اختبار العناصر الشائعة في خام الحديد

اختبار العناصر الشائعة في خام الحديد

مع التطور الاقتصادي المستمر والتحسن المتواصل في الوضع الاجتماعي، أصبحت المواد الفولاذية مورداً لا غنى عنه للتنمية الوطنية. ويُعدّ صهر المواد الفولاذية في صناعة الصلب المرحلة الرئيسية للاستخدام الأمثل للمواد. وتتطلب جميع جوانب حياة الناس الاهتمام بالمواد الإنشائية وبعض المواد الوظيفية. ويولي تطور مختلف الصناعات في بلادنا، كالنقل والكهرباء وغيرها، اهتماماً كبيراً بالمواد الفولاذية. ومع استمرار نمو اقتصادنا، يتزايد الطلب على المواد الفولاذية في السوق المحلية. إلا أن محتوى بعض العناصر في الفولاذ قد تجاوز الحد المسموح به وفقاً للمعايير الوطنية. ولذلك، أصبح الكشف عن العناصر المختلفة في خام الحديد عنصراً بالغ الأهمية في التجارة الدولية. ومن ثم، يُعدّ استخدام طريقة فحص سريعة وآمنة هدفاً مشتركاً للعاملين في مجال فحص خام الحديد.

الوضع الحالي لاختبار العناصر الشائعة في خام الحديد في بلدي

تستخدم معظم مختبرات فحص خام الحديد في بلدي طريقة اختزال ثلاثي كلوريد التيتانيوم للكشف عن محتوى الحديد في الخام. تُعرف هذه الطريقة بالطريقة الكيميائية. لا تقتصر هذه الطريقة على الكشف عن العناصر في خام الحديد فحسب، بل تستخدم أيضًا مطيافية التألق بالأشعة السينية ذات التشتت الطولي الموجي لتحديد محتوى السيليكون والكالسيوم والمنغنيز وعناصر أخرى. تُعرف هذه الطريقة، التي تُستخدم للكشف عن عدة عناصر، بطريقة مطيافية التألق بالأشعة السينية. عند الكشف عن عناصر مختلفة في خام الحديد، يمكن أيضًا تحديد محتوى الحديد الكلي. تتميز هذه الطريقة بالحصول على قيمتين لمحتوى الحديد في كل عملية كشف، وتختلف هاتان القيمتان اختلافًا طفيفًا. يجب اختيار طريقة الفحص المستخدمة في المختبر وفقًا لنوع خام الحديد، نظرًا لأن الطرق الكيميائية شائعة الاستخدام في بلدي، وتلعب دورًا محوريًا. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن هذا الاختيار يعتمد على الخصائص التركيبية لخام الحديد في بلدي. يتم اختيار طريقة الفحص وفقًا للخصائص البنيوية المختلفة لخام الحديد، وذلك لضمان دقتها العلمية. يتوزع خام الحديد في الصين بشكل متفرق نسبيًا، كما أن مساحة التخزين محدودة نسبيًا، مما يؤدي إلى تفاوت جودته بين المناطق. ويختلف هذا الأمر اختلافًا كبيرًا عن خام الحديد المتوفر في الخارج، حيث يتوزع خام الحديد المستورد بتركيز عالٍ، ويتوفر في مساحات تخزين واسعة نسبيًا، ويتميز بجودة عالية ومستقرة مقارنةً بنظيره الصيني.

مع التطور المستمر لاقتصادنا، والتطور التكنولوجي لمختبرات الفحص، والتوسع المتواصل في خدماتها، ازداد حجم أعمالها بشكل كبير، مما وفر لها موارد كافية لإجراء الفحوصات. تحتاج مختبرات بلادنا إلى فحص آلاف العينات، وقد أُضيفت إلى بيانات الكشف. مع ازدياد الحاجة إلى الكشف عن عناصر خام الحديد في بلادنا، يجب تجفيف العينات أثناء الفحص الكيميائي. تتطلب كل عملية تجفيف تدخلاً يدوياً. خلال هذه العملية، يحرص العاملون على إتقان كل خطوة. إذا استمر هذا الوضع لفترة طويلة، فلن يحصل العاملون على الراحة الكافية، وسيُصابون بالإرهاق، مما قد يؤدي إلى انخفاض جودة العمل. من المرجح أن تحدث بعض المشاكل الدورية في عملية الكشف. من جهة أخرى، يؤثر استهلاك المياه والكهرباء واستخدام بعض المواد الكيميائية بشكل كبير على البيئة، وقد يُلحق بها ضرراً ضمن حدود معينة. في الوقت نفسه، لا تتم معالجة غازات العادم ومياه الصرف الصحي بشكل جيد. لذا، من الأهمية بمكان تحسين كفاءة الكشف لزيادة دقة البيانات. تُجري مختبرات بلادنا اختبارات على خام الحديد منذ سنوات عديدة، وقد اكتسبت خبرة واسعة في هذا المجال، بالإضافة إلى كم هائل من البيانات. تعتمد هذه البيانات على الطرق الكيميائية وتقنية مطيافية التألق بالأشعة السينية. ومن خلال تحليل هذه البيانات، يمكننا الكشف عن التألق بالأشعة السينية. تُعدّ مطيافية التألق بالأشعة السينية طريقة حديثة تُغني عن الطرق الكيميائية، ما يُوفر الكثير من الموارد البشرية والمالية، ويُقلل من التلوث البيئي.

01

مبدأ وخطوات فحص طريقة التألق بالأشعة السينية

تعتمد تقنية مطيافية التألق بالأشعة السينية على استخدام رباعي بورات الليثيوم اللامائي كعامل مساعد، ونترات الليثيوم كعامل مؤكسد، وبروميد البوتاسيوم كعامل تحرير لتحضير عينة، ثم قياس شدة طيف التألق بالأشعة السينية لعنصر الحديد، مما يُنشئ علاقة كمية بين محتوى العنصر ومحتوى الحديد في خام الحديد.

تتضمن المواد الكيميائية والأجهزة المستخدمة في تجربة مطيافية التألق بالأشعة السينية الماء المقطر، وحمض الهيدروكلوريك، ورباعي بورات الليثيوم اللامائي، ونترات الليثيوم، وبروميد البوتاسيوم، والغازات. أما الجهاز المستخدم فهو مطياف التألق بالأشعة السينية.

الخطوات الرئيسية للكشف باستخدام تقنية التألق بالأشعة السينية:

■ يُستخدم رباعي بورات الليثيوم اللامائي كعامل مساعد للصهر، وكربونات الليثيوم كعامل مؤكسد، وبروميد البوتاسيوم كعامل تحرير. تُخلط عدة محاليل معًا لإتمام التفاعل.

■ قبل اختبار خام الحديد، يجب وزن عينات خام الحديد وصهرها وصبها لصنع قطع اختبار قياسية.

■ بعد تحضير عينة خام الحديد، يتم تحليلها باستخدام مطيافية التألق بالأشعة السينية.

■ لمعالجة البيانات المُولَّدة، يُؤخذ عادةً عينة قياسية وتُوضع على مطياف الأشعة السينية الفلورية. يُكرَّر الاختبار عدة مرات، ثم تُسجَّل البيانات. لا يتطلب تحضير العينة القياسية سوى كمية محددة من رباعي بورات الليثيوم اللامائي، ونترات الليثيوم، وبروميد البوتاسيوم.

02

مبادئ الاختبارات الكيميائية وإجراءات الاختبار

يعتمد مبدأ الكشف الكيميائي على تفكيك العينة القياسية أو تحميضها بحمض، ثم اختزال عنصر الحديد بالكامل باستخدام كلوريد القصديروز. بعد ذلك، يُختزل الجزء المتبقي من الحديد باستخدام كلوريد التيتانيوم الثلاثي. ثم يُؤكسد عامل الاختزال المتبقي بالكامل باستخدام محلول ثنائي كرومات البوتاسيوم، ويُعاير عنصر الحديد المختزل. وأخيرًا، يُستخدم محلول ثنائي كرومات البوتاسيوم الذي استهلكته العينة القياسية. احسب إجمالي محتوى الحديد في العينة.

المواد والكواشف المستخدمة في الكشف هي: الكواشف، حمض الهيدروكلوريك، حمض الكبريتيك، حمض الفوسفوريك، حمض البوريك، حمض الهيدروفلوريك، بيروكبريتات البوتاسيوم، هيدروكسيد الصوديوم، بيروكسيد الصوديوم، إلخ. الأجهزة والمعدات: بوتقة الكوروندوم، بوتقة البلاتين، السحاحة، الميزان، إلخ.

الخطوات الرئيسية للكشف الكيميائي:

■ استخدم عدة محاليل، بما في ذلك محلول كلوريد القصديروز، ومحلول كلوريد التيتانيوم الثلاثي، ومحلول ثنائي كرومات البوتاسيوم القياسي، واخلطها مع بعضها البعض. اترك التفاعل حتى يكتمل.

■ استخدم الحمض أو القلوي لتحليل العينة القياسية بشكل كامل.

■ قم بمعايرة العينة القياسية المتحللة باستخدام محلول ثنائي كرومات البوتاسيوم.

■ لمعالجة البيانات التي تم إنشاؤها، يلزم تحضير محلولين قياسيين ومحلول فارغ واحد أثناء التجربة.

خاتمة

في العديد من البلدان، تُعدّ مطيافية التألق بالأشعة السينية الطريقة الأكثر شيوعًا للكشف عن العناصر في خام الحديد. ويركز البحث في هذه الطريقة بشكل أساسي على تحليل مبدأ عملها، والتحسين المستمر للطرق الحالية لتلبية متطلبات دقة النتائج. عند إجراء التقييم، تُستخدم عادةً كمية صغيرة جدًا من المحلول القياسي لإجراء تقييم معقول لطريقة الكشف. ونظرًا لاختلاف خام الحديد في التجربة اختلافًا كبيرًا عن خام الحديد في العينة القياسية من حيث الشكل والتركيب الكيميائي، وما إلى ذلك، فإن طريقة مطيافية التألق بالأشعة السينية ليست دقيقة جدًا في عملية الفحص. ويمكن تحقيق الدقة من خلال فرز كمية كبيرة من البيانات المتراكمة أثناء الكشف عن خام الحديد بالطرق الكيميائية ومطيافية التألق بالأشعة السينية في التجربة، ثم تحليل هذه البيانات إحصائيًا، ومقارنة الاختلافات بين طريقتي الكشف من خلال التحليل. ويمكن أن يؤدي إيجاد العلاقة بينهما إلى تقليل الموارد البشرية والمالية المستثمرة في الفحص إلى حد كبير. كما يمكن أن يقلل ذلك بشكل كبير من التلوث البيئي، ويجعل حياة الناس أكثر راحة، ويولد المزيد من الفوائد الاقتصادية لصناعة الصلب في بلدي.

شركة شاندونغ هينغبيو للتفتيش والاختبار المحدودةهي مؤسسة اختبار حاصلة على تصنيف C مزدوج، اجتازت اعتماد مؤسسات الفحص والاختبار، بالإضافة إلى اعتماد الهيئة الوطنية الصينية لتقييم المطابقة. تضم المؤسسة 25 متخصصًا في الفحص والاختبار، من بينهم 10 مهندسين وفنيي مختبرات ذوي مؤهلات مهنية عالية. وهي منصة خدمات عامة تقدم خدمات الفحص والاختبار الاحترافية، والاستشارات في مجال تكنولوجيا المعلومات، والتعليم والتدريب، وغيرها من الخدمات لقطاعات التعدين والمواد المعدنية. تعمل المؤسسة وتقدم خدماتها وفقًا لـ (مدونة اعتماد مختبرات الاختبار والمعايرة). يتكون هيكل المؤسسة من غرفة التحليل الكيميائي، وغرفة تحليل الأجهزة، وغرفة اختبار المواد، وغرفة اختبار الأداء الفيزيائي، وغيرها. وتضم أكثر من 100 جهاز اختبار رئيسي ومرافق داعمة، مثل مطياف الأشعة السينية الفلورية، ومطياف الامتصاص الذري، ومطياف البلازما المقترنة حثيًا (ICP)، ومحللات الكربون والكبريت، ومطياف الضوء، ومطياف القراءة المباشرة، وآلات اختبار الصدمات، وآلات الاختبار الشاملة من العلامة التجارية الأمريكية Thermo Fisher.

يشمل نطاق الكشف تحليل العناصر الكيميائية للمعادن غير الفلزية (الكوارتز، الفلسبار، الكاولين، الميكا، الفلوريت، إلخ) والمعادن الفلزية (الحديد، المنغنيز، الكروم، التيتانيوم، الفاناديوم، الموليبدينوم، الرصاص، الزنك، الذهب، العناصر الأرضية النادرة، إلخ). كما يشمل اختبار التركيب والخواص الفيزيائية للفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ الكربوني، والنحاس، والألومنيوم، وغيرها من المواد المعدنية.

تلتزم الشركة بمبادئ "الإدارة المنهجية، والمهارات القائمة على المنصات، والتشغيل الفعال، والخدمات الاحترافية"، وتستهدف تلبية الاحتياجات المحتملة للعملاء والمجتمع، وتجعل رضا العملاء هدفها الأساسي، وتلتزم بفلسفة "النزاهة، والدقة، والأسس العلمية، والكفاءة" في سياسة الخدمة، ملتزمةً بتقديم خدمات فنية موثوقة ودقيقة لعملائنا.