Rapid online analysis of liquid slag is essential for optimizing the quality and energy efficiency of steel production. To investigate the key factors that affect the online measurement of refined slag using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), this study examined the effects of slag composition and temperature on the intensity and stability of the LIBS spectra. The experimental temperature was controlled at three levels: 1350 degrees C, 1400 degrees C, and 1450 degrees C. The results showed that slag composition and temperature significantly affected the intensity and stability of the LIBS spectra. Increasing the Fe content and temperature in the slag reduces its viscosity, resulting in an enhanced intensity and stability of the LIBS spectra. Additionally, 42 refined slag samples were quantitatively analyzed for Fe, Si, Ca, Mg, Al, and Mn at 1350 degrees C, 1400 degrees C, and 1450 degrees C. The normalized full spectrum combined with partial least squares (PLS) quantification modeling was used, using the Ca II 317.91 nm spectral line as an internal standard. The results show that using the internal standard normalization method can significantly reduce the influence of spectral fluctuations. Meanwhile, a temperature of 1450 degrees C has been found to yield superior results compared to both 1350 degrees C and 1400 degrees C, and it is advantageous to conduct a quantitative analysis of the slag when it is in a "water-like" state with low viscosity.
碳/硫元素是无机固体材料中备受关注的常规分析项目.高频燃烧红外吸收法具有快速、准确的优点,被推荐为多种无机固体材料碳/硫分析的标准方法.基于近150项国家标准、行业标准及地方标准、团体标准,评述了高频燃烧红外吸收法在钢铁和镍合金、铁合金和冶金添加剂、有色金属及合金、地质样品和金属矿石、稀土金属和核材料及其他无机非金属材料等无机固体材料碳/硫分析标准中的应用现状,列出了上述标准的适用对象、测定范围与试料量、助熔剂加入量及顺序等主要技术参数,介绍了上述标准的采标情况和发展路线,并提出了精简整合建议,展望了该方法在新材料碳/硫分析中的应用前景和发展方向,建议进一步加强标准的整合修订和更新以及标准样品的研发工作,使无机固体材料碳/硫含量标准分析方法体系更加完善.
B10铜镍合金具有良好的耐流动海水腐蚀性能,主要应用于船舶海水管路系统.其主要合金元素为Cu和Ni,同时含有少量Fe、Mn等元素,这些元素的含量及其分布对合金的耐蚀性能具有重要影响.为了提升铜镍合金的性能,有必要对其中的合金元素进行定量分布表征.目前铜镍合金的元素分析主要采用化学法获得合金元素的平均含量,尚未见大尺寸范围内成分分布定量表征的研究报道.实验在前期研究工作的基础上,发展了铜镍合金的微束X射线荧光光谱原位统计分布分析技术,首次实现了对φ310 mm大尺寸铜镍合金铸锭的跨尺度高通量原位分布表征,并研究了铜镍合金工艺全流程中元素分布的演变规律,以期为铜镍合金生产工艺的改进提供参考和数据支撑.经研究发现,大尺寸合金铸锭中Fe、Mn和Ni在铸锭心部以及r/4(r为铸锭的半径)处均呈现一定程度的环状偏析,铸锭边缘成分分布较为均匀,且从中心到边缘3种元素的统计偏析度明显降低;Mn元素在圆心处含量最低,边缘最高,Fe和Ni在铸锭圆心处含量最高,边缘含量最低.从二维分布图可以看出管坯的Ni和Fe元素的二维分布图有明显的带状偏析分布,而管材的3种元素分布都较为均匀.证明经过一系列挤压轧制退火工艺后,所得到的φ30 mm管材元素的成分分布均匀性得到了很大改善,管材元素微区统计偏析度均小于1.5％.
富锆矿石中高场强的锆、钛、铪含量偏高,又易水解,传统的酸溶前处理不能分解完全,给定量分析带来很大的困难.选择刚玉坩埚,以过氧化钠为熔剂,于700℃熔融样品14 min,热水提取、离心分离制备成样品溶液,采用铼为内标元素改善高含量锆、钠、铁、硅的基体效应,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定富锆矿石中铀、锆、铪、铁、锰、钛.在各组分校准曲线线性范围内,线性相关系数在0.999 3～0.999 9;方法检出限为0.35～18.4μg/g.锆石类标准物质测定值与认定值基本吻合.按照实验方法测定锆石标准物质中铀、锆、铪、铁、锰、钛,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为0.13％～3.7％;实际样品加标回收率为 94.1％～103.6％.
钛及钛合金产品标准中要求检测19种元素的含量,但是目前国内的相关标准方法中,一次只能检测一个或几个元素.试验采用HC1-HF-HNO3-HC1O4酸溶体系并使用微波消解法处理样品,采用基体匹配法消除基体效应的影响,结合多谱拟合(MSF)校正技术解决部分元素的光谱干扰.使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钛及钛合金中Fe、Si、Mn、Mo、BB、Al、Sn、Cr、V、Zr、Mg、Nb、Pd、Ni、Ta、W、Ru、Cu、Nd,从而建立了 ICP-AES 同时测定钛及钛合金中19种元素的分析方法.在各元素线性范围内,校准曲线线性相关系数均在0.998以上;方法中各元素定量限为0.001％～0.005％.实验方法用于测定钛合金样品中19种元素,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)均小于5.0％,加标回收率在95％～102％之间.
含氯消毒剂广泛应用于市政供水、污水的消毒,水中过高或过低的余氯含量均可带来健康风险,余氯也被列为水质监测的重要指标之一.为满足水质监测对余氯标准样品的需求,在对不同水质余氯标准分析方法进行比较的基础上,选择以高锰酸盐为基准试剂,研制水质余氯标准样品.结果表明,研制的水质余氯标准样品均匀性良好,避光条件下可稳定保存24个月,多家协作定值结果可靠,两种余氯标准样品的质量浓度及扩展不确定度分别为(0.289±0.014)mg/L和(4.03±0.22)mg/L,可以满足使用要求.
火花放电原子光谱在使用过程中积累大量数据,但当前无统一数据存储模板,数据难以汇总利用.通过分析火花放电原子发射光谱标准、文献和应用,以及调研火花放电原子发射光谱仪器厂商设计过程中对于数据模板字段的需求,制定了火花放电原子发射光谱数据存储模板,模板包括基本信息、样品信息、仪器参数、工作参数、分析结果、解析数据等模块.数据模板制定基本原则为模块的可拼装、可调用、可扩展,并考虑参数的数据类型以及参数字段是否为必填.数据模板为实验数据集成提供规范化的要求,保证数据字段的完整度、原始实验数据的溯源性、数据与数据之间的关联性,极大促进实验数据的挖掘.火花放电原子发射光谱数据模板为其他表征技术模板的制定提供示范.
铁矿石中痕量元素的含量具有产地特征,准确测定其含量对揭示铁矿石产地信息具有重要意义.采用6 mL HNO3、1 mL HF、2 mL HCl微波消解铁矿石样品,经150℃赶酸,2％HNO3复溶,以103Rh为内标,选择高分辨模式测定Tb、Dy、Er、Tm、Lu,中分辨模式测定Zn、Gd,低分辨模式测定其余元素,建立微波消解-高分辨电感耦合等离子体质谱法(HR-ICP-MS)测定铁矿石中包含稀土元素在内的34种痕量元素(Be、Cr、Mn、Co、Y、Nb、Mo、Cs、Sb、Ba、Nd、Sm、Ta、Pb、Bi、Th、U、V、Zn、Rb、Sr、Sn、La、Ce、Pr、Eu、Tb、Gd、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu)的分析方法.在优化的实验条件下,目标元素校准曲线线性相关系数均在0.999 7以上,检出限在0.001 8～0.3 mg/kg之间.选择铁矿石标准样品进行方法学验证,各元素回收率在90％～109％之间,实验室内变异系数在0.6％～6.9％之间.选取澳大利亚、巴西、南非3个国家铁精粉样品进行检测,铁精粉样品实验室内变异系数范围为0.31％～11.2％,表明方法稳定可靠.分析了不同产地铁精粉痕量元素的差异,可为利用痕量元素差异鉴别不同产地铁矿石提供数据支撑.
针对规格尺寸扩大带来的球扁钢截面性能不均匀问题,利用静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)和ANSYS有限元多场耦合模拟相结合方法对V-N微合金化设计大规格球扁钢进行了性能预测.同时利用透射电镜、相分析等试验技术对球头和腹板的强化机理进行研究.结果表明:采用V-N微合金化设计18#不对称球扁钢全截面组织为铁素体+珠光体+贝氏体,冷却过程中球头的冷速比腹板冷速慢2℃/s左右,170 s达到最大温差104.6℃,球头和腹板晶粒尺寸差异2.7 μm,硬度差异20 HV5.球头较长的高温停留时间使得V(C,N)析出量比腹板更多,析出尺寸更细小.同对比球扁钢相比,采用V-N微合金化设计的试验球扁钢屈服强度提高55～78 MPa,球头与腹板差异从22 MPa减少至1 MPa,显著改善了球扁钢截面均匀性.
船体钢焊接接头化学成分直接影响组织分布和船体钢的整体使用性能,研究焊接接头区域成分分布对于改进工艺参数和提升焊接性能具有指导意义.基于微束X射线荧光光谱(μ-XRF)建立了焊接接头区域成分的原位定量统计分布表征方法,对焊接接头中Cr、Cu、Mn、Mo、Nb、Ni、Ti等7种元素的分布进行了无损原位分析表征.探究了从焊材区域到母材区域各元素的分布规律,发现不同焊接工艺下焊接接头成分的影响规律,高能量焊接下样品焊材中Mn、Mo和Ni存在偏析,分布趋势相反.在常规多道焊接工艺下,焊接区域底层焊材成分分布不均匀,母材中Mn、Cr和Ni也存在明显的偏析带.方法对于精细考察和评价焊接区域的质量,解析焊接区域的成分、组织结构和性能的相关性具有重要意义.
在我国出口监管中,滑石质量分数50％以上的混合矿物需按滑石管理,实行出口许可证制度,目前对滑石的检测只是镁、硅等元素含量,无法对滑石进行定量,故实验建立了采用X射线衍射(XRD)结合Rietveld全谱拟合定量检测滑石混合矿中滑石含量的方法.采用XRD在日常检测样品中筛选出纯的滑石粉、白云石、方解石、石英、方石英、青红石等样品,以上述样品作为标准样品制备一系列比例的混元体系,以XRD结合Rietveld全谱拟合考察上述混元体系中滑石的含量,拟合结果与已知混元体系滑石含量差值在-0.9％～0.3％之间,结果较为接近,可见,以XRD结合Rietveld全谱拟合检测滑石混合矿物中滑石含量具有一定的可行性.以实验方法对近年来经广州口岸出口的部分滑石混合矿物进行检测,并从中选出滑石含量低、中、高3个梯度的样品进行加标回收,回收率在90％～120％之间;另对选出的中梯度样品进行精密度考察,滑石含量测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)为0.94％,满足YB/T 56320-2006的要求.实验方法可以满足滑石矿物出口监管需求.
在高炉冶炼过程中,通过测定镍烧结矿的化学组分可以直观反馈炉况和产出铁水的质量.对镍烧结矿的化学组分进行测定时,由于缺少匹配的标准物质和合适的X射线荧光光谱法(XRF),目前行业内仍主要采用传统化学湿法进行测定,操作较为繁琐且测定周期长.实验采用熔融制样-X射线荧光光谱法测定镍烧结矿中的10种组分(Ni、TFe、Cr、Mn、SiO2、CaO、MgO、A12O3、P、TiO2)含量,探讨了熔剂、稀释比、脱模剂、熔融温度以及熔融时间对样品熔解和测定结果的影响.结果表明:在以无水四硼酸锂-碳酸锂(质量比为6 ∶1)作为熔剂、熔剂与样品的稀释比为20 ∶1、160 mg碘化铵试剂作为脱模剂、熔融温度为1 050℃的条件下熔制15 min,能够制成均匀、透明、无杂质的玻璃状样片.以普通烧结矿标准样品为主体,按一定比例添加镍标准溶液和高纯三氧化二铬试剂,配制11个具有一定含量梯度的校准样品用于建立校准曲线,能有效避免基体效应的干扰,所建立的各组分校准曲线的相关系数为0.999 6～1.000 0.方法用于镍烧结矿各组分的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=10)在0.07％～3.2％之间.对镍烧结矿标准样品和实际生产样品进行测定,测定结果与认定值、传统湿法测定值基本一致.采用实验方法测定镍烧结矿,对高炉冶炼工艺的提升具有较好的促进作用.
RB/T 141-2018《化学检测领域测量不确定度评定利用质量控制和方法确认数据评定不确定度》是近年来中国合格评定国家认可委员会大力推行的测量不确定度评定Top-down 法标准.其方法原理是在期间精密度测量条件下,将影响成分分析测试结果的各种因素归纳为实验室质控数据的"偏倚值"和"期间精密度(标准偏差)",合并这两个分量后,作为测试结果不确定度的估计量.方法简便,可操作性强.以全国分析检测人员能力培训委员会系列培训教材《成分分析中的数理统计及不确定度评定概要》(基于Bottom-up法原理的GUM法)和文献中的38个评定示例为基础数据,比较了 Top-down和GUM两种方法结果.为充分利用文献数据,方便方法比较,Top-down法计算公式中的"偏倚分量"和"期间精密度"分别采用校准曲线拟合误差和重复测量精密度计算.结果表明,两种方法结果有可比性.用Top-down 法结果除GUM法结果,两者比值稳健统计平均值为0.91;Top-down法结果略大于GUM法结果.用Top-down法评估了 14个标准样品实验室测定结果的扩展不确定度,并与标准样品标准值扩展不确定度进行了比较.结果表明,以标准样品标准值扩展不确定度为基准,两者比值平均值为1.05,验证了 Top-down法的适用性.最后,讨论了两种方法的特点和适用范围,期望能帮助基层检测人员熟练使用Top-down评定方法,并将其应用于实验室质控数据,与相同检测项目的GUM法结果进行比较及验证.
GB/T 5168-2020附录E给出了4种测试钛合金中初生α相含量的方法,分别是图片比较法、截点法、截距法和图像分析法,标准中尚未给出作为优先使用的方法.实验以Ti-6Al-4V钛合金为例,通过分析比较4种测试方法,最终推荐图像分析法作为测试钛合金中初生α相的方法,并提供了详细的测试步骤,增强了可操作性.在500倍的放大倍数下选择5个视场,选择"单个样品测量"的AxioVision Rel.4.8软件,保证每个初生α相被涂色后轮廓边界清晰完整,能最大限度提高初生α相含量测试的准确性.
研究了非集成电子器件废旧电路板制样流程对铜含量检测结果精密度和正确度的影响,试验采用二元成对测定及单个测定的方法对样品中铜含量检测结果精密度进行分析,提出粗破、细破、缩分、预干燥、研磨的优化后的制样流程.试验结果表明影响非集成电子器件废旧电路板制样精密度的因素主要是0.15 mm(100目)的过筛率,采用双辊刀盘式剪切破碎机粗破与锤片式粉碎机细破结合的两级破碎方式破碎制样效果最佳.通过提高振动式圆盘磨样机的转速至1 200 r/min,延长研磨时间至180 s和研磨前对样品进行预干燥,能有效降低非集成电子器件废旧电路板研磨过筛后的"软团聚"现象,提高100目过筛率至98％,从而提高制样精密度.优化后的制样流程具有较好精密度和正确度,能够满足非集成电子器件废旧电路板中铜含量检测的需要.
汞和砷是土壤环境质量监测中的管控元素,由于两者含量差异较大,使用氢化物发生-原子荧光光谱法难以同时准确测定,而使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定砷、汞时有灵敏度偏低的问题.试验探讨了 自制简易氢化物发生装置与电感耦合等离子体原子发射光谱仪联用同时测定土壤中汞和砷.使用王水(1+1)消解样品,保持样品溶液的酸度为15％,还原剂为15 g/L硼氢化钾溶液;设置ICP-AES最佳工作条件为入射功率1 450 W、蠕动泵转速1.7 mL/min、等离子体气流量16 L/min、雾化气流量0.45 L/min.方法中汞和砷的线性范围分别为0.50～10.0 μg/L和5.00～100 μg/L,线性相关系数均为0.999 8,检出限分别为0.016 μg/g和0.12 μg/g,定量限分别为0.064 μg/g和0.48 μg/g.按照实验方法测定土壤标准物质和实际土壤样品中汞和砷,土壤标准物质的测定值与认定值相一致;实际样品测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为3.1％～4.8％.同时采用实验方法和原子荧光光谱法对实际土壤样品中汞和砷进行测定,并通过t检验法检验显示两种方法测定结果无显著性差异.表明方法适合土壤中汞和砷的同时测定.
当今X射线荧光光谱(XRF)已成为钒钛磁铁矿分析最重要的方法之一.作者收集了1993-2022年我国X射线荧光光谱技术分析钒钛磁铁矿(包括钛矿石、钒矿石、钛铁矿等)的期刊文献共计32篇,其中23篇采用熔融制样方法,9篇采用粉末压片制样方法.文章介绍了我国钒钛磁铁矿分析概况,对31篇期刊文献用列表方式简介了方法要点,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,最后讨论了 X射线荧光光谱分析地质材料时的制样方法选取、样品粒度影响和钒钛磁铁矿石的X射线荧光光谱分析方法的未来发展等问题.全篇引文44篇.
铜是人体所需的微量元素之一,但是需要严格控制其用量,因此建立水中铜的测定方法具有重要意义.采用柠檬酸钠还原氯金酸的方法,制备了平均粒径约为15 nm的金纳米粒子(AuNPs).用巯基丙酸和壳聚糖对AuNPs进行修饰,得到功能化的巯基丙酸/壳聚糖-AuNPs.在弱酸性条件下,Cu2+能引起巯基丙酸/壳聚糖修饰的AuNPs的聚集,使其颜色发生变化.将Cu2+标准溶液加入到巯基丙酸/壳聚糖-AuNPs溶液中,反应10 min后用分光光度法于539 nm处进行吸光度测定,可实现水中Cu2+的分析.实验表明,Cu2+浓度为2.0×10-8～3.0×10-7mol/L时与539 nm处的吸光度呈线性关系,校准曲线线性相关系数为0.996 6,其表观摩尔吸光系数约为1.0×107 L·mol-1·cm-1;方法检出限为1×10-8 mol/L.将实验方法用于湖水中Cu2+的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=5)为2.7％,加标回收率在97％～106％之间.
钴元素含量及其变化直接影响不锈钢材料性能,准确测定不锈钢中钴成分并对其严格控制对保证和提高不锈钢材料性能具有重要意义.通过优化仪器参数,用7块不同钴含量的不锈钢标准物质绘制校准曲线,建立了辉光放电原子发射光谱法(GD-OES)测定不锈钢中宽范围含量钴的方法.考察了仪器参数对钴测定的影响,优化后仪器参数为激发电流45 mA、激发电压1 100 V、预燃时间75 s、积分时间10 s.实验表明,钴在质量分数为0.008％～1.55％范围内与其对应的光谱强度呈良好的线性关系,线性相关系数为0.990 5.方法检出限为1.2 μg/g,定量限为4.0 μg/g.将实验方法应用于不锈钢标准样品和实际样品中钴含量的测定.结果表明:对于标准样品,测定值与标准值基本一致,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=9)为0.71％～1.2％;对于实际样品,钴测定值为1.48％、0.62％、0.128％,与GB/T 223.65-2012中的火焰原子吸收光谱法及GB/T 223.22-1994中的亚硝基R盐光度法基本一致,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=9)为1.1％～1.6％.
X射线荧光光谱法(XRF)是一种近样品表面分析方法,采用XRF分析变形铝合金中合金元素时,需考虑样品表面状态以及合金元素在基体中的分布对测定造成的影响,具体表现在砂带研磨次数引起的样品表面状态变化、不同牌号变形铝合金金相组织(析出相)差异以及热处理工艺不同对测定造成的影响.为此,实验以2xxx、5xxx、6xxx、7xxx变形铝合金为研究对象,详细讨论了砂带研磨次数、析出相类型及热处理工艺对合金元素测定的影响,得出了以下结论:(1)样品采用120目氧化锆砂带抛光,但随着砂带研磨次数的增加,样品表面状态会发生变化,受合金元素测量无限厚度和样品表面阴影效应的影响,轻元素Mg和Si受样品表面状态影响较大,测定值随砂带研磨次数逐渐升高并趋于稳定,而中重元素Cr、Fe、Ti、Mn、Cu、Zn测定值基本不受影响,为此砂带在使用前需钝化至稳定状态.(2)对4个牌号共20块变形铝合金标准样品进行测定并绘制校准曲线,发现轻元素Mg和Si校准曲线线性关系不够理想,而中重元素Cr、Fe、Ti、Mn、Cu、Zn的线性关系良好,这可能是因为合金元素形成的析出相类型以及采样体积不同所导致的,建议测量轻元素时,按照变形铝合金的牌号进行分类,以消除析出相类型不同造成的影响.(3)轻元素的测定受析出相尺寸影响较大,而热处理工艺控制着析出相的尺寸大小,退火态下析出相尺寸大于淬火态和淬火时效态.受析出相吸收效应的影响,退火态下,7xxx系铝合金中Mg的测定结果小于淬火态和淬火时效态;Si因含量较低,在此不讨论对其影响;中重元素Zn、Cu、Cr、Fe、Mn、Ti测定值基本不受影响.
