利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法
2023-04-27 04:55:11
利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法
【專利摘要】本發明涉及利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，步驟如下：1、稱取試樣，採用鹽酸溶樣法溶解樣品，製備成分析溶液；2、將製備好溶液引入電感耦合等離子體質譜儀中測量設定的同位素比值，並將數據存入同位素示蹤資料庫，設定的待測同位素包括Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206；3、將上述同位素比值數據與進口國別鐵礦同位素進行比較，完全符合的即可確認該樣品的產地，應用本鑑定方法能判斷出產地為澳大利亞、巴西、印度的鐵礦，方法提供了應用數學方法與大型分析儀器聯用的方法，從而保證了檢驗檢疫及海關對鐵礦產品原產地鑑別的工作需要。
【專利說明】利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及進口鐵礦原產地的鑑別方法，尤其涉及一種，利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，利用數學統計方法對應用電感耦合等離子體質譜儀法測量的大量進口鐵礦同位素示蹤數據進行分析，確定鑑別其產地的最關鍵的幾個同位素示蹤含量，並以此為基礎建立同位素示蹤資料庫，應用於檢驗檢疫系統、科研單位、大專院校、檢測中心及相應生產廠等部門對進口鐵礦產地進行鑑別。
【背景技術】
[0002]同位素(Isotopes)是具有相同原子序數(即質子數相同，因而在元素周期表中的位置相同)，但質量數不同，亦即中子數不同的一組核素。具有相同質子數，不同中子數(或不同質量數)同一元素的不同核素互為同位素。大多數天然元素都存在幾種穩定的同位素。由於等離子體質譜儀測定的是原子質量數，可以直接檢測大多數元素的同位素。
[0003]鐵礦作為鋼鐵生產的主要原料，在國民經濟中佔有重要地位。自改革開放以來中國的經濟快速發展，鋼鐵需求逐年增加，隨著鋼鐵工業快速發展，我國的鐵礦石產量遠遠無法滿足鋼鐵工業需求，2004年我國鋼產量27280萬噸，生鐵25185萬噸，鐵礦石31010萬噸，鐵礦石自給率下降到50%。國內鐵礦石生產能力的增長不能滿足鋼鐵工業生產的需要，缺口呈擴大趨勢。2005年中國成為世界鐵礦石第一進口大國。因此進口鐵礦量自1997年開始逐漸增加，2006年至2008年進口量呈爆炸性增加，鐵礦價格也從最初100元/噸增至1000元/噸。進口鐵礦已經成為我國重要的戰略資源類工業原料之一，我國鋼產量的強勁增長直接帶動了鐵礦砂需求不斷攀升。進口鐵礦石品位高，雜質含量低為我國鋼鐵企業帶來了顯著的效益，在很大程度上緩解了國內鐵礦石貧乏的壓力。從中國礦石資源的實際出發，進口鐵礦石是我國鋼鐵工業發展的長期戰略選擇。
[0004]中國進口鐵礦砂的主要國家有澳大利亞、巴西、印度、俄羅斯、烏克蘭、哈薩克斯坦、加拿大、南非等國。我國鋼產量的強勁增長直接帶動了鐵礦砂需求不斷攀升，進口鐵礦石價格持續上漲的同時，質量卻難以得到保障。而對中國迅速增長的市場需求，礦石資源供應相對緊張，國外主要供貨商對鐵礦石的大幅提價造成了鐵礦石國際市場秩序紊亂，一部分鐵礦供應商採取了降低品質、以次充好的做法，甚至出現假冒印度、澳大利亞、巴西等國家鐵礦以擴大出口規模，謀求更大利益。對於鋼鐵企業來說，由於不同國家的鐵礦品質、應用不盡相同，以此為原料煉製鋼鐵需要不同的混料配比。對於檢驗檢疫及海關來說，了解進口鐵礦產地除了涉及原產地證書外，還與鐵礦品質有著重要的關聯，印度、澳大利亞、巴西等國家鐵礦質量相對穩定，其它國家就需要重點的關注，因此對於進口鐵礦產地的鑑別就極為重要。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是為根據實際需要足，提供一種利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，通過數據進行分析、建立最終的進口鐵礦同位素示蹤鑑別資料庫，利用進口鐵礦同位素示蹤鑑別資料庫較好的解決該問題，並且隨著數據的不斷積累，該資料庫還可繼續豐富，具有很好的拓展性。
[0006]本發明是通過這樣的技術方案實現的:
利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，其特徵在於:包括如下步驟:
(1)、稱取質量為0.1g?0.3g的鐵礦石樣品作為試樣，採用鹽酸溶樣法溶解進口鐵礦石樣品，除了矽酸鹽外大部分元素均可溶出，根據分析技術特點，不需要全部元素完全溶出即可分析，製備成樣品分析溶液；
(2)、將製備好的樣品分析溶液引入電感耦合等離子體質譜儀中測量設定的待測元素同位素比值，並將數據存入同位素示蹤資料庫，設定的待測同位素包括Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206 ；
(3)、以主要鐵礦進口國澳大利亞、巴西、印度的進口鐵礦石同位素比值測試數據為基礎，建立進口鐵礦石同位素示蹤資料庫；
(4)、利用逐步判別法對進口鐵礦同位素示蹤資料庫進行分析，建立進口鐵礦同位素示蹤的「數字全息圖」，並分析這些檢測同位素比值影響進口鐵礦產地鑑別的程度，確定其中對鑑別最有影響的同位素，包括:Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206 ；並最終建立起一套實用的同位素示蹤鑑別資料庫，通過該資料庫對鐵礦進口國別進行有效的鑑別；
(5)、用已知產地的鐵礦樣品，進行鐵礦同位素變量分析，然後利用同位素示蹤鑑別資料庫進行鑑別，將鐵礦同位素變量代入採用非參數判別方法建立的鑑別模型，對同位素示蹤鑑別資料庫可信度進行檢驗，經可信度檢驗，進入鑑別模型中的鐵礦同位素變量包括:Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206八個指標；這8個指標構成判別指標集合，根據礦物該8個指標就可初步斷定其原產國。
[0007]本發明的有益效果是:根據實際需要足，提供一種利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，通過數據進行分析、建立最終的進口鐵礦同位素示蹤鑑別資料庫，利用進口鐵礦同位素示蹤鑑別資料庫較好的解決該問題，並且隨著數據的不斷積累，該資料庫還可繼續豐富，具有很好的拓展性。
【具體實施方式】
[0008]為了更清楚的理解本發明，結合實施例詳細描述本發明:
應用與發展:本發明應用現代化大型分析儀器電感耦合等離子體質譜儀對31個天津港主要鐵礦進口國樣品監測數據通過科學分析，尋找出鐵礦中各種元素同位素比值與鐵礦產地間的關係，利用統計方法建立鐵礦的礦物組分含量的「數字全息圖」，並分析這些項目影響該屬性的程度，最終建立起一個實用模型，通過該模型對部分進口鐵礦產地進行有效的鑑別。由於澳大利亞、巴西、印度礦佔了進口鐵礦的90%以上，所以主要對這3個國家的鐵礦進行分析研究。
[0009]1、樣品製備方法
將收集到的31份進口鐵礦樣品按下面方法進行處理。稱取0.1g樣品於10mL鋼鐵量瓶中，加入20mL濃鹽酸，放置於電熱板上，調溫到150攝氏度溶解樣品40分鐘，冷卻後定容，幹過濾溶液製備成待測溶液。
[0010]2、主要同位素比值分析方法將(I)中製備好的樣品分析溶液引入電感耦合等離子體質譜儀中測量設定的待測元素同位素比值，對測定結果進行評估分析。對31份樣品全部分析後，匯總檢測結果建立主要進口國別鐵礦同位素比值分布資料庫見表1表1主要進口國別鐵礦同位素比值分布表
【權利要求】
1.利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，其特徵在於:包括如下步驟: (1)、稱取質量為0.1g?0.3g的鐵礦石樣品作為試樣，採用鹽酸溶樣法溶解進口鐵礦石樣品，除了矽酸鹽外大部分元素均可溶出，根據分析技術特點，不需要全部元素完全溶出即可分析，製備成樣品分析溶液； (2)、將製備好的樣品分析溶液引入電感耦合等離子體質譜儀中測量設定的待測元素同位素比值，並將數據存入同位素示蹤資料庫，設定的待測同位素包括Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206 ； (3)、以主要鐵礦進口國澳大利亞、巴西、印度的進口鐵礦石同位素比值測試數據為基礎，建立進口鐵礦石同位素示蹤資料庫； (4)、利用逐步判別法對進口鐵礦同位素示蹤資料庫進行分析，建立進口鐵礦同位素示蹤的「數字全息圖」，並分析這些檢測同位素比值影響進口鐵礦產地鑑別的程度，確定其中對鑑別最有影響的同位素，包括:Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206 ；並最終建立起一套實用的同位素示蹤鑑別資料庫，通過該資料庫對鐵礦進口國別進行有效的鑑別； (5)、用已知產地的鐵礦樣品，進行鐵礦同位素變量分析，然後利用同位素示蹤鑑別資料庫進行鑑別，將鐵礦同位素變量代入採用非參數判別方法建立的鑑別模型，對同位素示蹤鑑別資料庫可信度進行檢驗，經可信度檢驗，進入鑑別模型中的鐵礦同位素變量包括:Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206八個指標；這8個指標構成判別指標集合，根據礦物該8個指標就可初步斷定其原產國。
2.如權利要求1所述利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，其特徵在於:步驟I)中樣品製備個過程為:將收集到的多份進口鐵礦樣品按下面方法進行處理，在每份進口鐵礦樣品中稱取0.1g樣品於10mL鋼鐵量瓶中，加入20mL濃鹽酸,放置於電熱板上，調溫到150攝氏度溶解樣品40分鐘，冷卻後定容，幹過濾溶液製備成成樣品分析溶液。
3.如權利要求1所述利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，其特徵在於:步驟4)利用逐步判別法對進口鐵礦同位素示蹤資料庫進行分析過程，中，通過檢測同位素比值，鑑別最有影響的同位素的方法為:採用數理統計學中逐步法(St印wise)來判斷鐵礦品質檢測結果中哪些項目可用於國別的判斷，運用SAS/STAT軟體來實現這個過程，鐵礦同位素變量的篩選過程基於F檢驗。
4.將篩選出的鐵礦同位素變量代入進入步驟5)代入鑑別模型，看其對於模型的R2值的影響程度； 當鐵礦同位素變量代入模型後，應用數理統計中的多元檢驗方法Wilks』 Lambda和Pillai's Trace進行分析，如F檢驗的數值小於0.001，即將該變量標選入模型中； 經上述步驟統計分析後Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206八個指標通過最後的F檢驗，進入了鑑別模型模型，這八個指標構成判別指標集合，根據礦物該8個指標就可初步斷定其原產國。
5.如權利要求1所述利用同位素示蹤法分析鑑別進口鐵礦國別的方法，其特徵在於:步驟5)中對同位素示蹤鑑別資料庫可信度進行檢驗:採用非參數判別方法來建立鑑別模型，對於此數據樣本最優化的距離定義是平方距離函數計算變量X、Y的距離； 計算公式為:D C (X, Y)2 = (X — Yy Cov-1CX — Y) 式中: D:距離； X:樣本一； Y:樣本二 ； COV:協方差； 基於上述距離和模型，對已知產地鐵礦石進行鑑別為何種產地即可知是否會出現誤判從而得到同位素示蹤鑑別資料庫的可信度。
【文檔編號】G01N27/62GK104181222SQ201410485453
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】王昊雲, 宋義, 谷松海, 李權斌, 王虹, 胡德新, 李異, 王振坤, 蘇明躍 申請人:天津出入境檢驗檢疫局化礦金屬材料檢測中心