電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定錫精礦中鋅、銅、鐵、鉛、鎘、硫、錳、鎢八種雜質(zhì)元素含量

王 龍

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734000）

關(guān)于八種雜質(zhì)的處理一直是專業(yè)領(lǐng)域非常關(guān)注的事情，尤其是在錫精礦中含有過多的雜質(zhì)，可能會對環(huán)境，對人體帶來一定的傷害。目前國內(nèi)所采用的凈化方式源自于國外，但是通過國內(nèi)的相關(guān)專家進(jìn)行改造之后，目前針對凈化八種雜質(zhì)除磷出單工藝已經(jīng)有較好的效果，目前想要將其工藝不斷的優(yōu)化以及改善，還要考慮其影響因素，同時(shí)也要考慮生活八種雜質(zhì)。在處理中的適應(yīng)性。脫除雜質(zhì)顧名思義就是脫去磷成分，凈化煙氣排放過程，減少有害氣體的排放減少大氣污染，保護(hù)環(huán)境。脫除雜質(zhì)方法有很多種，一般有過濾脫除雜質(zhì)、燃燒過程中脫除雜質(zhì)、燃燒后脫除雜質(zhì)等三種。錫礦石是難分解的礦物，共生與伴生元素多，其中的錫鎢鉬在單一鹽酸溶液中易沉淀，準(zhǔn)確測定錫礦石中的主次量元素一直是分析技術(shù)難點(diǎn)。本文以過氧化鈉為熔劑，高溫熔融樣品，在酒石酸-鹽酸-雙氧水體系中進(jìn)行酸化，選用該礦種中僅含有少量的鈷作為內(nèi)標(biāo)，建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜同時(shí)測定錫礦石中錫鎢鉬銅鉛鋅的分析方法。方法線性范圍為0.00～40.0mg/L；方法檢出限為錫10mg/kg，鎢30mg/kg，鉬3.3mg/kg，銅12mg/kg，鉛15mg/kg，鋅40mg/kg；方法精密度(n=9)小于5.0%，實(shí)際樣品的測定值與傳統(tǒng)化學(xué)方法及國家標(biāo)準(zhǔn)方法的測定值吻合較好。本方法采用過氧化鈉堿熔錫礦石，溶樣徹底，并省去了氫氟酸揮發(fā)硅的蒸酸過程，節(jié)約了樣品處理時(shí)間；采用酒石酸-雙氧水-鹽酸體系溶解熔融物，有利于溶液中的錫鎢鉬形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，避免了單純鹽酸體系下產(chǎn)生鎢酸、鉬酸和錫酸沉淀導(dǎo)致測定結(jié)果偏低的問題。

1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀誘導(dǎo)光催化

目前市面上的大多數(shù)電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定方式、設(shè)備生產(chǎn)以及建設(shè)組裝主要由吉林省、汨羅市、黑龍江省的三家公司負(fù)責(zé)。這一系統(tǒng)主要采用鈉-鈣雙堿工藝，裝置的使用率均可接近100%，大大提高了電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定方式排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀設(shè)備主要問題分析

我國錫礦資源儲量較為豐富，在世界錫工業(yè)中舉足輕重1錫礦石具有工業(yè)價(jià)值高、品位變化大、共生與伴生元素多等特點(diǎn)2-）。錫礦石的伴生及共生元素最普遍的有鎢、鉬、銅、鉛、鋅，相應(yīng)綜合評價(jià)參考指標(biāo)分別為0.02%、0.02%、0.2%、0.5%、0.8%，利用現(xiàn)代分析技術(shù)準(zhǔn)確快速測定錫和伴生元素的含量對礦產(chǎn)的綜合利用具有十分重要的意義。目前，對于錫礦石中含量范圍為x%～xx%鎢鉬銅鉛鋅的測定一般采用滴定法和重量法5-0.0x%～0.x%的錫鎢鉬采用光度法0，0.00x%～x%低含量的銅鉛鋅采用原子吸收光譜法。傳統(tǒng)的分析方法操作繁瑣、耗時(shí)，難以滿足日常生產(chǎn)中快速檢測的要求。利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(CP-AES)測定礦石中鎢錫鉬已有報(bào)道。

在檢測設(shè)備存在的主要問題時(shí)，在第一次進(jìn)行電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定方式并沒有進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)作，只啟動半運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)它的凈化效率極低，只能達(dá)到三成，入口和出口的二氧化磷以及粉塵濃度都不合格。第二次進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)室時(shí)還是要進(jìn)行半運(yùn)行狀態(tài)，脫除雜質(zhì)效率僅提高了兩成。出入口的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定方式程度都不符合要求。后續(xù)雖然對電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定方式備進(jìn)行了升級改進(jìn)，但是仍達(dá)不到指標(biāo)，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定方式?jīng)]有健全的排渣脫水功能造成系統(tǒng)無法連續(xù)運(yùn)行使用。此過程濃縮泵動力不足、吸收塔地溝漏水下沉、大部分時(shí)間停止運(yùn)行用于沉渣清理以及環(huán)境指標(biāo)不合格。系統(tǒng)只工作三天就必須停止進(jìn)行沉渣處理長達(dá)十天或十天以上，嚴(yán)重阻礙了工作進(jìn)程。系統(tǒng)長期不使用會造成煙氣泄漏，從而腐蝕系統(tǒng)內(nèi)部零件。系統(tǒng)工作時(shí)間短維修時(shí)間長，四分之三的時(shí)間都用于機(jī)械維修保養(yǎng)，停產(chǎn)時(shí)內(nèi)部煙氣無法及時(shí)排出，造成系統(tǒng)內(nèi)部零部件腐蝕損壞掉落，形成了惡性循環(huán)，進(jìn)一步延長脫除雜質(zhì)系統(tǒng)停產(chǎn)時(shí)間。

3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定過程分析

雙堿法會在pH值達(dá)到一定數(shù)值后降低亞磷酸鈣溶解率，無法生成石膏用于脫除雜質(zhì)物脫水。為保證其正常運(yùn)行，pH值需要達(dá)到10左右，但是主要問題就出在這，當(dāng)pH值達(dá)到6.75以后，鈣幾乎就不溶解了，不會進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，也就無法生成石膏。目前這一矛盾問題還無法解決，不能找到一個(gè)方法既可以保證脫除雜質(zhì)過程順利開展，又可以同時(shí)完成脫除雜質(zhì)物脫水。

系統(tǒng)內(nèi)因亞磷酸鈣濃度高而堵塞無法連續(xù)運(yùn)行。脫除雜質(zhì)過程中會進(jìn)行多次化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生多種化學(xué)物，而這些化學(xué)物中間又會進(jìn)行二次反應(yīng)，比如亞磷酸鈣，它的大量產(chǎn)生會阻塞系統(tǒng)運(yùn)行，阻礙脫除雜質(zhì)工作，繼續(xù)進(jìn)行。

二氧化碳與鈉和鈣的二次反應(yīng)使處理工作無法繼續(xù)使用造成浪費(fèi)，大大降低了效率，提高了成本。

雙堿法由于設(shè)計(jì)缺陷循環(huán)泵動力不足不僅無法提高循環(huán)量，綜上所述，由于種種原因和缺陷，雙堿法還不是最適合用于現(xiàn)在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定方式工作的方法。凈化效率低且不能長時(shí)間運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)物易造成內(nèi)部堵塞，實(shí)用性和穩(wěn)定性都很差。簡單概括雙堿法是運(yùn)用鈉基脫除雜質(zhì)法進(jìn)行塔內(nèi)，由于此方法堿性較強(qiáng)，與二氧化磷反應(yīng)產(chǎn)生大量化學(xué)物結(jié)晶，造成系統(tǒng)內(nèi)部堵塞?，F(xiàn)在工業(yè)在崛起的同時(shí)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，國家在展開環(huán)境治理的同時(shí)制定了一系列工廠生產(chǎn)環(huán)保系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)以及環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測制度。要求各工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

4 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀常見故障

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀電池如果在高溫的情況下，那么就會出現(xiàn)失控，然而內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量很難散除。就會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

4.1 過熱觸發(fā)熱失控

促使硫酸鋰電池出現(xiàn)發(fā)熱的原因，主要來自于電池的設(shè)計(jì)以及型號，如果在設(shè)計(jì)時(shí)沒有按照相關(guān)的規(guī)定，出現(xiàn)了不合理的情況，導(dǎo)致短路，所以才會出現(xiàn)溫度升高。電纜線的接頭位置如果出現(xiàn)松動，也會導(dǎo)致溫度升高，所以從設(shè)計(jì)方面以及材料方面需要不斷的改進(jìn)，才可以有效地阻斷熱失控。電池的管理首先應(yīng)該通過預(yù)測來進(jìn)行檢測溫度。電池的選型以及設(shè)計(jì)出現(xiàn)不合理，出現(xiàn)短路，應(yīng)該設(shè)置使用的溫度范圍，同時(shí)也要分出安全等級，可以達(dá)到分級報(bào)警。

4.2 過充電觸發(fā)熱失控

在充電中如果出現(xiàn)發(fā)熱失控的情況應(yīng)該是充電電路出現(xiàn)了問題而此時(shí)安全功能會出現(xiàn)喪失促使Bms已經(jīng)無法受控。出現(xiàn)這種問題其實(shí)非常普遍，因?yàn)楹芏嚯姵卦谑褂弥卸紩a(chǎn)生這樣的問題。就像是我們在用手機(jī)時(shí)一邊充電，一邊玩的確會帶來危險(xiǎn)，也會對設(shè)備帶來嚴(yán)重的損害，最終導(dǎo)致故障的出現(xiàn)。首先應(yīng)該針對電池管理進(jìn)行查看是否存在合理性，要對電池進(jìn)行監(jiān)測，要觀察其電壓的情況。

4.3 內(nèi)短路觸發(fā)熱失控

在電池制造的過程中，會摻雜金屬顆粒，所以會導(dǎo)致在充電時(shí)出現(xiàn)膨脹以及收縮的情況。外部激源與絕緣體有很大的關(guān)系，如果絕緣體失效，會造成電流過度的沖擊以及出現(xiàn)短路等情況。電池外部如果出現(xiàn)高溫就會受到熱沖擊，從而誘發(fā)失控，并且熱沖擊也會不斷的蔓延。儲能電站一般會采取集裝箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，正常情況下，電池會處于靜止?fàn)顟B(tài)，由于受到外部刺激，例如擠壓等不正當(dāng)行為，會造成儲能電站不具備安全性，這也是目前所產(chǎn)生的矛盾。外部短路會促使電池不斷的升溫，正常換熱時(shí)理離電池如果出現(xiàn)短路，溫度不斷升高會產(chǎn)生副反應(yīng)，電池老化會導(dǎo)致內(nèi)阻出現(xiàn)變化。簡單的講，外部短路，危害性非常大，儲能系統(tǒng)和電池經(jīng)常會產(chǎn)生被動性保護(hù)，電沖擊通過韓國的事故，嚴(yán)重的情況下會導(dǎo)致爆炸。如果熱沖擊出現(xiàn)在電池上，會導(dǎo)致大型火災(zāi)事故。熱失控會導(dǎo)致電池出現(xiàn)過熱的情況，并且還會促使熱失控出現(xiàn)。熱沖擊出現(xiàn)，主要是由于老化故障所導(dǎo)致，熱失控會促使電池快速產(chǎn)生熱量，并且釋放熱量，電池具備較好的散熱功能，以主動展開熱管理措施，往往在出現(xiàn)熱失控時(shí)，線路可能被自行切斷，從而可以避免危險(xiǎn)。在電池出現(xiàn)故障時(shí)，要嚴(yán)格的控制溫度，可以采取主動降溫的形式，要充分避免電池出現(xiàn)自加熱，目前這種做法是減輕電池失效的有效方法。

4.4 機(jī)械觸發(fā)熱失控

誘發(fā)電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀出現(xiàn)危險(xiǎn)事故的原因主要來自于電池本身，例如在制造電池時(shí)出現(xiàn)瑕疵以及電池老化無法正常儲能等都會帶來安全隱患。在制造電池的時(shí)候，金屬污染物的顆粒很容易混入到電池中，此時(shí)會導(dǎo)致電池出現(xiàn)故障。經(jīng)過調(diào)查在曾經(jīng)出現(xiàn)的事故問題中，循環(huán)使用電池，會導(dǎo)致電池出現(xiàn)故障，此時(shí)循環(huán)工況也會受到控制。當(dāng)電池在使用中，漸漸的老化，而此時(shí)顆粒也會隨著不斷的發(fā)生變化。如果顆粒無法消融，漸漸的就會成為故障，比較常見的為電池導(dǎo)入后在失控發(fā)熱的狀態(tài)下，會產(chǎn)生內(nèi)短路。

4.5 電池?zé)崾Э氐臋C(jī)理

熱失控就是蓄電池在進(jìn)行連續(xù)放熱時(shí)，會產(chǎn)生一種連鎖反應(yīng)，所以電池才會急速升溫，而此時(shí)會導(dǎo)致過熱以及爆炸等情況出現(xiàn)。熱失控在慢慢的擴(kuò)展，所以蓄電池內(nèi)部也會產(chǎn)生熱失控。而此時(shí)電池也會出現(xiàn)短路，當(dāng)電池出現(xiàn)內(nèi)短路的時(shí)候，局部會出現(xiàn)發(fā)熱的情況，此時(shí)也會連帶副反應(yīng)，產(chǎn)生金屬氧化物，并不斷的放熱。即使外界環(huán)境屬于強(qiáng)冷空氣，那么也無法改善這種狀況。鋰離子電池在出現(xiàn)發(fā)熱的情況下，被稱之為熱失控。電池本體因素也來自于外部的刺激，同時(shí)對于管理系統(tǒng)也會產(chǎn)生失效的情況，這也是非常重要的原因之一。老化問題目前非常嚴(yán)重，電池如果出現(xiàn)故障等問題，其他零部件會遭到腐蝕，所以觸電電阻會產(chǎn)生增大。絕緣性能也會不斷的降低。

5 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀系統(tǒng)改進(jìn)

5.1 使用石灰石-石膏濕法脫除雜質(zhì)工藝

脫除雜質(zhì)導(dǎo)入口安裝除塵器是為了防止過多粉塵煙氣進(jìn)入漿液，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致漿液失效，為提高脫除雜質(zhì)效率必須加快研究如何降低脫除雜質(zhì)過程中可燃?xì)怏w的排放。

從實(shí)際鋁廠脫除雜質(zhì)工作中了解到，大多數(shù)鋁廠都會設(shè)計(jì)安裝兩條脫除雜質(zhì)生產(chǎn)線用于解決脫除雜質(zhì)生產(chǎn)時(shí)由于清理沉渣而導(dǎo)致的停產(chǎn)問題。建議兩條生產(chǎn)線使用不同的脫除雜質(zhì)方案，為了降低成本可以考慮不使除球磨機(jī)制漿系統(tǒng)，降低石灰石用量；準(zhǔn)備一臺備用循環(huán)泵，設(shè)計(jì)增加3～4層噴淋；改造增壓風(fēng)機(jī)和鍋爐引風(fēng)機(jī)，不設(shè)置煙氣換熱器。由于脫除雜質(zhì)過程會產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w，所以它的治理方案需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)查研究，來逐步完善脫除雜質(zhì)工藝。

5.2 改造預(yù)算

經(jīng)過初步預(yù)算安裝脫除雜質(zhì)設(shè)備總計(jì)投資大概在幾千元左右。按照這一改造標(biāo)準(zhǔn)脫除雜質(zhì)系統(tǒng)每年最多只需一個(gè)月時(shí)間進(jìn)行維修檢測。原材料中鈉化球的磷含量基本上是以磷化亞鐵的固體形式存在，存在少量FeSa在窯尾短距離內(nèi)被分解，被分解出的磷揮發(fā)進(jìn)入密氣后，氧化還原成一氧化磷等隨煙道排出。

6 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀維修法與定期維修制

雖然電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的使用效果非常好，運(yùn)行平穩(wěn)安全性高，但是在電感耦合等離子發(fā)射光譜儀運(yùn)行過程中會受到各種外部環(huán)境干擾，造成電感耦合等離子發(fā)射光譜儀運(yùn)行故障。

針對這些因素部分電力企業(yè)并沒有提高重視對電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的維修保養(yǎng)工作不到位，忽視了電感耦合等離子發(fā)射光譜儀可能由于外部因素造成的故障。在實(shí)際工作當(dāng)中要求電力企業(yè)要對斷電器定期合理地進(jìn)行檢修工作，這不僅僅有利于提高電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的使用效果，更能有效地延長電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的使用壽命，保障了電力運(yùn)行的安全性，從根本上降低了電力企業(yè)的運(yùn)行成本。因此電力企業(yè)應(yīng)該轉(zhuǎn)變針對電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的管理意識，詳細(xì)制定檢修方案，認(rèn)真落實(shí)保養(yǎng)維修制度，由專人專門負(fù)責(zé)電感耦合等離子發(fā)射光譜儀維修保養(yǎng)工作，積極組織企業(yè)電力技術(shù)人員培訓(xùn)，加強(qiáng)責(zé)任意識，有效保證電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的順利運(yùn)行。電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的主要維護(hù)方法有以下幾點(diǎn)：

運(yùn)行過程中常見的故障問題，雖然故障小但是如果不及時(shí)解決就有可能造成電感耦合等離子發(fā)射光譜儀開關(guān)閉合，發(fā)生爆炸等嚴(yán)重事故，甚至還會導(dǎo)致維修人員中毒。因此必須提高對電感耦合等離子發(fā)射光譜儀的氣體檢測頻率，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。一般造成氣體泄漏的原因有很多種，有可能是電感耦合等離子發(fā)射光譜儀軸承老化、觸頭密閉不嚴(yán)接觸不良等等多種原因。一旦電感耦合等離子發(fā)射光譜儀出現(xiàn)泄漏問題首先要對補(bǔ)氣記錄進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)電感耦合等離子發(fā)射光譜儀氣體泄漏情況嚴(yán)重就要緊急疏散周圍人群，防止中毒現(xiàn)象發(fā)生。如果只是由于電感耦合等離子發(fā)射光譜儀內(nèi)部故障造成的氣體泄漏，維修人員需要穿好防護(hù)裝備，戴好防毒面具進(jìn)行檢修工作。

在進(jìn)行檢修處理時(shí)要注意及時(shí)通風(fēng)，避免工作人員在密閉空間內(nèi)停留時(shí)間過長導(dǎo)致中毒。檢修完成后及時(shí)更換新的零部件，然后對電感耦合等離子發(fā)射光譜儀進(jìn)行補(bǔ)氣工作，當(dāng)氣體壓力達(dá)到規(guī)定范圍之內(nèi)即可停止，恢復(fù)電感耦合等離子發(fā)射光譜儀運(yùn)行。

7 總結(jié)

隨著人們對生存環(huán)境要求的提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對生產(chǎn)技術(shù)要求的提高，與環(huán)境污染矛盾加深，人們對能源的使用與開發(fā)產(chǎn)生了新的思考。八種雜質(zhì)對環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，它可以形成酸雨、帶來溫室效應(yīng)、增加可吸入顆粒等，所以開發(fā)新能源，降低有害氣體排放已經(jīng)被逐漸提上日程。隨著人們環(huán)保意識增強(qiáng)，很多處理工藝已經(jīng)被應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，對減少錫精礦排放，改善環(huán)境污染有著重要意義。八種雜質(zhì)的處理，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀可測定脫離廢物，所以還需要不斷優(yōu)化以及改善。