一些金属矿石床的形成与含硫化合物有关,含硫金属矿石中的硫主要以硫酸盐、硫化物、自然硫以及有机硫等形态存在,硫含量和形态会直接影响矿物的冶炼工艺以及矿床评价。在冶炼金属矿石过程中会产生大量废渣,填埋或者露天堆放这些废渣均会释放含硫化合物。其中,硫化物、硫酸盐对人体的呼吸道及中枢神经有巨大危害,亚硫酸盐、硫代硫酸盐对人体也有一定危害。分析金属矿石和矿渣中硫形态,严格控制金属矿石和矿渣中各硫形态含量及其总量具有重要的现实意义。
金属矿石种类多、成分复杂,基质成分含量较高,含硫化合物的提取和测定比较困难,相应前处理方法和检测方法的开发工作难度较大。目前,国内已有一些金属矿石和矿渣中硫检测方法的文献。未见根据样品中硫形态的差异选择不同的前处理方法以及检测方法的综述。鉴于此,本工作基于1992—2022年国内相关文献,对金属矿石和矿渣中硫形态和含量的前处理和检测方法进行综述,有利于根据硫形态及其分布更有针对性地开展脱硫或资源利用工作。考虑到钢铁样品以及金属矿石或矿渣中的硫形态主要为黄铁矿硫、元素硫、硫化物,本工作列举了部分煤或钢铁样品中硫含量的前处理或检测方法。
3.1 间接分析法
3.1.1 红外吸收光谱法
红外吸收光谱法具有操作简便、选择性好、检测范围广、jingque度高等优点,常见的影响因素有样品量、助熔剂种类及用量、通氧量等,通过优化条件,可使样品燃烧完全,检测范围增大。吕新明等利用高频燃烧-红外吸收光谱法对铬矿石中的硫含量进行测定,所得硫测定值和国家标准方法的相对误差小于2.1%。冯丽丽等利用高频燃烧-红外吸收光谱法对低硫(质量分数不大于5%)和高硫含量(质量分数大于5%)铅精矿分别进行了直接进样测定和稀 释进样测定,所 得 硫 测 定 值 的 相 对误 差为0.29%~1.3%。耶曼等采用高硫和低硫标准曲线相结合的方式,将镍铅锌矿石中硫的检测范围(质量分数)扩大至0.74%~32%。
3.1.2 元素分析仪法
采用元素分析仪法检测时,样品中的硫会在1150℃高温下转化为SO2,被吸附和脱附后用载气将SO2输送到热导检测器进行检测,该方法具有简单、快速的优点。徐国栋等等采用元素分析仪测定铅锌矿中的高含量硫,以二氧化硅作稀释剂,线性氧化铜作添加剂,所得结果和重量法的相对偏差在1%以内。
3.1.3 离子色谱法
离子色谱法以离子交换树脂为固定相分离待测离子,用电导检测器检测,具有快速、灵敏、高效等特点。离子色谱法被广泛用在煤、钢铁及生物质燃料中硫含量的测定。梁汉文等以碳酸钠-氧化锌为熔剂,利用半熔法分解硫化矿,采用离子色谱法检测硫酸根,测得硫质量分数为20.97%,测定值的RSD为0.47%。张青等将钢铁样品放在电弧燃烧仪上进行通氧燃烧后,将生成的气体用3%(体积 分数)过氧化氢溶液吸收,所得吸收液用离子色谱法分析,测得硫质量分数为0.0514%,测定值的RSD为3.5%。
由于高温燃烧法前处理过程中易出现硫释放率和转化率不稳定的现象,消解法易引入新阴离子、空白值高等问题,浸提法在近年使用越来越多。王斌等将钾盐矿浸泡过夜后,加热溶解其中的可溶性盐,过滤定容后稀释,采用离子色谱仪测定SO42-和Cl-的含量,所得测定值的RSD均小于2.0%,加标回收率为96.3%~104%。