2025年, 第45卷, 第11期　刊出日期：2025-11-28

  

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  电感耦合等离子体原子发射光谱分析不同校准模式下的空白校正机制与优化

  孙晓飞, 罗岁斌, 齐荣, 张迪, 马超, 杨敬巍

  冶金分析. 2025, 45(11): 1-9.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012955

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  本文系统研究了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析中标准曲线法、标准物质曲线法和标准加入法的差异及其对空白溶液的要求。通过解析校准溶液、试样溶液及空白溶液的发射光谱强度组成,得出以下结论:1)基于加入标准溶液浓度-发射光谱强度的校准曲线,其截距包含空白值、基体元素含量及拟合误差,测量结果需补偿多扣除的基体金属中待测元素含量;基于标准溶液浓度与基体元素含量之和与发射光谱强度的校准曲线,其截距仅反映空白值与拟合误差,测试结果即为最终结果;这两种情况均无需专门制备空白溶液。2)标准物质曲线法的截距包含空白、标准物质不确定度及线性拟合误差,测试结果即为最终结果,无需制备空白溶液且不能仅通过空白值判断异常。3)标准加入法需制备空白溶液,且存在无法完全消除共存元素光谱干扰的局限性。4)当校准溶液与试样溶液分批制备时,采用分别扣除各自试剂空白后再校准的方式可有效消除试剂批次差异导致的空白波动,解决校准溶液重复利用问题并获得准确测试结果。研究还表明,基体效应较小时应选用全流程空白,基体效应较强时选用基体金属空白溶液(需对结果进行补偿),且空白溶液中待测元素含量应严格控制在低于1/2定量限的水平,以确保定量限水平元素的准确测定。
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  金矿试样加工制备研究进展

  巫正江, 龚仓, 刘宇, 余季阳, 陈雄, 邱磊, 王彤, 邵茂林

  冶金分析. 2025, 45(11): 10-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012831

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  金矿作为我国紧缺的战略性矿之一,其试样加工制备流程及样品的代表性是影响金测定结果的主要因素。本文通过检索2000年以来国内金矿试样制备的研究报道,系统梳理了论文发表概况,金矿试样来源,金矿试样中金的赋存状态及粒级,金矿试样数量及金品位特点,金矿试样的粗碎、中碎、细碎,样品缩分及含粗粒金等难碎样品的加工研究等内容,以期为金矿试样的加工制备应用与深层次研究提供支撑和借鉴。
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  阴极发光技术在洁净钢中的应用

  赵婧鑫, 冯婷, 张颖

  冶金分析. 2025, 45(11): 21-29.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012965

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  阴极发光仪(CL)作为一种先进的分析工具,在洁净钢领域的重要性日益凸显。它通过检测钢中夹杂物、分析水口结瘤和评估耐火材料侵蚀,为洁净钢生产工艺的优化和质量控制提供了有力支持。研究中结合试样快速重熔技术,实现了钢铁材料生产过程中夹杂物的快速检测。该方法通过快速熔化钢样促进夹杂物上浮到试样顶部,再利用阴极发光仪对试样表面夹杂物成分进行快速检测,大大提升了检测速度。此外,研究还总结了不同成分夹杂物在阴极发光图像中呈现的颜色差异,并确定了夹杂物成分、阴极发光颜色和光谱峰值的定量关系。尽管该技术仍面临一些挑战,但随着仪器性能的不断提升和分析方法的创新,其在洁净钢领域的应用前景将更加广阔。未来,该技术有望在钢铁生产过程中实现更广泛的应用,为提高钢的纯净度和产品质量做出更大贡献。
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  辉光放电质谱法测定人造蓝宝石中15种杂质元素

  赵景鑫, 杨复光, 刘红, 刘丽媛, 胡芳菲, 孙道儒

  冶金分析. 2025, 45(11): 30-35.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012800

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  人造蓝宝石被广泛应用于LED制造、智能手机等产业中。在辉光放电质谱法(GD-MS)检测人造蓝宝石杂质元素的半定量分析中,针对其直接作为阴极材料时导电性不足的技术瓶颈,创新性采用高纯钽与高纯石墨粉构建复合辅助阴极,通过机械压片工艺制备含辅助电极的蓝宝石测试样品。运用GD-MS仪器的脉冲模式,并优化仪器工作参数为:放电电流20 mA,放电气体流量700 mL/min,放电电压1 000 V。在优化的实验条件下,测得Li、Na、Mg、Si、Ca、Ti、V、Cr、Fe、Co、Nb、Cu、Ga、Mo、W 15种杂质元素的检出限均小于0.03 μg/g。经验证,该方法对人造蓝宝石晶棒中总杂质含量的测定结果完全符合GB/T 30858—2014和GB/T 31092—2022标准规定的小于100 mg/kg的限值,该研究为半导体级人造蓝宝石材料的质量控制提供了精确的分析方案。
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  空气分解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高纯铯中9种杂质元素

  肖刘萍, 谢磊, 周姣连, 李娅歆, 谢丽芳

  冶金分析. 2025, 45(11): 36-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012958

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  准确测定高纯铯中杂质元素含量对指导生产除杂,提升材料性能及保障国防军工、卫星导航等领域的稳定运行至关重要。铯因高化学活性(接触空气会迅速氧化,遇液体溶剂易爆炸),其取样与分解存在严峻挑战。本研究利用手套箱隔氧环境在氩气氛围中取样,结合铯熔点(28.5 ℃)略高于室温但低于手温的特性,通过手温热源使固态样品熔化为液态,采用移液器完成液态定量移取,克服了固态高黏度的取样难题;将挂壁处理后的样品置于开放空气中10 h以上,利用铯易氧化、铯氧化物易水化及氢氧化铯易潮解的物化性质,以氧气和水汽为反应物构建“氧化→水化→潮解”三级气固反应链,实现逐级钝化与温和分解。基于此建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定高纯铯中锂、钠、钾、钙、镁、铁、铝、铅、铷9种杂质元素的方法。针对铯基体产生的电离干扰与物理干扰耦合效应,采用基体匹配法(校正锂、钠、钾、钙、镁、铁、铝、铅)为主、标准加入法(校正铷)为辅的策略。校准曲线线性关系良好(相关系数r均不小于0.999 6),检出限为0.000 001%～0.000 042%,定量限为0.000 01%～0.000 42%。按照实验方法测定高纯铯实际样品与合成样品中9种杂质元素,结果的相对标准偏差(RSD,n=5)为0.86%～9.5%;加标回收率为94.9%～103%(铷除外)。采用电感耦合等离子体质谱法测定样品中铷与实验方法进行比对,两种方法的测定结果基本一致。
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  电感耦合等离子体原子发射光谱法测定安哥拉石英矿中杂质元素及二氧化硅纯度

  谢胜凯, 李黎, MÓNICAMonteiro, 李永全, 夏晨光, 张洪瑞

  冶金分析. 2025, 45(11): 45-51.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012795

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  安哥拉地质条件良好,石英矿纯度高,目前还鲜有针对安哥拉石英矿中杂质元素及二氧化硅纯度的分析方法报道。实验称取1 g样品,在960 ℃灼烧1 h,通过称量灼烧前后质量计算得到烧失量(LOI);称取0.25 g样品,加入5 mL氢氟酸、0.5 mL硝酸、0.1 mL高氯酸使其完全消解,蒸干后加入5 mL王水复溶,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钾、钙、钠、镁、铝、铁、钛、锰、钡、锌、镍、铜、钴、铬、锂、钒16种杂质元素含量。杂质元素的校准曲线线性相关系数均不小于0.999 8,方法中各元素的检出限为0.02~2.78 μg/g。按照实验方法测定安哥拉石英矿中杂质元素,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)均小于11%。实验方法用于测定石英岩标准物质GBW07837中杂质元素,结果的相对误差绝对值(RE)均小于5.8%。按照实验方法测定10个安哥拉石英矿样品的烧失量和杂质元素含量,将杂质元素含量转化为氧化物并加和烧失量后,通过差减法计算二氧化硅纯度(以质量分数表示),结果表明样品中二氧化硅纯度均大于99%。
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  氧化铈成分标准样品的研制

  徐艳艳, 王素梅, 任旭东, 于亚辉, 张慧珍, 王晓佳

  冶金分析. 2025, 45(11): 52-61.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012812

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  以氧化铈产品标准结合实际应用需要进行成分设计,采用高纯氧化铈为主料,按杂质元素的性质加入15种稀土杂质和23种非稀土杂质共38种成分,采用物理混合、低温烘干和高温灼烧的方式,研磨、筛分和机械混匀制得干基淡黄色粉末状氧化铈成分标准样品候选物料。其经均匀性和稳定性检验符合要求,由不少于9家具有较高测试能力的实验室采用不同原理、准确可靠的分析方法对氧化铈成分标准样品中38种化学成分进行协作定值,量值准确可靠,不确定度评估合理。该标准样品满足了目前生产、科研溯源需求,逐步填补稀土领域标准样品空白,为其他同类型标准样品的研制提供了参考。
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  垂直观测-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铟电解液中铟

  田贤, 龙兴杰

  冶金分析. 2025, 45(11): 62-66.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012803

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  铟电解液中铟含量是电解精炼法提炼精铟工艺的重要控制指标。目前铟电解液中铟含量的分析主要采用EDTA滴定法、电化学-脉冲伏安法等,这些方法存在分析流程长、操作繁琐、试剂材料多等问题。实验采用3%(V/V)盐酸作为介质,无需对样品进行预处理,选用垂直观测方式,以In 303.936 nm作为铟的分析谱线,并用控制样品稀释倍数的方法来减小基体效应的影响及确保铟元素不超过仪器检测线性范围,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定铟。铟校准曲线的线性相关系数为0.999 9;铟的检出限为0.14 mg/L。按照实验方法测定铟电解液中铟,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.33%～0.47%,加标回收率为96.78%～102.87%,测定结果与EDTA滴定法测定结果无显著差异。
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  碱熔-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定稀土精矿中钙

  荣文娜, 王安丽, 蔡伟亭, 李贝, 张明慧, 宋君鹏

  冶金分析. 2025, 45(11): 67-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012801

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  稀土精矿中钙含量过高会影响后期萃取传质效果,从而影响稀土收率,因此准确测定稀土精矿中钙含量具有重要意义。目前稀土精矿中钙含量的测定主要依据国家标准GB/T 18114.3—2010《稀土精矿化学分析方法 第3部分:氧化钙量的测定》中的火焰原子吸收光谱法(FAAS)或EDTA滴定法。其中,EDTA滴定法对操作要求严格且滴定终点不易掌握,而火焰原子吸收光谱法测定钙含量时测定范围受限(氧化钙测定范围为0.50%～3.00%)。实验以无水碳酸钠-硼酸混合熔剂高温熔融样品,熔融后以盐酸溶解,采用基体匹配法绘制校准曲线,选择钙的分析谱线Ca 393.366 nm,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定稀土精矿中钙。实验表明,钙质量浓度在1.0~10.0 μg/mL时与发射光谱强度呈较好的线性关系,线性相关系数(r)为0.999 94;方法的检出限为0.008 7%。实验表明,共存元素对测定结果基本没有影响。按照实验方法测定3个稀土精矿中钙,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为0.25%~0.53%。分别按照实验方法和GB/T 18114.3—2010中的 EDTA滴定法测定白云鄂博稀土精矿标准样品GSB04-3309-2016、GSB04-3310-2016、GSB04-3311-2016中钙,两种方法的测定结果相一致,且与标准值相吻合。
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  基于盐酸-乙酸钙离心交换-电位滴定法的石灰性土壤阳离子交换量测定方法优化

  陈奎, 王沛, 汪静, 何宝成, 丁丹洋

  冶金分析. 2025, 45(11): 72-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012804

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  盐酸-乙酸钙离心交换法是测定石灰性土壤中阳离子交换量的主流方法。然而,该测定方法各个环节的操作复杂,对操作人员的熟练度要求较高,实际操作中难以精准把控,实验结果的准确度难以达到相关规范的质量要求。本文在行业标准NY/T 1121.5—2006《土壤检测 第5部分:石灰性土壤阳离子交换量的测定》的基础上,对实验条件进行了优化,具体包括:选择合适的盐酸浓度以有效破坏和分解土壤中的碳酸盐和石膏,使土壤溶液达到氢饱和状态;在使用40%(体积分数)乙醇清除过量盐酸的过程中,选用高速离心机并确定了洗涤次数,显著降低了土壤胶体的损失,同时也减小了其被破坏的风险。采用电位滴定法进行测定,确保了数据的稳定性和准确性。按照实验方法测定5个土壤有效态成分分析标准物质中阳离子交换量(CEC),结果的相对标准偏差(RSD,n=5)为1.4%~3.7%,相对误差的绝对值(RE)为0.5%~2.4%;与传统滴定法测定结果相比较,两种方法测定结果相吻合且均满足全国第三次土壤普查技术规范的质量要求。实验方法用于测定石灰性土壤实际样品中CEC,结果的RSD(n=12)为3.8%~9.3%,满足第三次全国土壤普查技术规范的质量控制相关要求。
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  燃烧-碘量法测定钨尾矿中硫

  田松, 尹昌慧, 黄治榕, 覃晓静, 徐华

  冶金分析. 2025, 45(11): 78-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012827

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  钨尾矿中的硫易污染环境、影响产品性能,因此准确测定硫含量,对监测环境危害、支撑钨尾矿开发利用十分必要。实验以300 mg铜片作为助熔剂覆盖在150 mg样品上,选择空气为载气,于1 250 ℃加热燃烧4 min,将硫转化为二氧化硫,用盐酸吸收液吸收二氧化硫,以淀粉-碘化钾为指示剂,用碘酸钾标准溶液滴定生成的亚硫酸,建立了燃烧-碘量法测定钨尾矿中硫含量的方法。方法中硫的测定范围为0.032%～26.58%。按照实验方法测定钨尾矿样品中硫,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.13%～2.2%;回收率为93.4%～101.4%。
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  荧光碳点的合成及在铜离子检测中的应用

  郭颖, 黎莹莹

  冶金分析. 2025, 45(11): 85-89.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012798

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  以生物质资源为碳源,采用一步溶剂热法合成了荧光量子产率较高的黄绿色发光碳点。通过红外光谱和荧光光谱对碳点进行结构表征分析。结果表明,该碳点由N、S元素共掺杂形成,在长波长下具有较强的荧光特性。考察了溶剂热反应温度、反应时间、反应物比例、溶液pH值对碳点荧光性能的影响。结果表明,于溶剂热反应温度为180 ℃时反应3 h,控制溶液酸度为pH 7.0时制备的碳点在长波长下具有较高的荧光量子产率,合成的荧光碳点具有较好的稳定性。进一步研究发现,Cu²⁺对按照上述方法合成的碳点荧光强度有明显的猝灭作用,据此建立了一种检测Cu²⁺的新方法。实验结果表明,Cu²⁺浓度在0.5×l0^-6~5.0×10^-6 mol/L范围内与碳点的荧光猝灭响应有良好的线性关系,检出限为1.7×10^-7 mol/L。实验方法用于生活污水中Cu²⁺的测定,测得结果与原子吸收光谱法(AAS)基本一致,相对标准偏差(RSD,n=6)为2.1%~3.5%。