高周波赤外線炭素硫黄分析装置による銅精鉱中の硫黄含有量の測定

銅精鉱の化学組成は、主に銅、鉄、硫黄、ケイ素などの元素に加え、ヒ素、水銀、鉛、フッ素、アルミニウムなどの不純物で構成されています。銅精鉱中の硫黄含有量は通常10%から40%の範囲です。銅精鉱の製錬工程では、銅精鉱中の硫黄が反応して二酸化硫黄が生成され、これは排ガス酸生成によって工業用硫酸を生成するために使用されます。したがって、銅精鉱中の硫黄含有量を銅精鉱の製錬工程で迅速かつ正確に測定することは、実際の生産を導き、銅精鉱プロセスの生産、資源の保全、環境保護、そして銅精鉱の回収率の向上に役立つデータを提供します。

硫黄含有量は銅精鉱の技術指標です。現在、銅精鉱の化学分析法では、重量法と燃焼滴定法が硫黄含有量の測定に広く用いられていますが、分析プロセスが煩雑で、操作時間が長いなどの課題があります。また、鉱石中の硫黄含有量の測定法としては、蛍光X線分析法、誘導結合プラズマ発光分析法、高周波赤外線炭素硫黄分析吸光法などがあります。蛍光X線分析法は、試料のマトリックス、形態、含有量に対する要求が高く、標準曲線の作成が困難です。一方、誘導結合プラズマ発光分析法は、試料の前処理、マトリックス干渉の除去などの手順が必要であり、操作プロセスが複雑です。高周波赤外線炭素硫黄分析装置は、固体を直接サンプリングし、高温燃焼により試料を分解し、赤外線吸収法により試料中の特定の硫黄含有量を検出します。この方法は、操作が簡単で、精度、速度、高感度を特徴としており、様々な鉱産物中の硫黄含有量の測定に広く応用されています。

実験セクション

1. 装置および試薬

実験に使用した機器は、高周波赤外線炭素硫黄分析装置（高硫黄検出セルと低硫黄検出セルを装備）、分析天秤（0.1 ミリグラム）、専用の炭素硫黄るつぼです。

実験に使用した試薬は、酸素（純度99.9％）、純鉄（粒径<1.25mm、C含有量<0.0005％、S含有量<0.0005％）、タングステンフラックス（粒径0.42mm（40メッシュ）、C含有量<0.0005％、S含有量<0.0005％）である。

2. 実験方法

処理後、サンプルは105℃で乾燥され、密封されます。

銅精鉱の標準サンプルを1つ選び、0.050～0.0gの重さを量ります。るつぼに0.70gのサンプルを入れ、サンプルの質量を正確に入力し、サンプルの表面を約0.4gの鉄粉で均一に覆い、さらに1.5～2.0gのタングステンフラックスを加えます。るつぼを高周波赤外線炭素硫黄分析装置にセットし、対応する分析チャンネルを選択して測定を進めます。標準サンプルの測定値と標準値に基づいて校正を行います。測定値が不確かさの要件を満たしたら、この操作を繰り返してサンプルを測定します。

機器の動作パラメータ

純鉄は優れたフラックスです。1gの純鉄を完全燃焼させると、スラグ温度は5505℃まで上昇します。さらに、鉄粉を添加することで試料の電磁誘導能力が向上し、高周波誘導燃焼が容易になります。添加する鉄粉の量は試料重量の6～10倍であるため、ほとんどの試料のマトリックス効果は鉄の背景に統合され、異なる試料マトリックスが測定結果に与える影響を効果的に排除します。

純鉄の添加量に関する実験を行うために、銅精鉱標準物質を選定した。タングステンフラックスの添加量は1.7gに固定し、試料重量は0.07gとした。実験では、異なる質量の純鉄フラックスを添加し、試料中の硫黄含有量の変化を観察した。