利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，步驟如下：1、稱取試樣，采用鹽酸溶樣法溶解樣品，制備成分析溶液；2、將制備好溶液引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中測量設(shè)定的同位素比值，并將數(shù)據(jù)存入同位素示蹤數(shù)據(jù)庫，設(shè)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(shù)據(jù)與進(jìn)口國別鐵礦同位素進(jìn)行比較，完全符合的即可確認(rèn)該樣品的產(chǎn)地，應(yīng)用本鑒定方法能判斷出產(chǎn)地為澳大利亞、巴西、印度的鐵礦，方法提供了應(yīng)用數(shù)學(xué)方法與大型分析儀器聯(lián)用的方法，從而保證了檢驗(yàn)檢疫及海關(guān)對鐵礦產(chǎn)品原產(chǎn)地鑒別的工作需要。
【專利說明】利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及進(jìn)口鐵礦原產(chǎn)地的鑒別方法，尤其涉及一種，利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法對應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀法測量的大量進(jìn)口鐵礦同位素示蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定鑒別其產(chǎn)地的最關(guān)鍵的幾個(gè)同位素示蹤含量，并以此為基礎(chǔ)建立同位素示蹤數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用于檢驗(yàn)檢疫系統(tǒng)、科研單位、大專院校、檢測中心及相應(yīng)生產(chǎn)廠等部門對進(jìn)口鐵礦產(chǎn)地進(jìn)行鑒別。

【背景技術(shù)】
[0002]同位素(Isotopes)是具有相同原子序數(shù)(即質(zhì)子數(shù)相同，因而在元素周期表中的位置相同)，但質(zhì)量數(shù)不同，亦即中子數(shù)不同的一組核素。具有相同質(zhì)子數(shù)，不同中子數(shù)(或不同質(zhì)量數(shù))同一元素的不同核素互為同位素。大多數(shù)天然元素都存在幾種穩(wěn)定的同位素。由于等離子體質(zhì)譜儀測定的是原子質(zhì)量數(shù)，可以直接檢測大多數(shù)元素的同位素。
[0003]鐵礦作為鋼鐵生產(chǎn)的主要原料，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。自改革開放以來中國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，鋼鐵需求逐年增加，隨著鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展，我國的鐵礦石產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足鋼鐵工業(yè)需求，2004年我國鋼產(chǎn)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(nèi)鐵礦石生產(chǎn)能力的增長不能滿足鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的需要，缺口呈擴(kuò)大趨勢。2005年中國成為世界鐵礦石第一進(jìn)口大國。因此進(jìn)口鐵礦量自1997年開始逐漸增加，2006年至2008年進(jìn)口量呈爆炸性增加，鐵礦價(jià)格也從最初100元/噸增至1000元/噸。進(jìn)口鐵礦已經(jīng)成為我國重要的戰(zhàn)略資源類工業(yè)原料之一，我國鋼產(chǎn)量的強(qiáng)勁增長直接帶動了鐵礦砂需求不斷攀升。進(jìn)口鐵礦石品位高，雜質(zhì)含量低為我國鋼鐵企業(yè)帶來了顯著的效益，在很大程度上緩解了國內(nèi)鐵礦石貧乏的壓力。從中國礦石資源的實(shí)際出發(fā)，進(jìn)口鐵礦石是我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的長期戰(zhàn)略選擇。
[0004]中國進(jìn)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(chǎn)量的強(qiáng)勁增長直接帶動了鐵礦砂需求不斷攀升，進(jìn)口鐵礦石價(jià)格持續(xù)上漲的同時(shí)，質(zhì)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(yīng)相對緊張，國外主要供貨商對鐵礦石的大幅提價(jià)造成了鐵礦石國際市場秩序紊亂，一部分鐵礦供應(yīng)商采取了降低品質(zhì)、以次充好的做法，甚至出現(xiàn)假冒印度、澳大利亞、巴西等國家鐵礦以擴(kuò)大出口規(guī)模，謀求更大利益。對于鋼鐵企業(yè)來說，由于不同國家的鐵礦品質(zhì)、應(yīng)用不盡相同，以此為原料煉制鋼鐵需要不同的混料配比。對于檢驗(yàn)檢疫及海關(guān)來說，了解進(jìn)口鐵礦產(chǎn)地除了涉及原產(chǎn)地證書外，還與鐵礦品質(zhì)有著重要的關(guān)聯(lián)，印度、澳大利亞、巴西等國家鐵礦質(zhì)量相對穩(wěn)定，其它國家就需要重點(diǎn)的關(guān)注，因此對于進(jìn)口鐵礦產(chǎn)地的鑒別就極為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為根據(jù)實(shí)際需要足，提供一種利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，通過數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、建立最終的進(jìn)口鐵礦同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫，利用進(jìn)口鐵礦同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫較好的解決該問題，并且隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，該數(shù)據(jù)庫還可繼續(xù)豐富，具有很好的拓展性。
[0006]本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，其特征在于:包括如下步驟:
(1)、稱取質(zhì)量為0.1g?0.3g的鐵礦石樣品作為試樣，采用鹽酸溶樣法溶解進(jìn)口鐵礦石樣品，除了硅酸鹽外大部分元素均可溶出，根據(jù)分析技術(shù)特點(diǎn)，不需要全部元素完全溶出即可分析，制備成樣品分析溶液；
(2)、將制備好的樣品分析溶液引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中測量設(shè)定的待測元素同位素比值，并將數(shù)據(jù)存入同位素示蹤數(shù)據(jù)庫，設(shè)定的待測同位素包括Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206 ；
(3)、以主要鐵礦進(jìn)口國澳大利亞、巴西、印度的進(jìn)口鐵礦石同位素比值測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立進(jìn)口鐵礦石同位素示蹤數(shù)據(jù)庫；
(4)、利用逐步判別法對進(jìn)口鐵礦同位素示蹤數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，建立進(jìn)口鐵礦同位素示蹤的“數(shù)字全息圖”，并分析這些檢測同位素比值影響進(jìn)口鐵礦產(chǎn)地鑒別的程度，確定其中對鑒別最有影響的同位素，包括:Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206 ；并最終建立起一套實(shí)用的同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫，通過該數(shù)據(jù)庫對鐵礦進(jìn)口國別進(jìn)行有效的鑒別；
(5)、用已知產(chǎn)地的鐵礦樣品，進(jìn)行鐵礦同位素變量分析，然后利用同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鑒別，將鐵礦同位素變量代入采用非參數(shù)判別方法建立的鑒別模型，對同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫可信度進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)可信度檢驗(yàn)，進(jìn)入鑒別模型中的鐵礦同位素變量包括:Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206八個(gè)指標(biāo)；這8個(gè)指標(biāo)構(gòu)成判別指標(biāo)集合，根據(jù)礦物該8個(gè)指標(biāo)就可初步斷定其原產(chǎn)國。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:根據(jù)實(shí)際需要足，提供一種利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，通過數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、建立最終的進(jìn)口鐵礦同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫，利用進(jìn)口鐵礦同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫較好的解決該問題，并且隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，該數(shù)據(jù)庫還可繼續(xù)豐富，具有很好的拓展性。

【具體實(shí)施方式】
[0008]為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明:
應(yīng)用與發(fā)展:本發(fā)明應(yīng)用現(xiàn)代化大型分析儀器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對31個(gè)天津港主要鐵礦進(jìn)口國樣品監(jiān)測數(shù)據(jù)通過科學(xué)分析，尋找出鐵礦中各種元素同位素比值與鐵礦產(chǎn)地間的關(guān)系，利用統(tǒng)計(jì)方法建立鐵礦的礦物組分含量的“數(shù)字全息圖”，并分析這些項(xiàng)目影響該屬性的程度，最終建立起一個(gè)實(shí)用模型，通過該模型對部分進(jìn)口鐵礦產(chǎn)地進(jìn)行有效的鑒別。由于澳大利亞、巴西、印度礦占了進(jìn)口鐵礦的90%以上，所以主要對這3個(gè)國家的鐵礦進(jìn)行分析研究。
[0009]1、樣品制備方法
將收集到的31份進(jìn)口鐵礦樣品按下面方法進(jìn)行處理。稱取0.1g樣品于10mL鋼鐵量瓶中，加入20mL濃鹽酸，放置于電熱板上，調(diào)溫到150攝氏度溶解樣品40分鐘，冷卻后定容，干過濾溶液制備成待測溶液。
[0010]2、主要同位素比值分析方法將(I)中制備好的樣品分析溶液引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中測量設(shè)定的待測元素同位素比值，對測定結(jié)果進(jìn)行評估分析。對31份樣品全部分析后，匯總檢測結(jié)果建立主要進(jìn)口國別鐵礦同位素比值分布數(shù)據(jù)庫見表1表1主要進(jìn)口國別鐵礦同位素比值分布表

【權(quán)利要求】
1.利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)、稱取質(zhì)量為0.1g?0.3g的鐵礦石樣品作為試樣，采用鹽酸溶樣法溶解進(jìn)口鐵礦石樣品，除了硅酸鹽外大部分元素均可溶出，根據(jù)分析技術(shù)特點(diǎn)，不需要全部元素完全溶出即可分析，制備成樣品分析溶液； (2)、將制備好的樣品分析溶液引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中測量設(shè)定的待測元素同位素比值，并將數(shù)據(jù)存入同位素示蹤數(shù)據(jù)庫，設(shè)定的待測同位素包括Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206 ； (3)、以主要鐵礦進(jìn)口國澳大利亞、巴西、印度的進(jìn)口鐵礦石同位素比值測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立進(jìn)口鐵礦石同位素示蹤數(shù)據(jù)庫； (4)、利用逐步判別法對進(jìn)口鐵礦同位素示蹤數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，建立進(jìn)口鐵礦同位素示蹤的“數(shù)字全息圖”，并分析這些檢測同位素比值影響進(jìn)口鐵礦產(chǎn)地鑒別的程度，確定其中對鑒別最有影響的同位素，包括:Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206 ；并最終建立起一套實(shí)用的同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫，通過該數(shù)據(jù)庫對鐵礦進(jìn)口國別進(jìn)行有效的鑒別； (5)、用已知產(chǎn)地的鐵礦樣品，進(jìn)行鐵礦同位素變量分析，然后利用同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鑒別，將鐵礦同位素變量代入采用非參數(shù)判別方法建立的鑒別模型，對同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫可信度進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)可信度檢驗(yàn)，進(jìn)入鑒別模型中的鐵礦同位素變量包括:Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206八個(gè)指標(biāo)；這8個(gè)指標(biāo)構(gòu)成判別指標(biāo)集合，根據(jù)礦物該8個(gè)指標(biāo)就可初步斷定其原產(chǎn)國。
2.如權(quán)利要求1所述利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，其特征在于:步驟I)中樣品制備個(gè)過程為:將收集到的多份進(jìn)口鐵礦樣品按下面方法進(jìn)行處理，在每份進(jìn)口鐵礦樣品中稱取0.1g樣品于10mL鋼鐵量瓶中，加入20mL濃鹽酸,放置于電熱板上，調(diào)溫到150攝氏度溶解樣品40分鐘，冷卻后定容，干過濾溶液制備成成樣品分析溶液。
3.如權(quán)利要求1所述利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，其特征在于:步驟4)利用逐步判別法對進(jìn)口鐵礦同位素示蹤數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析過程，中，通過檢測同位素比值，鑒別最有影響的同位素的方法為:采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中逐步法(St印wise)來判斷鐵礦品質(zhì)檢測結(jié)果中哪些項(xiàng)目可用于國別的判斷，運(yùn)用SAS/STAT軟件來實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，鐵礦同位素變量的篩選過程基于F檢驗(yàn)。
4.將篩選出的鐵礦同位素變量代入進(jìn)入步驟5)代入鑒別模型，看其對于模型的R2值的影響程度； 當(dāng)鐵礦同位素變量代入模型后，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的多元檢驗(yàn)方法Wilks’ Lambda和Pillai's Trace進(jìn)行分析，如F檢驗(yàn)的數(shù)值小于0.001，即將該變量標(biāo)選入模型中； 經(jīng)上述步驟統(tǒng)計(jì)分析后Mg24、Si28、Ca42、Cr52、Cu63、Zn64、Mo95、Pb206八個(gè)指標(biāo)通過最后的F檢驗(yàn)，進(jìn)入了鑒別模型模型，這八個(gè)指標(biāo)構(gòu)成判別指標(biāo)集合，根據(jù)礦物該8個(gè)指標(biāo)就可初步斷定其原產(chǎn)國。
5.如權(quán)利要求1所述利用同位素示蹤法分析鑒別進(jìn)口鐵礦國別的方法，其特征在于:步驟5)中對同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)庫可信度進(jìn)行檢驗(yàn):采用非參數(shù)判別方法來建立鑒別模型，對于此數(shù)據(jù)樣本最優(yōu)化的距離定義是平方距離函數(shù)計(jì)算變量X、Y的距離； 計(jì)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(xié)方差； 基于上述距離和模型，對已知產(chǎn)地鐵礦石進(jìn)行鑒別為何種產(chǎn)地即可知是否會出現(xiàn)誤判從而得到同位素示蹤鑒別數(shù)據(jù)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(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】王昊云, 宋義, 谷松海, 李權(quán)斌, 王虹, 胡德新, 李異, 王振坤, 蘇明躍 申請人:天津出入境檢驗(yàn)檢疫局化礦金屬材料檢測中心