在核电厂运行过程中,蒸汽发生器二次侧传热管和管板部位沉积腐蚀产物。为制定温和、高效的沉积物清洗策略,充分了解在役核电厂蒸汽发生器二次侧沉积物化学成分等信息十分必要。实验采用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能量色散X射线谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对沉积物的形貌、粒径分布、表面元素构成与分布、元素价态和物相信息进行了综合表征。通过波长色散X射线荧光光谱法(WDXRF)等测定了沉积物中常量元素Fe与微量元素Cu、Pb、Al、Cr、Ti、Mn、Ni、C、S、P的含量。结果表明,该在役核电厂蒸汽发生器二次侧沉积物主要成分为立方晶系结构的Fe₃O₄,沉积物颗粒形成团聚体的平均粒径约为10.5 μm。构成沉积物的常量元素和微量元素在沉积物表面分布均匀,Fe元素呈+2和+3两种价态。沉积物的化学成分信息能够为该蒸汽发生器二次侧清洗策略制定和优化提供有力支撑。

随着我国高速铁路与重载铁路的快速发展,钢轨焊接接头的服役安全对线路稳定运行至关重要。本文以某高速铁路线 U75V 钢轨固定式闪光焊接头出现的核伤为研究对象,通过断口宏观形貌观察、扫描电子显微镜及能谱(SEM/EDS)分析、金相组织分析等手段,对核伤的形成机制进行了系统失效分析。结果表明:该核伤属于轨头内部横向疲劳裂纹型核伤,裂纹源位于轨头焊缝熔合线处的灰斑夹杂物缺陷处,灰斑夹杂物主要由 Si、Mn 等元素的氧化物及硅酸盐组成;在轮轨接触应力作用下,裂纹自灰斑夹杂物处萌生并疲劳扩展,最终形成尺寸约为 18 mm(钢轨宽度方向)×10 mm(钢轨高度方向)的内部核伤。优化闪光焊接工艺参数(如延长预热时间、降低预热电压等)可有效减少灰斑夹杂物的产生,强化焊缝无损检测流程是避免含灰斑缺陷接头投入运营的关键措施。

氢会显著劣化金属铪的机械性能,因此对铪中氢含量的准确测定与严格管控至关重要。本研究采用高温热脱附测氢仪,系统开展高温热脱附-质谱法对金属铪中氢含量检测方法的优化。重点考察了称样量、热脱附温度、升温速率、背景干扰等关键参数对分析结果的影响。实验结果表明,当样品经无水乙醇浸泡、冲洗与处理后,选择0.11 g称样量,设定800 ℃热脱附温度、10 ℃/min升温速率,并采用漏率为6.2×10^-10 Pa·m³/s标准漏孔时,方法性能达到最优。方法定量限为0.000 2%(质量分数)。对金属铪实际样品进行精密度考察,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)小于10%,加标回收率为92%~108%。采用本法对金属铪样品中氢进行测定,同时采用惰气熔融-红外吸收法进行方法比对,结果表明两种方法测定结果相吻合。

为提高镍钴锰酸锂的检测效率与数据准确性,缩短通关时间并减少贸易纠纷,需建立一种快速准确测定其中镍、钴、锰含量的方法。本文通过系统考察混合熔剂、稀释比、氧化剂、脱模剂、熔融温度与时间及改性元素等因素,确立了最佳熔融制样条件:以四硼酸锂-偏硼酸锂(m∶m=67∶33)为混合熔剂,稀释比为1∶14,硝酸锂溶液(220 g/L)为氧化剂,溴化锂溶液(600 g/L)为脱模剂,熔融温度为1 050 ℃,熔融时间为8 min。采用高纯氧化物配制校准样品系列,通过添加钨、锆进行基体匹配,并以混合熔剂平衡样品总质量,建立了X射线荧光光谱法(XRF)测定镍、钴、锰含量的校准曲线,线性范围分别为10%～50%、5%～30%和5%～30%(质量分数,下同),校准曲线线性回归方程的相关系数(r)均大于0.999,方法检出限分别为0.002 9%、0.005 9%和0.005 7%。按照实验方法测定镍钴锰酸锂中镍、钴、锰,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.34%～0.42%。经行业标准方法YS/T 1006.2—2014 (电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES))验证,方法正确度高,测定结果与标准方法吻合良好。该方法自动化程度高、绿色环保,可满足进口镍钴锰酸锂快速、准确检测的质量控制要求。

碳化硅(SiC)材料因其优异的热稳定性、力学性能及耐腐蚀性而广泛应用于现代工业,准确测定其中Si、Al、Ca、Fe元素含量对提升材料性能至关重要。本文基于分段氧化熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)建立了一种快速分析方法,系统地优化了关键制样参数:确定称样量为0.1 g,灰化条件为650 ℃、2 h;选择Li₂B₄O₇-Li₂CO₃混合熔剂,NH₄I溶液(1.0 mL)为脱模剂,采用滤纸包裹样品在石墨粉衬垫的瓷坩埚中分段预氧化,有效避免铂黄坩埚腐蚀。在优化条件下,各元素校准曲线线性良好,决定系数为0.995 1～0.999 7;方法中各元素检出限为1.17～4.16 μg/g。按照实验方法测定标准样品YSBC28688中Si、Al、Ca、Fe,其中Si的测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)小于1%,Al、Ca、Fe的RSD(n=11)均小于3%;对合成校准样品测定结果与理论值吻合良好。该方法操作简便、分析效率高,适用于碳化硅材料的快速、准确分析。

硅微粉是冶炼铁合金和金属硅的副产物,因其作为优质的耐火材料结合剂而被广泛应用于水泥耐火浇注料。然而,硅微粉中的K₂O、Na₂O等杂质元素会显著降低耐火材料的高温性能,其含量必须严格监控。因此,建立一种能快速准确检测硅微粉(尤其是杂质元素)成分的方法,对于提升耐火材料产品质量、改善应用前景及优化生产工艺至关重要。本研究采用Li₂B₄O₇-LiBO₂(m∶m=67∶33)为混合熔剂,NH₄I溶液(300 g/L)为脱模剂,在1 100 ℃熔融10 min制得玻璃片,有效消除了样品的粒度效应和矿物效应,显著提高了分析结果的准确性;为解决硅微粉日常检测中标准样品稀缺且杂质元素含量梯度覆盖不全的问题,实验使用硅石、硅砖、钾长石、钠长石等耐火材料标准物质/样品和人工配制校准样品共同绘制校准曲线,显著拓宽了目标组分(特别是K₂O、Na₂O)的测量范围;采用融合经验系数法和理论α系数法的PH模型进行基体校正,建立了熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)测定硅微粉中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO等7种组分的方法。方法各组分校准曲线精密度品质因子K＜0.07,各组分检出限为0.010%～0.039%(质量分数)。按照实验方法测定硅微粉中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)均低于6%。分别采用本方法与国标方法(GB/T 6901—2017)对标准物质/样品(硅砖421、硅质砂岩GBW03114和钾长石GBW(E)070144)进行测定,两种方法结果一致性较好且与认定值相符。

采用固体进样直接测汞法测定铜精矿中汞时,标准方法的测定上限较低(最高21 μg/g),难以满足高汞样品检测需求;同时,样品中高含量硫会导致催化管寿命缩短,且仪器残留汞易产生记忆效应。本文采用活性炭稀释样品,将汞的测定上限提高至200 μg/g(二次稀释可达1 000 μg/g及以上);以碳酸钠作为固硫剂,显著减少硫的释放,延长催化管使用寿命;样品经稀释后汞含量降低,记忆效应得到有效抑制。在优化仪器条件下,方法在低浓度(1～20 ng)和高浓度(20～100 ng)范围内的校准曲线决定系数分别为0.999 9和0.999 0,方法检出限和定量限分别为0.19 ng和0.64 ng。按照实验方法测定3个铜精矿样品中汞,结果的相对标准偏差(RSD, n=7)为0.94%～2.3%;与SN/T 4364—2015原子荧光光谱法(AFS)进行比对,t检验结果表明,两种方法测定结果无显著性差异。标准物质测定结果与认定值一致。本方法操作简便、准确度高,适用于高汞含量铜精矿样品的快速测定。

为应对高锑铅精矿中痕量铋的测定因锑基体干扰严重、传统方法灵敏度不足而面临的困难,本文建立了一种氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)。该方法采用NH₄HF₂-HCl-HNO₃-HClO₄混合酸体系消解样品,并结合HBr挥发法,有效消除了高含量锑的基体干扰。通过条件试验确定了最佳分析参数:HCl介质浓度为10%(体积分数),硫脲-抗坏血酸混合溶液用量为10 mL,反应放置时间为30 min,KBH₄溶液最佳质量浓度为20 g/L。在优化条件下,方法在铋质量浓度10.0~120.0 μg/L范围内线性关系良好,相关系数达0.999 9,方法检出限为0.000 4%(质量分数)。对5个高锑铅精矿实际样品进行11次平行测定,结果的相对标准偏差(RSD)为1.4%~2.5%,与原子吸收光谱法(AAS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定结果一致。该方法具有操作简便、灵敏度高、抗干扰能力强、结果准确、分析快速等优点,适用于高锑铅精矿中痕量铋的常规分析。

快速、准确测定铁矿石中硫含量对贸易结算、生产控制和环境保护具有重要意义。针对含结晶水铁矿石中水分对硫测定的干扰问题,本文建立了一种基于高温管式炉燃烧红外吸收法的分析方法。实验优化确定了称样量为0.2 g,炉温为1 350 ℃,选用线状氧化铜为助熔剂,硫得以稳定、完全释放并输送至红外检测系统。方法中硫的测定范围为0.002 8%～2.61%(质量分数,下同),检出限为0.000 34%,定量限为0.001 13%,分区间建立校准曲线,其线性相关系数均大于0.999。对铁矿石标准物质/样品及实际样品进行6次重复测定,结果的相对标准偏差(RSD)为0.45%～2.7%;对标准物质的t检验表明测定值与认定值无显著性差异,方法准确度良好。在含结晶水铁矿石测定中,本方法与高频燃烧红外吸收法的比对结果表明,本方法所得F值显著高于临界值F_0.05(5,5),表明两种方法精密度存在显著性差异,且高温管式炉法在结果重复性、正确度及抗水干扰方面均具明显优势,适用于含结晶水矿样的准确测定,已形成行业标准并推广应用。

铜钴氧化矿是重要的战略资源,其贸易计价与工艺优化高度依赖于酸溶钴含量的准确测定。为实现与实际湿法冶炼工艺相匹配的钴含量分析,本研究建立了一种基于火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定铜钴氧化矿中酸溶钴的分析方法。该方法紧密结合刚果(金)地区实际湿法浸出工艺,以焦亚硫酸钠为还原剂,在稀硫酸介质中于常温条件下浸出样品,实现酸溶态钴的高效提取。通过系统优化样品前处理过程,重点考察了焦亚硫酸钠用量、硫酸浓度与用量以及振荡时间等关键参数对钴浸出效果的影响。结果表明,在焦亚硫酸钠加入量为0.6 g、硫酸体积分数为5%、5%硫酸用量为40 mL、振荡浸出60 min的条件下,钴的浸出效果最佳。按照实验方法测定3个不同品位刚果(金)铜钴氧化矿中酸溶钴,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)为0.63%~2.0%,加标回收率为97%~104%。该方法操作简便、结果准确、重现性好,与实际生产工艺高度匹配,适用于矿山和冶炼企业中对酸溶钴的快速测定,可为矿石贸易计价和湿法冶炼流程控制提供可靠的分析依据。

粗铜中金的准确测定对资源高效利用与冶炼工艺优化具有重要意义。本研究建立了一种基于泡沫吸附富集-电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定粗铜中金的分析方法。样品经硝酸溶解铜、硫酸高温脱碳、王水溶解金等前处理步骤,有效消除碳质残留及基体干扰,随后利用泡沫塑料动态吸附金,并以硫脲溶液解脱富集,选择Au 242.795 nm 为金的分析谱线,使用ICP-AES测定金。该方法称样量达10.000 0 g,显著提高代表性;校准曲线线性关系良好,线性相关系数达0.999 7;方法中金的检出限为0.005 1 g/t,定量限为0.017 g/t。按照实验方法测定粗铜样品中金,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)小于3%,加标回收率为95%～105%;与YS/T 521.2—2019(火试金重量法)进行比对,经t 检验表明两种方法测定结果无显著性差异。本方法避免了铅污染,更环境友好,适用于粗铜中痕量金的快速、批量分析,为冶炼过程质量控制提供了可靠技术手段。

为简化矿石多元素分析流程,本研究建立了一种基于四酸(盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸)消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的快速分析方法,用于同时测定高砷、高锑和高铋多金属矿石中砷、锑、铋、铜、铅、锌、镉、钼、氧化镁、氧化钙、氧化铁、氧化锰、氧化钾、氧化钠共14种组分。通过优化,确定最佳消解酸配比为10 mL硝酸-5 mL盐酸-2 mL氢氟酸-1 mL高氯酸,并优选了分析谱线。各组分的校准曲线线性关系良好,线性相关系数均大于0.999;方法中各组分的检出限为0.78~47.0 μg/g。按照实验方法测定矿石标准物质中14种组分,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)小于6.0%,相对误差RE小于10%,符合《地质矿产实验室测试质量管理规范》要求。分别使用本法和标准方法测定实际样品中14种组分,两种方法的测定结果相吻合。本方法准确、高效,适用于实际样品的快速分析。

钪是汽车轻量化部件用形状记忆镁合金中的关键合金化元素。本文采用盐酸(1+1)-过氧化氢溶解样品,针对镁基体的干扰问题,基体匹配法消除基体效应,优选Sc 363.075{93} nm为钪的分析谱线,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定其中高含量钪的分析方法。结果表明:钪校准曲线的线性相关系数达0.999 9,方法检出限为0.000 29%(质量分数,下同),测定下限为0.000 967%。方法验证显示:质量控制样品中钪测定结果与参考值的相对误差绝对值为0.22%～0.48%,测定值与参考值吻合良好;实际样品中钪测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为0.13%～0.60%,加标回收率为91.7%～94.4%。该方法准确可靠,适用于汽车轻量化形状记忆镁合金中高含量钪的快速测定。

针对含银铅铋合金锭中锡元素测定时存在的溶解难题,硝酸易与锡生成难溶偏锡酸,盐酸则与银、铅形成氯化物沉淀,本文建立了一种“稀硝酸冷溶-硫酸加热-酒石酸络合”的样品前处理方法,结合电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES),实现了对该合金中0.1%～3%(质量分数,下同)锡的准确测定。实验系统优化了测定条件:选取锡分析谱线Sn 189.989 nm,确定样品溶解条件为0.500 0 g样品经50 mL硝酸(1+1)冷溶后,加入5 mL硫酸与10 mL 200 g/L酒石酸溶液,低温加热至完全溶解;分取试液后补加1 mL 200 g/L酒石酸溶液,并控制测定介质中硝酸体积分数为10%。共存元素(铅、铋、锑等)在实际含量范围内无显著干扰。结果表明:锡在0.50~15.00 mg/L范围内线性关系良好,校准曲线线性相关系数r为1.000;方法中锡的检出限为0.000 52%,定量限为0.001 7%。按照实验方法测定两个含银铅铋合金锭中锡,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为1.4%～1.5%,回收率为98.5%～105.0%。本方法操作简便、溶解完全、精密度与正确度良好,适用于有色金属冶炼企业对含银铅铋合金锭中锡元素的日常生产控制与检测。

本文基于真空环境的X射线荧光光谱(XRF)对铸铁、高铬铸铁、中低合金钢和不锈钢中不同碳含量的分析能力进行研究。对仪器测量条件,比如管电压、管电流、分析角度、分析时间、脉冲高度分布(PHD)、窗宽以及背景扣除情况等进行优化;使用铣床处理样品表面,选择600 r/min的刀头旋转速度和300 mm/min的铣刀进给速度可获得一致的、细纹路表面样品,保证了结果的准确性;此外,要及时制样、及时分析,样品放置太长时间时要重新对其表面进行制备。在优化的实验条件下,建立了XRF测定铸铁、高铬铸铁、中低合金钢和不锈钢中碳的分析方法。铸铁、高铬铸铁、中低合金钢以及不锈钢中碳的检出限分别为0.030%、0.023%、0.015%和0.015%(质量分数,下同)。对碳分析结果的精密度和正确度进行了考察,铸铁、高铬铸铁和中低合金钢样品中碳测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.64%～1.9%;对于不锈钢样品,随着碳含量的降低,RSD增大,分析精密度降低。正确度验证结果表明,碳质量分数大于0.15%时,本法测定结果与标准物质/样品的认定值/标准值或高频感应炉燃烧后红外吸收法分析结果一致性良好。在钢铁冶炼中,对于碳质量分数大于0.15%的样品可以尝试在采用XRF分析时同步检测碳含量,以提高XRF在钢铁冶炼中的分析效率。