本文详细论述了内生夹杂物和外来夹杂物的来源;按照夹杂物的形态、成分、变形能力、尺寸对夹杂物进行了分类;阐述了夹杂物对钢材疲劳性能、强度、延伸性能、切削性能、腐蚀性能、焊接性能以及氢致裂纹的影响;系统论述了夹杂物的二维检测、三维检测的多种检测方法,介绍了各种夹杂物的提取方式及夹杂物检测仪器,以及夹杂物的去除方法。

由于受到锆和钼的质谱干扰,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)很难直接准确测定土壤中的银和镉含量。实验采用快速消解法处理土壤样品,氨水沉淀分离锆元素,以¹⁰⁷Ag、¹¹¹Cd作为分析同位素,采用碰撞模式降低⁹⁵Mo¹⁶O⁺对¹¹¹Cd的测定干扰,建立了快速消解-氨水分离-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中银和镉的方法。对氨水加入量、氦气流量进行了优化,且对土壤标准物质和实际样品进行了分析。结果表明,本方法分析土壤中银和镉的检出限分别为0.003和0.005 mg/kg,土壤标准物质测定结果均在认定值及不确定度范围内,相对标准偏差(RSD)分别为1.3%~8.2%和2.1%~7.9%,土壤实际样品的ICP-MS测定结果与石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)测定值无显著性差异。实验方法可以满足土壤样品中痕量银和镉检测的要求。

建立稀土浮选样品中锌、镉、铅的检测方法对分析以锌、镉、铅为代表的有害元素在浮选全链条的迁移累积情况有重要意义。在分析各浮选产品物相,元素种类及锌、镉、铅等元素伴生行为的基础上,讨论了复杂基体对电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)定量分析稀土浮选过程样品中锌、镉、铅的影响。结果显示:稀土浮选产物依据主量元素差异可分为钙铁基体和钙铈镧基体;于1 000 μg/mL钙铁与钙铈镧基体溶液中加入10 ng锌、镉、铅后的测定结果误差均小于15%;钙铁和钙铈镧基体匹配系列标准溶液所绘制的校准曲线对样品中各元素的定量结果基本一致;选用钙铁基体匹配和非基体匹配方式绘制校准曲线,对各稀土浮选样品进行定量,各元素测定结果接近且内标回收率均在80%～120%范围内,但钙铁基体匹配方式测得的稀土浮选样品内标回收率相对标准偏差(RSD)1.85%小于无基体匹配方式的3.84%。采用钙铁基体匹配方式绘制校准曲线,锌、镉、铅的方法定量限分别为38.59、9.14和14.68 μg/kg,测得粗选精矿样品中各元素的RSD(n=6)为1.9%～6.4%。各浮选产物中元素浓度、数质量平衡后元素占比和样品产率结果均显示锌、镉元素主要富集于各尾矿产品,而铅元素则富集到各精矿产物中。

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定高纯稀土及其氧化物中锶和钡时,容易受到同量异位素、多原子离子、双电荷等质谱干扰。实验考察了钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥15个单一稀土元素对锶和钡的干扰情况。结果表明,15个稀土元素中钇、镧、铈、铒、镥对锶和钡的部分同位素产生质谱干扰,可选择不受干扰的同位素进行测定;而镱对锶的同位素均产生双电荷干扰,需要分离基体消除干扰。采用硝酸和过氧化氢溶解除镱外的稀土金属及其氧化物,以1%(V/V,下同)硝酸为介质,直接进行ICP-MS测定;金属镱及其氧化物经硝酸和过氧化氢溶解后,采用氨水分离基体,滤液用硝酸酸化后测定锶和钡含量。实验表明:氨水分离时锶和钡的加标回收率为95%～101%,滤液中残留的镱小于10.00 ng/mL,对测定结果的影响可忽略不计。从轻、中、重稀土中分别选择氧化铈、氧化铽、氧化铥和氧化镱,按照选定的溶样方法配制成不同浓度的基体溶液,考察被测元素及内标元素受到的基体效应。结果表明,锶和钡受到的基体效应分别与铑和铯内标基本一致。据此,建立了电感耦合等离子体质谱法测定高纯稀土金属及其氧化物中锶和钡的方法。锶和钡的线性范围0～25.00 ng/mL,校准曲线的相关系数均大于0.999 5,方法检出限为0.004 4～0.18 μg/g,定量限为0.014～0.62 μg/g。按照实验方法测定氧化铈、氧化铕、氧化铽标准样品,测定结果与标准值一致;测定高纯金属钇、高纯金属钕、高纯金属钐、高纯金属铽、高纯氧化铈、高纯氧化铽、高纯氧化铥、高纯氧化镱中锶和钡的含量,相对标准偏差(RSD,n=11)为6.2%～14.6%,加标回收率为88%～114%。

钼铝合金为钛合金冶炼的重要添加剂,准确测定其中的氢含量有利于从原材料实现钛合金的品质控制。称取0.11 g 钼铝合金样品,用锡粒作为助熔剂,控制分析功率为3.5~4.5 kW,样品在脉冲炉中被加热熔融,经红外检测器测定,以标准物质建立校准曲线,实现了脉冲加热-红外吸收法对钼铝合金中氢的测定。该方法氢的定量限为0.000 1%。采用实验方法对MoAl60、MoAl80系列样品中氢进行测定,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为7.7%~10%。分别使用本法和热导法测定MoAl60和MoAl80系列样品中氢,两种方法的测定结果相一致。

钼铁主要作为Mo元素的添加剂应用于炼钢过程,其中Mo元素的准确测定对于钢材质量控制及商务结算具有重要意义。钼铁中含有的Si、Cu和As等杂质元素对钢材的性能有一定影响。实验选择高纯铁珠作熔剂,样品与熔剂的质量比为1∶4,采用高频熔融制样法将样品熔融成蘑菇状试块,然后从试块表面铣削1.50 mm的厚度,暴露的表面作为最终测试面。选用一系列钼铁标准物质/标准样品和人工配制校准样品绘制校准曲线,使用X射线荧光光谱法(XRF)测定钼铁中Mo、Si、Cu和As。各元素校准曲线的线性相关系数均大于0.999;方法中Si、Cu和As的检出限为11.48～427.7 μg/g。按照实验方法测定钼铁样品中Mo、Si、Cu和As,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)小于10%。实验方法应用于测定钼铁标准样品和实际样品中Mo、Si、Cu和As,标准样品的测定结果与标准值进行比对,实际样品的测定结果分别与GB/T 5059.1—2014(Mo)、NACIS/C H147:2019(Si)、GB/T 5059.3—2014(Cu)和NACIS/C H147:2019(As)的参考值进行比对,其误差均小于临界差CD_0.95。

辉碲铋矿富含碲和铋,常伴生有一定含量的硒。采用硝酸+氢氟酸+高氯酸消解样品,氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)测定辉碲铋矿中硒时,发现基体中碲和铋会对硒的测定产生严重干扰,影响硒的测定结果。实验采用艾斯卡试剂半熔法,对基体进行分离,分离后样品溶液中碲的残余率小于0.1%,铋的残余率为2.38%~4.17%,此时样品溶液中残留的铋依然影响硒的测定;为进一步降低铋的干扰,采用基体匹配法绘制校准曲线,使用HG-AFS测定硒,从而建立了辉碲铋矿中硒的测定方法。硒的质量浓度为0.1~20 μg/L与其对应的荧光强度呈良好的线性关系,校准曲线线性相关系数为0.999 9;方法检出限为0.017 μg/g。按照实验方法测定3个辉碲铋矿中硒,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)均小于10%;并与三重四极杆电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS/MS)测定结果进行比对,两种方法测定结果的logC(C为含量)为-0.07~0.02。

镍基高温合金GH4169(以下简称GH4169)中C、Si、P、S、Cr、Mo、Nb、Al、Co、Ti、Ta的含量对材料热学和力学性能产生影响,因此需要对11种元素含量进行准确测定。本文采用火花放电原子发射光谱法测定GH4169中上述元素的含量,通过优化仪器参数,确定了氩气冲洗时间5 s,冲洗流量60 L/h,预燃时间13 s,氩气分析流量60 L/h,Task1、Task 2、Task 3曝光时间均为3 s的实验条件。选择纯镍标准物质进行检出限测定,结果发现P、S、Co元素测试结果小于内置曲线下限,其他元素的检出限均低于0.003 0%。选择SRM1249标准物质进行精密度考察,各元素测定结果的相对标准偏差(RSD)均符合GB/T 27417中变异系数的要求。选择不同批号的GH4169标准物质进行正确度试验,发现分析结果与认定值之差的绝对值均小于临界差CD_0.95。对比了传统类型标准化与虚拟类型标准化对分析结果的影响。发现采用SRM1249标准物质作为类型标准化样品测定GH4169时,Si的分析值与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)相差较大。而采用GH4169控制样品与SRM1249标准物质作为虚拟类型标准化样品测定GH4169的结果与ICP-AES和碳硫分析仪分析值相吻合。

试验采用硝酸-过氧化氢-硫酸-氢氟酸酸溶体系消解辉钼矿样品,以电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定辉钼矿中钼。试验结果表明,使用5 mL硝酸+1 mL过氧化氢+5滴硫酸+3 mL氢氟酸可以将0.1~0.5 g样品溶解完全,试液介质为5%(V/V,下同)盐酸。钼的质量浓度为50.0~3 000 μg/L时,校准曲线呈良好的线性关系,相关系数r为0.999 996;方法检出限为0.336 μg/g,定量限为1.12 μg/g。按照实验方法测定5个辉钼矿样品中钼,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.67%~4.1%。分别按照本法和GB/T 14352.2—2010分光光度法测定钼矿石成分分析标准物质GBW07141、钨矿石成分分析标准物质GBW07241和5个辉钼矿样品中钼,两种方法的测定结果相吻合;两个标准物质中钼的测定值与认定值相一致。

本文介绍了集自动取样、风动传输、自动制样、快速分析为一体的烧结矿智能快分系统在烧结矿分析中的应用。为比较该系统与人工取样、人工制样、手动分析的差异开展了系列比对试验。试验表明,智能快分系统的启用证实了采用X射线荧光光谱(XRF)传统人工取样分析烧结矿中TFe、SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃和S含量存在系统偏差,差值分别为 -0.512%、0.377%、0.550%、-0.092%、-0.195%和0.007%;MgO、Al₂O₃含量的F检验值均小于临界值,说明两种方式的取样精度不存在显著差异;而TFe、SiO₂、CaO、S含量和碱度的F检验值均大于临界值,表明智能快分系统的取样精度优于人工取样精度。由压片制样法与高温熔片法配对t检验的P值、人工压片制样与自动压片制样配对t检验的P值可知方法间不存在显著差异。尤为重要的是,自动取样获得的TFe、SiO₂、CaO、S的含量和碱度较人工取样的日间波动(标准偏差)分别下降了43.35%、49.11%、48.96%、48.76% 和38.68%。通过采用智能快分系统,不仅可以优化物料质量管理流程,提高取样代表性和制样效率,还可显著提升数据的准确性和可靠性。

铜冶炼顶吹炉熔炼渣是一种富含多种杂质的高铅炉渣。本文建立了一种沉淀分离-EDTA返滴定法与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)联用测定顶吹炉熔炼渣中铅含量的方法。实验选用氯酸钾饱和硝酸溶液+氟化氢铵溶解样品,用15 mL硫酸(1+1)沉淀溶液中的铅离子和钡离子,与锌、铁、钙、铜、铝的离子分离;加入5 mL氢溴酸冒烟挥发除去溶液中的砷、锑;在硫酸铅钡复盐沉淀中加入过量EDTA标准滴定溶液及5 mL氨水,在氨性介质中,加热煮沸溶解硫酸铅钡复盐沉淀,加入盐酸(1+1)和30 mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液,调节溶液pH值为5.5,微沸,使Pb-EDTA和Ba-EDTA络合完全,由于络合物的稳定性差异达到铅与钡分离的效果;加入5 mL疏基乙酸(1+99)掩蔽铋、0.1 g抗坏血酸掩蔽铁,滴加二甲酚橙作指示剂,用乙酸铅溶液滴定剩余EDTA标准滴定溶液以及置换出与EDTA络合的钡离子,并适当过量,再用EDTA标准滴定溶液滴定过量的乙酸铅,计算铅的含量;并联用ICP-AES测定滤液中的铅含量加以补正。按照实验方法测定铜冶炼顶吹炉熔炼渣中铅,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.24%和0.29%;模拟样品中铅测定结果的相对误差(RE)为-0.092%～0.042%,能够满足工艺生产分析的要求。

快速准确测定碳化钛中钒元素的含量对其质量把控具有重要作用。实验采用硝酸(1+1)-氢氟酸消解样品,加入饱和硼酸溶液中和残余的氢氟酸,以V 292.402 nm为钒的分析谱线,采用基体匹配法消除基体效应的影响,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定碳化钛中钒的方法。钒在4.00～20.00 μg/mL范围内与其发射强度呈线性关系,校准曲线的线性相关系数为0.999 9;方法检出限为0.000 41%(质量分数)。按照实验方法测定3个碳化钛样品中钒,结果的相对标准偏差(RSD,n=9)小于2%;加标回收率为98%～102%;测定结果与火焰原子吸收光谱法(FAAS)的测定结果基本一致。

铁矿石中主次组分分析多采用熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)。实验选择Li₂B₄O₇-LiBO₂混合熔剂(m(Li₂B₄O₇)∶m(LiBO₂)=67∶33),加入0.5 mL 400 g/L LiBr-400 g/L LiNO₃脱模与氧化混合试剂,熔样温度为1 050 ℃,熔融时间为15 min制备玻璃熔片;使用XRF测定铁矿石中TFe、SiO₂、MnO、P、S、CaO、MgO、Al₂O₃、TiO₂、K₂O、Na₂O、V₂O₅、Cr、Ni、Cu、Pb、As、Zn、Sn、BaO等20种组分。实验选用钨锡铋矿石、锡铅铜矿石、铁矿石标准物质/标准样品,人工合成含Cu、Pb、As、Zn、Sn的校准样品系列,采用经验系数法制作校准曲线。对校准曲线先进行谱线重叠校正,再进行基体校正,最后采用内标校正,各组分校准曲线拟合性较好。实验方法用于测定3个铁矿石样品中20种组分,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)不大于7.9%;按照实验方法测定3个铁矿石标准样品和2个铁矿石样品中20种组分,结果与标准值或参考值(采用国家标准方法测定)相一致。