GB/T 42345-2023 钒钛磁铁矿 矿物定量检测方法

　　ICS 77 . 140 . 01 CCS H 30

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 42345—2023

　　钒钛磁铁矿 矿物定量检测方法

　　vanad,um t,tan0magnet,te—Quant,tat,ve analys,s meth0d

　　2023-03-17 发布 2023-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 42345—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国钢铁工业协会提出 。

　　本文件由全国钒钛磁铁矿综合利用标准化技术委员会(SAC/TC579)归口 。

　　本文件起草单位:中国地质科学院矿产综合利用研究所 、攀西钒钛检验检测院 、攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 、广东省科学院资源利用与稀土开发研究所 。

　　本文件主要起草人:李潇雨 、史志新 、李波 、仲利 、朱志敏 、李子敬 、张裕书 、朱义 、罗贵玉 、陈超 、汪波 、王越 。

　　I

　　GB/T 42345—2023

　　钒钛磁铁矿 矿物定量检测方法

　　警示:使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验 。本文件并未指出所有可能的安全问题 。使用者有责任采取适当的安全和健康措施 , 并保证符合国家有关法规规定的条件 。

　　1 范围

　　本文件规定了钒钛磁铁矿矿物参数自动分析系统定量检测方法的一般要求 、样品采集与制备 、仪器准备和参数设置 、矿物含量测定 、数据处理等 。

　　本文件适用于利用矿物参数自动分析系统对钒钛磁铁矿矿物组分的定量检测 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 , 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件 , 其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　DZ/T 0130 . 2 地质矿产实验室测试质量管理规范 第 2 部分:岩石矿物分析试样制备

　　DZ/T 0130 . 9 地质矿产实验室测试质量管理规范 第 9 部分:岩石矿物样品鉴定

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　钒钛磁铁矿 vanadium titanomagnetite

　　以铁 、钛 、钒元素为主 , 共生或伴生铬 、钴 、镍 、镓 、航 、硫等有价元素的磁性矿石 。

　　[来源: GB/T 42346—2023 , 3 . 1] 3.2

　　钛磁铁矿 titanomagnetite

　　在固溶体分异作用下形成的由主晶磁铁矿和客晶钛铁矿 、钛铁晶石和镁铝尖晶石等组成的复合型矿物 。

　　3.3

　　钛铁矿 ilmenite

　　在固溶体分异作用下形成的由主晶钛铁矿和客晶钛磁铁矿 、镁铝尖晶石 、赤铁矿和镁钛矿组成的复合型矿物 。

　　4 一般要求

　　开展钒钛磁铁矿矿物定量检测时 , 应具备下列工作条件:

　　— 安装扫描电子显微镜和能谱仪等硬件 ;

　　— 搭载矿物参数自动定量分析软件组成的分析系统 。

　　1

　　GB/T 42345—2023

　　5 样品采集与制备

　　5 . 1 块状样品

　　按 DZ/T 0130 . 9 的要求进行块状样品采集 。

　　5 . 2 粉状样品

　　5 . 2 . 1 采集

　　采用缩分法从小于 2 mm 的选矿矿样或选矿碎磨矿样中采集粉状样品 。

　　5 . 2 . 2 制片

　　5 . 2 . 2 . 1 按 DZ/T 0130 . 2 的要求进行样品的制备 。

　　5 . 2 . 2 . 2 按四分法缩分样品 , 并根据粒度变化分级取样 , 取出样品全部磨制成砂光片 、砂薄片 。砂光片用于 5 . 3 的样品制备 , 砂薄片用于扫描电镜下矿物定量分析 。砂光片 、砂薄片应满足:

　　a) 矿物颗粒在片中分布均匀 ;

　　b) 无脱粒 、气泡和矿物偏析 ;

　　c) 无轻 、重 , 粗 、细矿物颗粒分层 ;

　　d) 无矿物颗粒粘连或团聚 。

　　5 . 3 样品制备

　　5 . 3 . 1 将块状样品或砂光片放入制样设备自带模具或特定模具中进行下列包埋处理:

　　a) 包埋剂宜选择环氧树脂 , 与对应的固化剂混合后进行冷镶嵌 ;

　　b) 包埋时应避免包裹气泡 ;

　　c) 包埋后的样品应进行常温固化或者加热固化 。

　　5 . 3 . 2 取出完全固化后的包埋样品 , 切割出观测面与对侧面 。

　　5 . 3 . 3 对切割出现观测面和对侧面相平行的样品进行二次包埋 , 并抛光处理 。观测面到样品托的厚度不宜超过 5 mm 。

　　5 . 3 . 4 对粒度不均匀 、矿物颗粒密度 、形状差异显著的砂光片样品 , 进行垂直观测面切割 , 将切割出现的两个对切面作为新的观测面进行包埋 、抛光处理;或将样品筛析分级后单独制样 , 筛析分级样品测定结果在数据显示软件中合并为样品测定结果 。

　　5 . 3 . 5 抛光后的样品 , 应选择镀导电膜 、粘贴导电胶带或者涂抹导电胶液等方式进行下列导电性处理操作:

　　a) 选择镀导电膜时 , 宜选择厚度为 10 nm~20 nm 的碳膜 ;

　　b) 选择粘贴导电胶带 、涂抹导电胶液时 , 不应覆盖观测面 。

　　6 仪器准备和参数设置

　　6 . 1 扫描电子显微镜参数设置

　　6 . 1 . 1 加速电压:加速电压选择 20 kv , 当样品粒度小于 38 μm 时 , 加速电压宜选择 15 kv 。

　　6 . 1 . 2 束流强度:调节束斑大小应保证每个 X 射线信号采集点有足够的信号量 , 束流强度值区间宜选择 2 nA~3 nA。

　　6 . 1 . 3 工作距离:调节样品台 z 轴 , 改变物镜极靴下表面与样品表面之间的距离 , 使能谱仪在当前电镜

　　2

　　GB/T 42345—2023

　　参数条件下,接收到的 X射线计数率最大,工作距离值区间宜选择 5 mm~12 mm。

　　6 . 1 . 4 聚焦:对电子束聚焦,使图像清晰。

　　6 . 1 . 5 像散调节:打开消像散器并进行调节,使图像不产生拉伸变形。

　　6 . 1 . 6 光阑调节:打开光阑控制器并进行调节,使光阑居中,图像不出现左右晃动。

　　6 . 1 . 7 亮度和衬度:调节亮度和衬度控制器,使图像亮暗和对比度适中,能够很好区分不同矿物。

　　6 . 1 . 8 单帧图像放大倍率:根据测量视域大小 、分析样品矿物颗粒的最小粒径,选择适宜放大倍率。

　　6 . 1 . 9 图像分辨率:图像分辨率宜选择 1 024× 768 像素。

　　6 . 2 能谱仪参数设置

　　6 . 2 . 1 加速电压:加速电压选择 20 kv,当样品粒度小于 38 μm 时,加速电压宜选择 15 kv。

　　6 . 2 . 2 计数率:计数率通道应高于能谱仪接收的计数率,死时间控制在 30%以内。

　　7 矿物含量测定

　　7 . 1 亮度和衬度调节

　　打开矿物参数自动定量分析系统的工具软件,根据采集的图像和测试结果,调节亮度和衬度控制器,使图像亮暗度 、对比度适中,能准确移除包埋剂背景,并区分出钒钛磁铁矿中不同的矿物。

　　注 : 调节过程中,注意区分复合型矿物中的主客晶矿物。

　　7 . 2 测量模式选择和测量参数读取

　　7 . 2 . 1 根据样品形式,选择块样模式(Block模式)或颗粒模式(Granulate模式)对矿物进行识别和定量分析。

　　7 . 2 . 2 设置与样品编号相一致的测量编号,添加样品,待电镜和能谱状态稳定后,调节放大倍数,保证每帧图中矿物颗粒约 200 颗,读取电镜和能谱数据并保存。

　　7 . 3 数据识别与-般矿物数据库

　　矿物参数自动定量分析系统加载有部分矿物数据库,钛磁铁矿 、钛铁矿等复合型目标矿物组成特殊无完全对应数据库时,检测人员应实测矿物后,添加数据到相对应的矿物数据库中。 在用定量分析系统对应的子程序完成数据采集,并与分析系统数据库进行匹配识别。 对不在数据库内的未知矿物能谱数据,应及时存入分析系统对应数据库中。

　　7 . 4 复合型矿物数据库

　　7 . 4 . 1 使用定量分析系统对应的子程序对与钛磁铁矿 、钛铁矿共生客晶矿物的含量 、粒度 、连生关系等测试数据进行分类和保存,保存报告示例参见附录 A。客晶矿物颗粒粒度小于矿物参数自动定量分析系统的检测下限时,则结合光学显微镜下矿物定量结果对客晶矿物含量校准。

　　7 . 4 . 2 利用定量分析系统对应子程序中的矿物修补功能将钛磁铁矿 、钛铁矿中各类客晶矿物合并入主晶矿物颗粒,导出并保存合并后的矿物定量检测数据,保存报告示例参见附录 B。根据测量情况,调整矿物修补参数,将最多的客晶矿物合并入主晶矿物颗粒。

　　7 . 4 . 3 将矿物定量分析检测结果与现有四川攀枝花-西昌地区 4 大矿区钛磁铁矿 、钛铁矿中矿物组分含量(参见附录 C)进行比对,校正 、补充 、完善钒钛磁铁矿各大矿区复合型矿物定量数据。

　　3

　　GB/T 42345—2023

　　8 数据处理

　　8 . 1 数据校准

　　8 . 1 . 1 用电子探针按下列要求对样品进行微区定量分析。

　　a) 测定内容包括样品中钛磁铁矿 、钛铁矿的主客晶矿物及其他矿物。

　　b) 每种矿物颗粒定量分析测定点不应少于 10 个 。对于元素含量变化较大的矿物,应增加测定点数。

　　8 . 1 . 2 将电子探针分析结果与矿物参数自动定量分析系统数据库数据进行比对,校准数据库中的测量数据。

　　8 . 2 允许差

　　测量矿物颗粒数量不小于 20 000 颗时,两次独立测试结果允许的相对误差应符合下列规定 :

　　a) 钛磁铁矿 、钛铁矿矿物相对体积分数(At%),10%

　　b) 钛磁铁矿 、钛铁矿矿物相对体积分数(At%),5%

　　c) 钛磁铁矿 、钛铁矿矿物相对体积分数(At%),1%

　　d) 钛磁铁矿 、钛铁矿矿物相对体积分数(At%),0 . 5%

　　e) 钛磁铁矿 、钛铁矿矿物相对体积分数(At%),0 . 1%

　　4

　　GB/T 42345—2023

　　附 录 A

　　(资料性)

　　钛磁铁矿 、钛铁矿主客晶矿物定量检测报告示例

　　A. 1 钛磁铁矿客晶矿物定量检测分析报告示例见表 A. 1 。

　　表 A. 1 钛磁铁矿客晶矿物定量检测分析报告示例

　　矿物名称

　　样品编号

　　钛铁晶石

　　钛铁矿

　　镁铝尖晶石

　　… …

　　A. 2 钛铁矿客晶矿物定量检测分析报告示例见表 A. 2 。

　　表 A. 2 钛铁矿客晶矿物定量检测分析报告示例

　　矿物名称

　　样品编号

　　钛磁铁矿

　　镁铝尖晶石

　　赤铁矿

　　镁钛矿

　　… …

　　5

　　GB/T 42345—2023

　　附 录 B

　　(资料性)

　　钛磁铁矿 、钛铁矿复合型矿物定量检测报告示例

　　表 B. 1 给出了钛磁铁矿 、钛铁矿复合型矿物定量检测分析报告示例 。

　　表 B. 1 钛磁铁矿 、钛铁矿复合型矿物定量检测分析报告示例

　　矿物名称

　　样品编号

　　钛磁铁矿

　　钛铁矿

　　黄铁矿

　　磁黄铁矿

　　… …

　　6

　　GB/T 42345—2023

　　附 录 C

　　(资料性)

　　四川攀枝花-西昌地区 4 大矿区钛磁铁矿 、钛铁矿中矿物组分含量

　　C. 1 四川攀枝花-西昌地区 4 大矿区钛磁铁矿中客晶矿物的种类见表 C. 1 。

　　表 C. 1 钛磁铁矿客晶矿物的种类

　　矿区

　　矿物名称

　　钛铁晶石

　　钛铁矿

　　镁铝尖晶石

　　板状片晶

　　片晶

　　片晶

　　粒状

　　攀枝花

　　主要

　　少量

　　微量

　　次要

　　中等

　　白马

　　微量

　　少量

　　主要

　　次要

　　中等

　　太和

　　中等

　　少量

　　主要

　　微量

　　次要

　　红格

　　微量

　　中等

　　主要

　　次要

　　少量

　　C. 2 四川攀枝花-西昌地区 4 大矿区钛磁铁矿中客晶矿物的质量分数见表 C. 2 。

　　表 C. 2 钛磁铁矿中客晶矿物的质量分数

　　%

　　矿区

　　矿石品级

　　Fe1

　　Fe2

　　Fe3

　　攀枝花

　　45

　　42

　　36

　　白马

　　—

　　32

　　28

　　太和

　　42

　　37

　　32

　　红格

　　—

　　38

　　30

　　C. 3 四川攀枝花-西昌地区 4 大矿区钛铁矿主要成分质量分数见表 C. 3 。

　　表 C. 3 钛铁矿主要成分质量分数

　　%

　　成分

　　矿区

　　攀枝花

　　白马

　　太和

　　红格

　　Tio2

　　51 . 41

　　51 . 14

　　51 . 68

　　51 . 20

　　Feo

　　35 . 50

　　38 . 39

　　37 . 92

　　38 . 54

　　Fe2 o3

　　6 . 68

　　4 . 94

　　5 . 15

　　4 . 14

　　Mgo

　　4 . 63

　　2 . 89

　　3 . 54

　　3 . 94

　　Mno

　　0 . 57

　　0 . 79

　　0 . 62

　　0 . 80

　　Cao

　　0 . 24

　　0 . 34

　　0 . 54

　　0 . 27

　　Al2 o3

　　0 . 53

　　0 . 54

　　0 . 30

　　0 . 31

　　TFe

　　32 . 27

　　33 . 30

　　33 . 08

　　32 . 85

　　S

　　0 . 01

　　0 . 09

　　0 . 018

　　0 . 033

　　Cr2 o3

　　0 . 01

　　0 . 004

　　0 . 002

　　0 . 027

　　7

　　GB/T 42345—2023

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 13908 固体矿产地质勘查规范总则

　　[2] GB/T 15074 电子探针定量分析方法通则

　　[3] GB/T 17359 微束分析 能谱法定量分析

　　[4] GB/T 17366 矿物岩石的电子探针分析试样的制备方法

　　[5] GB/T 17766 固体矿产资源储量分类

　　[6] GB/T 42346—2023 钒钛磁铁矿综合利用 术语和定义

　　[7] DZ/T 0275 . 1 岩矿鉴定技术规范 第 1 部分:总则及一般规定

　　[8] DZ/T 0275 . 2 岩矿鉴定技术规范 第 2 部分:岩石薄片制样

　　[9] DZ/T 0275 . 3 岩矿鉴定技术规范 第 3 部分:矿石光片制样

　　[10] DZ/T 0275 . 4 岩矿鉴定技术规范 第 4 部分:岩石薄片鉴定

　　[11] DZ/T 0275 . 5 岩矿鉴定技术规范 第 5 部分:矿石光片鉴定

　　[12] 吴本羡 , 孟长春 . 攀枝花钒钛磁铁矿工艺矿物学[M] . 成都:四川科学技术出版社 , 1998 .

　　[13] 李波 , 梁冬云 . 自动矿物分析系统的统计误差分析[J] . 矿冶 , 2018 , 27(4) : 120-123 .

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