2021年, 第41卷, 第3期　刊出日期：2021-03-28

  

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  高铁车轮轮辋部位元素的原位统计分布分析方法研究与应用

  冯浩洲, 王蓬, 李冬玲, 贾云海, 王海舟

  冶金分析. 2021, 41(3): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011282

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  为实现大尺寸车轮剖面的成分快速定量统计分布表征,研究了基于火花源原位统计分布分析技术的高铁车轮成分定量分布表征方法,并将该表征方法应用于3种不同成分的高铁车轮(W1、W2、W3)轮辋剖面处的成分定量统计分布分析,获得了踏面附近至轮辋内部的成分定量分布规律,并探讨了3种车轮在元素偏析行为上的差异。结合扫描电镜和能谱分析对轮辋部位的夹杂物和金相组织的表征结果,发现夹杂物的存在对车轮部分元素分布的均匀性产生明显影响,是相应元素统计偏析度偏高的主要原因。W2车轮中存在着大量易延展的条形MnS,且硫化物的长度最大超过了100 μm,因此其中Mn和S元素的统计偏析度明显高于其他车轮样品。同时,车轮中一些异常上贝氏体组织的存在是W1车轮中C元素的统计偏析度较高的本质所在。
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  高温合金母合金真空冶炼中炉前快速分析的取制样方法探讨

  年季强, 陈颖杰, 朱杰, 陈芳

  冶金分析. 2021, 41(3): 9-17.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011303

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  高温合金母合金的成分范围控制较窄,应用综合检测手段,建立了高温合金母合金中主量、微量及痕量元素的炉前快速分析方法。使用30 mm的铝刚玉材质取样杯,在真空感应炉中采用二次浸没法取高温合金母合金熔液,凝固后快速冷却完成取样。在样品的尾部切割厚约8 mm的第1试样,用于辉光放电质谱仪(GDMS)测试其痕量元素含量;在剩下的样品上再切割厚约5 mm第2试样片,并切割成宽约5 mm、长30 mm的长条,经打磨后剪成质量为0.5~1.0 g的颗粒,丙酮清洗后用于碳、硫和氧、氮、氢测试;在剩余部分样品上继续切割厚约8 mm的第3试样,采用X射线荧光光谱仪(XRF)测试主量元素含量,然后使用火花放电原子发射光谱仪测试硼元素含量;最后利用实验室数据对接系统汇总检测数据,将检测结果快速传输给冶炼控制室。实验研究了取样杯内直径尺寸、热处理温度和浸没次数对炉前样内部质量的影响,同时考察了取样杯材质对炉前样品中杂质元素的影响以及不同元素在炉前样柱体分布情况,通过制样方法和仪器设备选择优化测试时间,实现了在25 min内完成40余种主量、微量以及痕量元素的炉前快速分析。方法在高温合金母合金冶炼中得到了应用,为有效控制其主量元素以及高温合金纯净化提供准确数据。
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  X射线荧光光谱在锰矿石分析中的应用文献评介

  李松, 邓赛文, 王毅民, 王祎亚

  冶金分析. 2021, 41(3): 18-26.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011289

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  当今X射线荧光光谱(XRF)已成为锰矿石分析最重要的方法之一。作者收集了截至2020年我国X射线荧光光谱技术分析锰矿石的文献共计29篇,其中25篇采用熔融制样方法,4篇采用粉末压片制样方法。文章介绍了我国锰矿分析的文献概况和基础条件:包括相关专著、评述论文、标准物质和方法标准。对29篇期刊文献用列表方式简介了方法要点,包括仪器、制样方法、校准和基体校正、测定组分、精密度等,并对其中较典型、有代表性的文献按制样方法进行了重点评介,强调了熔融制样虽然可以有效解决样品粒度和矿物效应的影响,但发展粉末压片制样依然具有独特优势和社会发展需求。最后讨论了制样方法选取、样品粒度影响和方法的未来发展。
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  能量色散X射线荧光光谱法对水溶液中多种重金属离子的检测方法探讨

  倪子月, 程大伟, 廖学亮, 刘明博, 陈吉文, 李小佳

  冶金分析. 2021, 41(3): 27-31.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011167

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  使用小台式的能量色散X射线荧光光谱仪可以实现水溶液中多种痕量重金属离子的直接测试,不需要对溶液进行消解,且仪器简单,对环境要求低。通过对谱线能量不同的元素进行分组,对各组元素的滤光片进行选择:对于铬、锰、铁,使用0.2 mm Al滤光片;对于镍、铜、锌、铅、硒、砷、汞,使用0.5 mm Ti滤光片;对于锑,使用1.25 mm Mo滤光片。使用国家标准溶液配制铬、铁、锰、镍、铜、锌、铅、硒、砷、汞和锑的混合溶液,探讨仪器对水溶液中重金属的检测情况,各元素校准曲线的线性相关系数均达到0.99以上,检出限在0.04~0.39 μg/mL之间。对1 μg/mL的混合溶液进行多次测试,铬测定值的相对标准偏差(RSD)最大达到19.5%,锰、铜、铅、汞、锑的RSD在10%～15%之间,其余元素的RSD均小于10%。采用能量色散X射线荧光光谱法(EDXRF)可实现水溶液中多种重金属离子的快速检测,为水溶液中重金属离子的检测提供参考。
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  锍镍试金-电感耦合等离子体质谱法测定分金渣中铑和铱

  刘芳美, 巫贞祥, 赖秋祥

  冶金分析. 2021, 41(3): 32-38.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011170

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  建立测定分金渣中铑和铱含量的检测方法,对实现分金渣中铑和铱的有效提取、铑和铱冶炼新工艺开发及提高铜阳极泥的综合回收利用率具有重大意义。分金渣经锍镍试金预处理,用6 mol/L盐酸溶解锍镍扣使得含铑和铱的沉淀与其他杂质元素分离,趁热过滤,沉淀经王水(1+1)密封消解,以¹⁰³Rh和¹⁹³Ir为测定同位素,实现了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对分金渣中铑和铱的测定。对锍镍试金配料、溶解锍镍扣的盐酸浓度、封闭消解温度和时间等条件进行了考察。通过选择合适的测定同位素消除了可能存在的质谱干扰,选用¹⁸⁵Re作为¹⁰³Rh的内标,²⁰³Tl作为¹⁹³Ir的内标消除了信号漂移的影响。在优化的实验条件下测定铑和铱混合标准溶液系列,结果表明,铑、铱在10~50 μg/L质量浓度范围内分别和铑、铱质谱强度与内标质谱强度之比呈线性关系,相关系数大于0.999,方法检出限分别为0.58 μg/L和0.035 μg/L,定量限分别为1.74 μg/L和0.11 μg/L。按照实验方法测定6个分金渣试样中铑和铱,测定结果的相对标准偏差(RSD)在1.7%~4.9%之间,加标回收率在90%~103%之间。根据分金渣实际物相组成以及铑和铱的含量,使用金粉(wAu>99.99%)、银粉(wAg>99.99%)、铂粉(海绵铂,wPt>99.97%)、钯粉(海绵钯,wPd>99.97%)、纯铑粉(海绵铑,wRh>99.97%)和纯铱粉(海绵铱,wIr>99.97%)研磨均匀混合后制备分金渣模拟试样,按照实验方法进行测定,测定值与理论值相一致。
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  电感耦合等离子体质谱法测定高纯二氧化碲中10种杂质元素

  王长华, 王伟华, 韩维儒, 侯亚丽, 白伟华

  冶金分析. 2021, 41(3): 39-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011192

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  杂质元素含量对保证高纯二氧化碲产品的纯度具有重要的意义。采用1.0 mL硝酸-5.0 mL盐酸-3.0 mL酒石酸溶液溶解样品,以¹³³Cs为内标元素,用动能歧视碰撞池(KED)模式测定钙、铁和硒,采用标准模式测定其他元素,建立了采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定高纯二氧化碲中镁、铝、钙、铁、镍、铜、硒、锑、铅、铋等10种杂质元素含量的方法。方法检出限介于0.012～0.21 μg/L之间,方法定量限在0.040～0.59 μg/L之间。按照实验方法对高纯二氧化碲样品进行测定,每个样品平行测定7次,各元素测定结果的相对标准偏差在1.2%～3.4%之间,加标回收率在95%～106%之间。方法可用于纯度为99.999%二氧化碲材料的检测。
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  电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中铌钽钨锡

  郭晓瑞, 王甜甜, 张宏丽, 孙启亮, 倪文山

  冶金分析. 2021, 41(3): 44-50.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011280

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  采用HCl-HNO₃-HF-HClO₄溶解地球化学样品,以50 mg/L酒石酸-1% HCl为测定介质克服了铌、钽、钨、锡易水解的特性,选择⁹³Nb、¹⁸¹Ta、¹⁸²W、¹¹⁸Sn为分析同位素及50 ng/mL¹⁸⁵Re为内标,建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定地球化学样品中微量铌、钽、钨、锡的新方法。在选定的实验条件下,铌、钽、钨、锡质谱强度与其质量浓度在0.01～100 ng/mL范围内呈良好的线性关系,相关系数在0.999 6～0.999 8之间,方法检出限为0.003～0.090 ng/g,定量限为0.010～0.300 ng/g。将实验方法应用于岩石、土壤、水系沉积物标准物质中铌、钽、钨、锡的测定,测定值与认定值基本一致,相对标准偏差(RSD,n=9)分别在1.8%~4.9%、2.4%~5.3%、2.0%~5.3%、1.7%~4.9%之间。按照实验方法对岩石、水系沉积物、土壤实际样品中铌、钽、钨、锡进行测定,相对标准偏差分别在2.1%~4.1%、2.3%~4.0%、2.4%~4.2%、1.6%~4.3%之间。
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  高频燃烧红外吸收法测定石墨矿中固定碳

  王斌, 李霈, 刘巍平

  冶金分析. 2021, 41(3): 51-55.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011191

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  固定碳含量是石墨矿的工业指标,也是评价石墨矿品位储量的重要因素。固定碳为去除无机碳和有机碳后剩余的碳。实验采用在烧杯中加硝酸(2+8)低温煮沸的方法去除无机碳,用灼烧灰化的方法去除有机碳,以金属钨和纯铁为助熔剂,采用高频燃烧红外吸收法进行测定,实现了石墨矿中固定碳的测定。讨论了坩埚的处理方法、硝酸浓度、灰化温度、灰化时间、金属钨与纯铁的质量比对测定的影响。结果表明,采用在1 050 ℃马弗炉中灼烧2 h的方法处理坩埚,坩埚空白小于0.003%,对测定结果的影响可忽略;采用硝酸(2+8)处理样品,可将样品中无机碳有效去除;采用450 ℃下灼烧3 h的方法可将样品中有机碳有效去除;优化后,助熔剂金属钨与纯铁的质量比为1.7∶0.3。在优化的条件下,方法检出限为0.000 80%,定量限为0.002 67%。按照实验方法对石墨矿成分分析标准物质中固定碳进行测定,测得结果与标准值基本一致,相对标准偏差(RSD,n=6)为1.2%~3.5%。采用实验方法对6件不同含量阶梯的石墨矿样品进行测定,其RSD在2.1%~9.2%之间,同时采用标准方法GB/T 3521—2008中的非水滴定法进行测定,两种方法测定结果的相对误差均小于《地质矿产实验室测试质量管理规范》中规定的相对误差允许限。
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  碱熔-共沉淀富集分离-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒钛磁铁矿中痕量钪

  肖芳, 倪文山, 毛香菊, 张宏丽, 张丽萍, 孙启亮

  冶金分析. 2021, 41(3): 56-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011266

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  用过氧化钠-氢氧化钠混合熔剂在750 ℃的马弗炉中将钒钛磁铁矿试样熔融,再用沸热的三乙醇胺(1+9)浸取熔块,使铁、钛、铝与三乙醇胺络合进入溶液,钒也以含氧酸盐形式进入溶液,向溶液中加入3 mL 10 g/L氯化镁溶液生成氢氧化镁沉淀,溶液中痕量钪则与氢氧化镁共沉淀从而与基体溶液中其他元素分离。过滤沉淀后,采用沸热的盐酸(1+1)溶解沉淀,以Sc 363.075{92} nm作为分析谱线,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钒钛磁铁矿中痕量钪的分析方法。实验表明:氢氧化镁共沉淀法可将钪与样品中干扰元素(铁、钛、钒、铬、钠、硅和铝等)分离,避免了基体的干扰。在选定的实验条件下,钪的质量浓度在0.050～2.00 μg/mL范围内与其发射光谱强度呈良好的线性关系,校准曲线线性相关系数r为0.999 9,方法检出限为1.5 μg/g,定量限为5 μg/g。方法用于钒钛磁铁矿样品中钪的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为0.58%～2.3%,加标回收率为96%～103%,测定结果与分光光度法的测定结果一致。
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  电感耦合等离子体原子发射光谱法测定萤石中11种元素

  薛宁

  冶金分析. 2021, 41(3): 62-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011177

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  萤石的主要成分为氟化钙,其中不同元素的存在对其产品质量有不同的影响。传统对萤石成分的测定多采用分光光度法、滴定法和原子吸收光谱法,存在分析流程长,不能多元素同时测定等问题。实验采用高氯酸-硝酸溶解样品,待高氯酸冒烟完毕,用盐酸50%(V/V)溶解盐类,通过选择合适的分析谱线,避免了待测元素间的光谱干扰。研究了溶样方法、钙基体对测定的影响,建立了用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)同时测定萤石中铝、硼、钡、铁、镁、锰、钛、锌、钾、钠、磷等11种微量元素的方法。结果表明:通过基体匹配法绘制校准曲线可消除基体效应的影响。各元素的校准曲线线性相关系数均大于0.999;方法中各元素的检出限为0.000 1%～0.003%(质量分数),定量限为0.000 3%~0.010%。按照实验方法测定萤石样品中铝、硼、钡、铁、镁、锰、钛、锌、钾、钠、磷,结果的相对标准偏差(RSD, n=6)为 0.43%～3.4%,按照实验方法测定萤石标准物质中氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化锰、氧化钛、氧化钾、氧化钠、磷,测定结果与认定值基本一致。
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  碱熔-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定海洋沉积物中铝铁锰钛

  王佳翰, 李正鹤, 杨峰, 杨秀玖, 黄金松

  冶金分析. 2021, 41(3): 68-74.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011185

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  准确测定海洋沉积物中Al、Fe、Mn、Ti,对寻找金属矿产资源有着重要意义,因此有必要建立一种快速、低成本的分析方法。样品加入1.0 g NaOH,选择镍坩埚在700 ℃下熔融15 min,用5%HNO₃溶解后,加入25 μg Cd内标克服仪器漂移带来的影响,选择各元素的分析谱线为Al 396.152 nm、Fe 238.204 nm、Mn 259.373 nm、Ti 336.121 nm,采用海洋沉积物标准物质绘制校准曲线消除基体效应的影响,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定海洋沉积物中Al、Fe、Mn、Ti。方法中Al₂O₃、Fe₂O₃、MnO、TiO₂检出限分别为0.914、0.096、0.022、0.068 mg/g。按照实验方法测定海洋沉积物实际样品与标准物质,各组分测定结果的相对标准偏差(RSD,n=5)为0.62%~3.7%,且标准物质的测定结果与认定值相一致。
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  火焰原子吸收光谱法测定铜精矿中钾和钠

  吕茜茜

  冶金分析. 2021, 41(3): 75-79.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011201

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  铜精矿中钾和钠杂质含量对铜冶炼工艺有重要影响。采用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸分解试样,在5%盐酸介质中,采用空气-乙炔火焰,分别以K 766.5 nm、Na 589.0 nm作为测定波长,建立了火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定铜精矿中钾和钠的方法。在优化的实验条件下。钾和钠的质量浓度均在1.00～5.00 μg/mL范围内与其对应的吸光度呈良好的线性关系,相关系数分别为0.999 8和0.999 9。钾和钠的方法检出限分别为0.086 ng/mL和0.056 μg/mL,定量限分别为0.287 ng/mL和0.187 ng/mL。干扰试验表明,样品中共存元素不干扰钾和钠的测定。采用实验方法对3个铜精矿成分分析标准物质分别测定11次,测定值与标准值的相对误差为-7.69%~5.40%,相对标准偏差(RSD,n=11)为0.44%~3.7%。将实验方法应用于铜精矿样品中钾和钠,测定结果的相对标准偏差(n=11)为0.55%～2.4%,加标回收率为96%～105%。
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  在线燃烧-离子色谱法测定钢渣中氟和氯

  梁晨, 张锦梅, 邵光印

  冶金分析. 2021, 41(3): 80-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011106

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  钢渣是混凝土重要组分,其中的氟和氯对混凝土安全有较大影响。实验采用在线燃烧-离子色谱法检测钢渣中氟和氯。取70~90 mg试样在1 100 ℃高温下裂解处理后,氟和氯转化为气体形式被10 mL 15 mmol/L氢氧化钠溶液吸收,最终采用离子色谱法测定吸收液中氟和氯。结果表明:氟和氯质量浓度为0~10 mg/L时与其峰面积呈线性,校准曲线的线性相关系数r均大于0.999。方法中氟和氯的检出限分别为0.014 9和0.037 3 mg/kg。按照实验方法测定钢渣中氟和氯,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)均小于3.0%,回收率为95%~98%。方法可为钢渣及其他固废类提供技术支持,有效解决钢渣等固废中氟和氯含量操作复杂、重复性差等问题,可用于测定钢渣等固废中氟和氯。
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  离子色谱法测定电子工业用高纯盐酸中痕量硫酸根离子

  赵艳, 谢艳艳, 高燕, 徐锁平, 白晓燕, 徐青

  冶金分析. 2021, 41(3): 86-90.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011160

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  电子纯试剂(高纯盐酸)是电子化学品技术领域的关键性材料,建立一种电子工业用高纯盐酸中痕量硫酸根离子含量的离子色谱检测方法,对微电子技术发展具有重要意义。在高温条件下充分蒸发浓缩样品以除去其中的氯化氢和水,采用固相萃取柱银柱和钠柱分别除去除氯离子和金属离子,用超低压浓缩柱在线预富集,高容量阴离子分析柱分离测定,实现了离子色谱法对电子工业用高纯盐酸中痕量硫酸根的测定。实验表明,通过固相萃取柱银柱和钠柱处理后,滤出液pH约为6.0~7.0,符合仪器测试条件;采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对通过固相萃取柱处理后溶液中的Li、Ba、Cu、Ca、Ga、Fe、Zn、As、Al、Ni、Cd、Pb、Mn、Sr、Zr等金属离子进行测定,结果表明,溶液中这些金属离子的质量浓度均低于0.001 mg/L,这说明经过固相萃取后,样品溶液中的金属离子不干扰测定。在优化的实验条件下,硫酸根在1.0～7.0 mg/L范围内具有良好的线性关系,其线性相关系数均为0.999 99。将方法应用于电子工业用高纯盐酸中痕量硫酸根离子的测定,测得结果为1.49 mg/L,换算为盐酸中硫酸根的质量分数为4.17×10^-6%,标准偏差(SD)为2.6%,相对标准偏差(RSD)为1.8%,加标回收率为93%～105%。