องค์ประกอบทางเคมีของแร่ทองแดงเข้มข้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยทองแดง เหล็ก กำมะถัน ซิลิคอน และธาตุอื่นๆ รวมถึงสิ่งเจือปน เช่น สารหนู ปรอท ตะกั่ว ฟลูออรีน และอะลูมิเนียม ปริมาณกำมะถันในแร่ทองแดงเข้มข้นโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 10% ถึง 40% ในระหว่างการถลุงทองแดง กำมะถันในแร่ทองแดงเข้มข้นจะทำปฏิกิริยาเพื่อผลิตซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งจะถูกนำไปใช้ในการผลิตกรดซัลฟิวริกในอุตสาหกรรมผ่านกระบวนการผลิตกรดจากก๊าซไอเสีย ดังนั้น การกำหนดปริมาณกำมะถันในแร่ทองแดงเข้มข้นอย่างรวดเร็วและแม่นยำในระหว่างการถลุงทองแดงจะช่วยชี้นำการผลิตในทางปฏิบัติและให้ข้อมูลสนับสนุนสำหรับการผลิตกระบวนการถลุงทองแดง การอนุรักษ์ทรัพยากร การรักษาสิ่งแวดล้อม และการปรับปรุงอัตราการกู้คืนแร่ทองแดงเข้มข้น
ปริมาณกำมะถันเป็นตัวบ่งชี้ทางเทคนิคของแร่ทองแดงเข้มข้น ปัจจุบัน วิธีการวิเคราะห์ทางเคมีสำหรับแร่ทองแดงเข้มข้น วิธีการชั่งน้ำหนักและวิธีการไทเทรตด้วยการเผาไหม้เป็นวิธีการดั้งเดิมในการหาปริมาณกำมะถัน แต่มีปัญหา เช่น กระบวนการวิเคราะห์ที่ยุ่งยากและใช้เวลานาน นอกจากนี้ วิธีการหาปริมาณกำมะถันในแร่ยังรวมถึง สเปกโทรเมตรีฟลูออเรสเซนซ์รังสีเอกซ์ สเปกโทรเมตรีการปล่อยพลาสมาแบบเหนี่ยวนำ และวิธีการวิเคราะห์คาร์บอน-กำมะถันด้วยรังสีอินฟราเรดความถี่สูง สเปกโทรเมตรีฟลูออเรสเซนซ์รังสีเอกซ์มีความต้องการสูงสำหรับเมทริกซ์ตัวอย่าง รูปร่าง และปริมาณ และการสร้างกราฟมาตรฐานทำได้ยาก สเปกโทรเมตรีการปล่อยพลาสมาแบบเหนี่ยวนำต้องมีการเตรียมตัวอย่าง การกำจัดสิ่งรบกวนจากเมทริกซ์ และขั้นตอนอื่นๆ ทำให้กระบวนการทำงานซับซ้อนมากขึ้น เครื่องวิเคราะห์คาร์บอน-กำมะถันด้วยรังสีอินฟราเรดความถี่สูงใช้วิธีการสุ่มตัวอย่างของแข็งโดยตรง สลายตัวอย่างผ่านการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง และตรวจจับปริมาณกำมะถันจำเพาะในตัวอย่างผ่านการดูดซับรังสีอินฟราเรด วิธีการนี้มีลักษณะเด่นคือใช้งานง่าย แม่นยำ รวดเร็ว และมีความไวสูง จึงถูกนำไปประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในการหาปริมาณกำมะถันในผลิตภัณฑ์แร่ธาตุต่างๆ
ส่วนทดลอง
1. อุปกรณ์และสารเคมี
อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลองประกอบด้วย: เครื่องวิเคราะห์คาร์บอน-กำมะถันอินฟราเรดความถี่สูง (พร้อมเซลล์ตรวจจับกำมะถันสูงและเซลล์ตรวจจับกำมะถันต่ำ), เครื่องชั่งวิเคราะห์ (0.1 มิลลิกรัม) และเบ้าหลอมคาร์บอน-กำมะถันโดยเฉพาะ
สารเคมีที่ใช้ในการทดลองประกอบด้วย: ออกซิเจน (ความบริสุทธิ์ 99.9%), เหล็กบริสุทธิ์ (ขนาดอนุภาค < 1.25 มม., ปริมาณคาร์บอน < 0.0005%, ปริมาณกำมะถัน < 0.0005%) และฟลักซ์ทังสเตน (ขนาดอนุภาค 0.42 มม. (40 เมช), ปริมาณคาร์บอน < 0.0005%, ปริมาณกำมะถัน < 0.0005%)
2. วิธีการทดลอง
หลังจากผ่านกระบวนการแล้ว ตัวอย่างจะถูกอบแห้งที่อุณหภูมิ 105℃ แล้วจึงปิดผนึก
เลือกตัวอย่างมาตรฐานของแร่ทองแดงเข้มข้นและชั่งน้ำหนัก 0.050 ถึง 0 กรัม ใส่ตัวอย่าง 0.70 กรัมลงในเบ้าหลอม ป้อนมวลตัวอย่างอย่างแม่นยำ โรยผงเหล็กประมาณ 0.4 กรัมให้ทั่วพื้นผิวตัวอย่าง จากนั้นเติมผงทังสเตน 1.5 ถึง 2 กรัม นำเบ้าหลอมไปวางในเครื่องวิเคราะห์คาร์บอน-กำมะถันอินฟราเรดความถี่สูง เลือกช่องวิเคราะห์ที่เหมาะสม และทำการวัด ปรับเทียบโดยอ้างอิงจากค่าที่วัดได้ของตัวอย่างมาตรฐานและค่ามาตรฐาน เมื่อค่าที่วัดได้ตรงตามข้อกำหนดความไม่แน่นอนแล้ว ให้ทำซ้ำขั้นตอนนี้สำหรับการวัดตัวอย่าง
| พารามิเตอร์ | เวลาในการวิเคราะห์ | อัตราการไหลวิเคราะห์/ลิตร·นาที- 1 | อัตราการไหลของการเป่าออกซิเจน | ความดันวิเคราะห์/เมกะปาสคาล | ความดันออกซิเจนรวม/เอ็มพีเอ |
| ค่า | 40 | 3.5 | 2 | 0.08 | 0.18 |
พารามิเตอร์การทำงานของเครื่องมือ
เหล็กบริสุทธิ์เป็นสารช่วยหลอมเหลวที่ดีเยี่ยม ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้สมบูรณ์ของเหล็กบริสุทธิ์ 1 กรัม สามารถเพิ่มอุณหภูมิของตะกรันได้ถึง 5505 ℃ นอกจากนี้ การเติมผงเหล็กยังช่วยเพิ่มความสามารถในการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของตัวอย่าง ทำให้การเผาไหม้แบบเหนี่ยวนำความถี่สูงเป็นไปได้ง่ายขึ้น เนื่องจากปริมาณผงเหล็กที่เติมมีปริมาณ 6 ถึง 10 เท่าของน้ำหนักตัวอย่าง ผลกระทบของเมทริกซ์ในตัวอย่างส่วนใหญ่จึงถูกรวมเข้ากับพื้นหลังของเหล็กอย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยขจัดอิทธิพลของเมทริกซ์ตัวอย่างที่แตกต่างกันต่อผลการวัดได้
เพื่อทำการทดลองเกี่ยวกับปริมาณการเติมเหล็กบริสุทธิ์ จึงได้เลือกใช้สารมาตรฐานที่เป็นทองแดงเข้มข้น โดยกำหนดปริมาณฟลักซ์ทังสเตนไว้ที่ 1.7 กรัม และน้ำหนักตัวอย่างอยู่ที่ 0.07 กรัม จากนั้นจึงเติมฟลักซ์เหล็กบริสุทธิ์ในปริมาณที่แตกต่างกันลงไปในการทดลอง และสังเกตการเปลี่ยนแปลงปริมาณกำมะถันในตัวอย่าง
