、非晶質影響和重疊衍射峰分離以及XRF法中存在的晶質結構對螢光強度的影響等關鍵共性問題，提高方法的準確性和普適性；結合Rietveld結構精修和礦物結晶學研究，拓展方法的新功能。相信這項研究，將為最佳化冶金工藝、深入科學研究奉現出一種強有力技術，同時也會促進冶金礦物學理論發展。
結題摘要
礦物是鐵礦石保持化學性質的基本單元，礦物含量決定著鐵礦石的冶金性能。但目前為止礦物定量還不能進入鐵礦石常規分析，是一件遺憾的事。儘管，採用了化學分析來替代它，間接判斷礦物含量變化，有很大的不確定性。雖然，嘗試過鏡下礦物直接定量法，通過試樣斷面切割、研磨和顯微鏡下觀察，依據色差與面積來識別計算礦物含量。但是，鐵礦粉燒結以固體碳為燃料，料層內溫度和氣氛不同導致礦物分布差異較大，統計要有足夠多的取樣，時間長；用色差識別細小礦物難度大，特別是有些礦物色差相同或相近，誤差也大。本項目，提出鐵礦石粉末XRD-XRF礦物定量方法，通過粉末混勻消除料層內礦物分布差異，依據X射線特徵強度進行礦物定量，以解決前者的“先天不足”。 這項研究，燒結實驗結合TG-DSC、XRD、XRF、XAS、XPS和SEM等方法，完成了兩個方面創新性工作。技術層面上，獲得了適宜的XRD和XRF制樣條件，解決了XRD和XRF儀器初態和功率波動帶來的困擾，實現了多種礦物重疊峰分離，避免了擇優取向給XRD強度計算上的麻煩，構建起礦物定量資料庫，以C#語言軟體為媒介整合成一種可視化、操作簡單的XRD-XRF礦物定量方法，定量精度和檢測時間均好於現有的礦物定量法。科學層面上，提出了XRD、XRF強度與粉體粒度、密實度的關係，為XRD和XRF制樣提供了理論依據；揭示了SFC和CFA生成機理和SFC精細晶體結構，弄清了多元鐵酸鈣SFCA生成時Al2O3和SiO2的競爭機制；明確了MgO促進赤鐵礦向磁鐵礦轉化和抑制鐵酸鈣結晶的根本原因；驗證了多元鐵酸鈣中CaO/Fe2O3降低有利於熔體結晶形成針狀鐵酸鈣。在礦物還原性能上，揭示了含鋁赤鐵礦低溫還原粉化機理及導致含鋁多元鐵酸鈣還原性能變化的關鍵因素。項目完成期間，發表相關學術論文43篇，其中會議論文13篇；授權發明專利6項；培養博士、碩士23名；兩名年青副教授晉升為教授、1名年青教授獲得國家自然科學基金優秀青年基金資助。
