2017年, 第37卷, 第12期　刊出日期：2017-12-28

  

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  激光诱导击穿光谱钢水成分在线检测靶点的自动定位

  马翠红, 赵月华, 孟凡伟

  冶金分析. 2017, 37(12): 1-6.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010128

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  针对应用激光诱导击穿光谱技术钢水成分检测过程中测试靶点的选取问题,提出了一种基于LabVIEW的测试靶点自动定位系统的研究方法,旨在更好地完成钢水成分的实时在线检测。本控制系统充分利用了LabVIEW在仪器控制和机器视觉方面的优越性,借助MC600系列控制器以及电动位移台搭建实验平台,只需要向MC600系列运动控制器发送格式正确的运行指令,就可以实现测试靶点的自动定位,并且通过边缘提取能够提高靶点自动定位的准确性和安全性。靶点自动定位系统避免了以往检测过程中通过手动控制选择测试靶点的繁琐,确保了检测过程的有效性,使工作效率得到很大提高。
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  扫描电镜测定夹杂物的影响因素探讨

  张淑兰, 徐海峰, 杜敏, 王辉, 王昌

  冶金分析. 2017, 37(12): 7-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010131

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  研究了参数设置对扫描电镜检测夹杂物的影响,讨论了放大倍数、搜索网格大小、加速电压及工作距离等参数对测量夹杂物尺寸、数量的影响。研究结果表明,放大倍数越小,搜索网格的数量越少,检测到的夹杂物平均数量越少,平均夹杂物尺寸越大;当放大倍数降低到100倍左右、搜索网格为512×512、加速电压为25kV、工作距离为17.5mm时,能够检测到实验钢种夹杂物的平均尺寸约4μm,最小尺寸约1μm。其次,工作距离越大,加速电压越小,检测到的夹杂物数量越多,平均夹杂物尺寸越小。这主要是因为图像的分辨率随着工作距离增加和加速电压的减小而提高,进而导致在测试过程中大量细小的夹杂和析出物被检测到;因而在检测细小的夹杂和析出时,应增大工作距离或者降低工作电压,特别是在精确检测非常细小的MnS夹杂时,应适当增加工作距离至20.5mm或降低加速电压至15kV以下。不同测量面积设置的实验结果表明,对于本实验材料,检测面积大于20mm²时实验结果更可靠、更具代表性。
研究报告与工作简报
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  电感耦合等离子体质谱法测定纳米硅粉中20种杂质元素

  古行乾, 施意华, 邱丽, 唐碧玉, 秦海青, 杨坤

  冶金分析. 2017, 37(12): 15-21.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010201

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  采用HNO₃和HF体系溶解样品,通过选择合适的待测同位素和干扰系数校正法克服了质谱干扰,以⁴⁵Sc为内标测定Li、B、Mg、Al、P、Ca、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu和Zn,以¹⁰³Rh为内标测定Ga、Cd、Sn、Sb、Ba和Pb,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对纳米硅粉中20种杂质元素的测定方法。实验发现,在溶样时加入1.0mL 30g/L甘露醇溶液,同时控制蒸发消解温度为120℃可有效抑制元素B的挥发损失,进而提高了测定元素B的准确性;采用加热蒸发消解挥Si的方法处理样品后,待测溶液中Si的质量浓度低于100mg/L,不仅可以消除Si基体对测定的干扰,而且也消除了对元素P测定的干扰;采取增加泵速并使用10%氨水(V/V)和10%HNO₃(V/V)交替冲洗的方式可消除元素B的记忆效应。以各元素的质量浓度为横坐标,其对应的离子强度为纵坐标绘制校准曲线,各元素校准曲线的相关系数均在0.9999以上,方法检出限为0.0003~0.30μg/g,背景等效浓度为0.0011~4.9μg/g。采用实验方法对纳米硅粉实际样品中各元素进行测定,所得结果的相对标准偏差(RSD,n=9)为1.1%~7.6%,加标回收率在90%~108%之间。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)进行方法对照试验,测定B、P、Al、Ca、Mg、Fe的结果与实验方法基本一致。

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  4-甲基-2-戊酮萃取分离-电感耦合等离子体质谱法测定高纯硒中17种杂质元素

  刘宏, 徐进勇, 王云光, 冯芳兵, 张坤鹏, 唐元斌

  冶金分析. 2017, 37(12): 22-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010192

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  利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定5N~6N(纯度为99.999%~99.9999%)高纯硒中痕量杂质元素时,硒的基体效应明显,影响结果的准确性。采用硝酸溶解高纯硒,经4-甲基-2-戊酮选择性萃取硒后,对水相进行测定,建立了电感耦合等离子体质谱法测定高纯硒中的Li、Be、B、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb共17种痕量杂质元素的方法。实验表明,萃取时当盐酸浓度为7mol/L、MIBK体积为20mL和萃取时间为2min时,水相中硒的质量浓度低于5mg/L,此时硒基体对测定的影响可忽略。方法中各元素校准曲线的线性关系均大于0.9995,各待测元素的方法检出限为0.2~7.0ng/g。按照实验方法对高纯硒样品中这17种杂质元素进行测定,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)在5.0%~11.2%之间,加标回收率在91%~103%之间。
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  熔融制样-X射线荧光光谱法测定轻稀土精矿中稀土总量

  蒋天怡, 吴文琪, 张术杰, 任旭东, 杜梅

  冶金分析. 2017, 37(12): 27-32.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.009917

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  作为稀土工业的原料,稀土精矿中稀土总量的测定方法步骤多、流程长。实验采用熔融制样-X射线荧光光谱法测定轻稀土精矿中稀土总量,研究了制样和测量条件。准确称取6.0000g无水四硼酸锂和偏硼酸锂混合熔剂(质量比2∶1)于铂黄坩埚中,以0.5000g硝酸锂为氧化剂消除试样中还原物质对铂黄坩埚的侵蚀,称取0.6000g稀土精矿试样,再于试样表面均匀覆盖0.5000g氧化硼防止试样喷溅,滴加0.5mL 20mg/mL的溴化铵溶液作为脱模剂。将坩埚放进预加热到1050℃的熔样机内熔融19min制备样片,可消除矿物效应、粒度效应及表面效应。通过各稀土元素X射线荧光谱线的选择减少谱线干扰,以经验系数法校正谱线干扰和基体效应,用稀土精矿标样建立各稀土元素校准曲线。各组分校准曲线的相关系数在0.991~0.999之间,试样重复测量的相对标准偏差(RSD)小于0.5%,稀土总量测定结果与重量法一致。方法的精密度和正确度能够满足生产要求。
研究报告与工作简报
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  熔融制样-X射线荧光光谱法测定铬矿中14种主次成分

  田琼, 胡建军, 叶金燕, 卢韵宇, 洪武兴

  冶金分析. 2017, 37(12): 33-37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010156

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  针对铬矿主次组分同时测定中存在的问题,建立了熔融制样-X射线荧光光谱法同时测定铬矿中Cr₂O₃、Fe、MgO、SiO₂、Al₂O₃、CaO、P、S、K₂O、Ni、Co、Ti、Mn、V等14种主次组分的分析方法。以Li₂B₄O₇-LiBO₂(m∶m=67∶33)为熔剂,稀释比1∶20,定量加入氧化-脱模混合溶液(500g/L NaNO₃溶液-70g/L LiBr溶液),在700℃预氧化5min,在1100℃熔融20min,制得透明的熔片。使用铬矿标准物质与钒钛铁精矿标准物质,光谱纯试剂氧化镍按不同比例混合制备合成校准样品系列,拓展了校准曲线含量范围。方法的检出限为10~748μg/g。采用理论α系数法和经验系数法相结合的方法校正基体效应。对1个铬矿样品进行精密度考察,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=12)均小于5%;采用实验方法对1个铬矿标准物质进行分析,测定结果与认定值相符,能满足铬矿中各成分的检测要求。

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  电感耦合等离子体原子发射光谱法测定重晶石中碳酸钡和硫酸钡

  吴俊, 张明杰, 任小荣, 曾慧美

  冶金分析. 2017, 37(12): 38-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010114

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  通过采用不同的样品处理方法,对电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定重晶石中碳酸钡和硫酸钡含量的方法进行了探讨。采用不同浓度醋酸对纯硫酸钡进行溶解试验,结果表明,采用1.7mol/L醋酸常温溶解1h,硫酸钡的溶出率与用水进行溶解时保持一致。因而采用以下流程对样品中碳酸钡进行测定:采用水溶解样品,并用ICP-AES对样品溶液中钡进行测定,得到样品中水溶性钡的含量;采用1.7mol/L醋酸溶解样品,并用ICP-AES对样品溶液中钡进行测定,得到样品中水溶性钡、以碳酸钡形式存在的钡的含量总和;将后者减去前者可得到以碳酸钡形式存在的钡的含量,再进一步换算为碳酸钡含量,实现了ICP-AES对重晶石中碳酸钡含量的测定。采用1.0mol/L盐酸加热煮沸30min处理样品,可有效溶解氯化钡、碳酸钡等含钡杂质,而采用1.0mol/L盐酸对纯硫酸钡的溶解试验表明,1.0mol/L盐酸对硫酸钡的溶出率为0.090%,与重晶石样品中硫酸钡质量分数(大于10%)相比可忽略不计。因而采用以下流程对样品中硫酸钡进行测定:样品经1.0mol/L盐酸处理后,过滤,采用过氧化钠熔融-碳酸钠溶液浸提的方法处理沉淀,并采用ICP-AES对浸取液中钡进行测定,可得到以硫酸钡形式存在的钡的含量,将其换算为硫酸钡含量,实现了ICP-AES对重晶石样品中硫酸钡含量的测定。考虑到重晶石样品中碳酸钡的含量较低而硫酸钡的含量较高,分别选择灵敏度最高的Ba 455.403nm谱线和灵敏度较低的Ba 230.424nm谱线为分析谱线对二者进行测定,其对应钡的校准曲线线性相关系数分别为0.9991~0.9999和0.9995~1.0000。按照实验方法测定重晶石样品中碳酸钡和硫酸钡,碳酸钡方法检出限为0.001%,硫酸钡方法检出限为0.003%;碳酸钡和硫酸钡测定结果的相对标准偏差(RSD,n=12)分别不大于21%和1.0%。实验方法用于样品中碳酸钡测定并加入碳酸钡进行加标回收试验,其回收率为90%~110%。实验方法用于测定重晶石矿石成分分析标准物质中硫酸钡,测定值与认定值相吻合。
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  微分脉冲阳极溶出伏安法测定水处理剂用铝酸钙中砷

  宋丹丹, 尚玉俊, 王秀莉, 王炜

  冶金分析. 2017, 37(12): 45-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010208

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  采用活性面位于侧面的金电极作为工作电极,建立了微分脉冲阳极溶出伏安法测定水处理剂用铝酸钙中砷含量的检测方法。将水处理剂用铝酸钙粉用氯化铝溶液加热回流溶解,经过滤后,对滤液进行稀释,以18%(质量分数)盐酸为支持电解质,对样品稀释液进行微分脉冲扫描阳极溶出伏安法测定。结果表明,砷在金电极上于峰电位为+0.09V左右产生灵敏的溶出峰,该峰峰高与砷的质量浓度在0.5~10μg/L之间呈现良好的线性关系,相关系数为0.9977,检出限为0.15μg/L。按照实验方法对水处理剂用铝酸钙样品进行测定,并采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)做方法对照,同时加入砷标准溶液进行加标回收试验,结果表明,两种方法的测定结果基本一致,且实验方法的加标回收率为90%~102%。对3个水处理剂用铝酸钙样品测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为2.1%~3.3%。
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  火花放电原子发射光谱法分析低合金钢中酸溶铝的准确性探究

  詹会霞, 谷国雪, 范瑾

  冶金分析. 2017, 37(12): 50-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010150

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  采用脉冲分布分析测光(PDA)技术,以火花放电原子发射光谱法对低合金钢中酸溶铝的含量进行分析。讨论了3种制样方法(Al₂O₃砂轮、SiC砂轮磨样及车铣)、氩气激发流量、压力及纯度对分析结果的影响,得出车铣制样方法为最佳选择,同时,控制氩气激发流量10L/min、输入压力0.20~0.30MPa及氩气纯度大于99.99%的实验条件。通过试验确定以Fe 287.2nm为内标线,Al 394.4nm为分析线,氩气冲洗时间3s,预燃时间1700脉冲,积分时间3600脉冲的分析条件。对校准曲线进行一次和二次线性拟合回归,发现后者效果更佳,相关系数达0.99989。通过干扰元素V、Ti、Nb的重叠干扰校正,选择4种低合金钢标准样品进行精密度(n=10)和准确度考察,标样认定值与测定结果间的绝对误差、临界差CD_0.95、标准偏差及重复性限对应的标准偏差均满足GB/T 4336—2016标准的规定要求,实验方法适合测定低合金钢中质量分数为0.008%~0.25%的酸溶铝含量。
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  火花放电发射光谱法同时测定铍青铜中多种元素

  史玉涛, 王宝义, 刘招

  冶金分析. 2017, 37(12): 55-58.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010162

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  为了满足铍青铜化学成分快速测定需求,开发了利用火花放电发射光谱法直接测定铍青铜中Be、Co、Pb、Fe、Al、Ni、Si 7种元素的方法。用120目(124μm)刚玉砂纸打磨样品表面,优化光源激发条件为:冲洗时间10s;预燃时间15s;积分时间10s;频率500Hz;预燃能量0.5;积分能量0.09;氩气流量9L/min;以Cu 296.1nm谱线作为参比线,优选各元素的线性和精密度均较好的谱线作为该元素的分析谱线。利用购买的标样与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和原子吸收光谱法(AAS)共同定值的内控样一起绘制校准曲线,各元素校准曲线线性相关系数R²均在0.995以上。对样品进行精密度试验考察,各元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)在0.39%~1.5%之间。对铍青铜未知样品进行正确度考察,测定值与湿法结果一致。
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  铅试金重量法测定铜精矿中金和银

  林英玲

  冶金分析. 2017, 37(12): 59-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010159

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  采用铅试金重量法测定铜精矿中的金和银时,因铜精矿中的铜含量较高,在高温熔融时,部分铜会与金和银一起保留在铅扣中,造成灰吹时铜会形成氧化铜渣从而使铅扣产生冻结现象进而影响测定。通过优化实验条件消除了试样中铜对测定的影响,最终实现了铅试金重量法对铜精矿中金和银的测定。探讨了铅试金时铅扣中铜量对灰吹效果的影响,结果表明,当铅扣中铜质量小于1g时,铜对金和银的测定结果无影响。对铅试金重量法测定铜精矿中金和银的条件进行了优化,结果表明,通过选择试样量为15g,配料中氧化铅量为135g、硅酸度为0.5,可有效的将铅扣中的铜量控制在1g以下,据此消除了试样中铜对测定的影响。考察了灰吹温度对金和银测定结果的影响,确定灰吹温度为860℃。方法应用于铜精矿实际样品分析,分析结果与国家标准方法GB/T 3884.1—2012吻合。按实验方法分别对2个铜精矿样品平行测定7次,金测定结果的相对标准偏差(RSD)小于5%,银测定结果的相对标准偏差小于2%。
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  EDTA滴定法测定锑铋精矿中铋

  肖刘萍

  冶金分析. 2017, 37(12): 65-70.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010217

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  对采用盐酸、硝酸和高氯酸溶样方式能溶解铋精矿而不能溶解成分较为相似的锑铋精矿的原因进行了探讨。采用X射线衍射仪(XRD)分别对铋精矿和锑铋精矿进行物相分析,结果表明造成锑铋精矿溶解不完全的原因可能是锑铋共生矿物的不完全溶解。针对这一问题,实验对该溶样方法进行了改进,采取盐酸、硝酸和高氯酸预溶解样品,高氯酸冒烟后补加3次盐酸和氢溴酸继续溶解样品的方法进行溶样。实验表明,采用改进后的方法溶解锑铋精矿样品,所得样品溶液中均有少许灰色不溶渣,但无黑色不溶物。采用焦硫酸钾熔融-酸溶法处理灰色不溶渣后用原子吸收光谱法(AAS)对其中铋进行测定,经计算,灰色不溶渣中铋含量与样品中铋含量的比值不大于0.2%,即灰色不溶渣中的铋可忽略不计。据此,采用上述改进方法进行溶样,建立了EDTA滴定法测定锑铋精矿中铋的方法。对样品量进行了优化,最终选择样品量为0.3g。探讨了锑铋精矿样品中高含量锑对测定的干扰,结果表明,样品中大部分的锑已在溶样过程中挥发出去,而留在样品溶液中的锑也不干扰测定。将实验方法应用于锑铋精矿样品中铋的测定,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)为0.22%~0.47%,加标回收率在99%~101%之间,所得结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)的测定值相吻合。
研究报告与工作简报
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  高温燃烧热导法测定煤中碳氢氮硫

  冯涛, 唐兆官

  冶金分析. 2017, 37(12): 71-76.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010191

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  对煤中碳、氢、氮、硫同时测定的报道多采用近红外光谱或中红外光谱法。实验控制称样量为80~120mg,选择三氧化钨与试样的质量比为3∶1,建立了高温燃烧热导法同时测定煤中碳、氢、氮、硫的方法。实验表明,当称样量为80、100和120mg时,两个煤样中4种元素的测定值与认定值基本一致,方差值在0.000133~0.0621之间,F值在0.71~3.00之间,F值均小于在95%置信限下的F_0.05=5.05,这说明3种称样量条件的精密度彼此无显著性差异。方法的检出限分别为碳0.026mg、氢0.015mg、氮0.004mg、硫0.044mg;方法的测定下限分别为碳0.194mg、氢0.037mg、氮0.096mg、硫0.185mg。方法应用于煤标准物质中碳、氢、氮、硫这4种元素的测定,测定值与认定值基本一致,相对标准偏差(RSD,n=6)在0.12%~2.8%范围。

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  电感耦合等离子体原子发射光谱法测定金属阳极涂层中钌和铱

  周扬杰

  冶金分析. 2017, 37(12): 77-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.010239

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  在500~550℃马弗炉中采用氢氧化钾-硝酸钾熔融样品1h,热水浸出熔融物后加盐酸酸化,选择Ru 240.272nm、Ir 212.681nm为分析线,通过基体匹配法配制标准溶液系列消除基体效应的影响,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定溶液中钌和铱,由此建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定金属阳极涂层中钌和铱的分析方法。钌和铱在0.50~10mg/L范围内,其校准曲线线性相关系数均大于0.999;钌和铱的检出限分别为0.03和0.09g/m²。按照实验方法测定金属阳极涂层样品中钌和铱,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)分别为0.69%和1.5%,与原子吸收光谱法(AAS)的测定结果基本吻合。