当前位置：文档之家 › 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁合金中铌

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁合金中铌

  • 格式：docx
  • 大小：40.49 KB
  • 文档页数：6

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁合金中铌

成勇

【摘 要】铌铁样品以氢氟酸和硝酸消解,直接在氢氟酸介质中使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定铌含量.试验考察了共存基体元素铁以及常量杂质硅、钛、铝、钽等对测定的基体效应、光谱干扰以及背景噪声等因素的影响.通过采取优化样品稀释比例、选择适宜灵敏度分析谱线及其检测积分与背景校正区域,优化仪器工作条件等措施,将铌元素的检测信号强度调控在适宜水平,以确保方法具有良好线性范围以及精密度和正确度水平.试验采用基体匹配法绘制校准曲线,并进行同步背景校正,检验周期仅需10～15 min.结果表明:在铌质量分数为50％～80％范围内,校准曲线线性相关系数r＞0.999 5.按照实验方法进行测定,实际铌铁合金样品测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)不大于0.2％;铌铁标准样品的测定结果与认定值一致;实际铌铁合金产品的测试结果与纸上色层分离重量法的测试结果也一致.

【期刊名称】《冶金分析》

【年(卷),期】2015(035)009

【总页数】4页(P32-35)

【关键词】电感耦合等离子体原子发射光谱法;铌铁;铌

【作 者】成勇

【作者单位】攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室,四川攀枝花617000

【正文语种】中 文 铌铁是一种中间合金，是钢铁和合金中铌的添加剂。不锈钢、耐热钢等加入铌可以提高钢的可塑性和抗蚀性；结构钢中添加铌可改善焊接性能并提高强度、可塑性和防止焊缝腐蚀等。铌铁根据铌含量分为FeNb50、FeNb60、FeNb70、FeNb80等多种基体构成的合金产品。过去测定铌铁中基体元素铌主要采用纸上色层分离重量法，该方法操作复杂，检验周期长达24 h，而且大量使用毒害性较强的有机试剂。近年来采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定铌铁合金中钛、铝、钽等杂质元素以及铌基体元素的文献报道陆续增多[1-10]。

通常ICP-AES测定高含量元素多采用内标校正方式，但是优选光谱特性与待测分析线基本一致的内标元素及内标线需要大量试验，人工加内标操作繁琐，校准曲线溶液系列与样品溶液加入内标稍有差异反而影响结果正确度；采用在线内标法则需要专门内标混合器。因此，本实验未应用常规的内标校正方式，采取优化样品稀释比例、选择适宜灵敏度分析谱线及其检测积分与背景校正区域，优化仪器工作条件等措施，将铌元素的检测信号强度调控在适宜水平，同时校准曲线设置更多校正点和以多条分析谱线平均值作为检测结果，确保方法具有良好线性关系和检测精密度，可满足测定铌铁中质量分数为50%～80%基体元素铌的需要，同时样品中共存的钽、硅、铝、钛、铁等对测定不产生干扰。

1.1 主要仪器及工作条件

iCAP6300型电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国赛默飞世尔公司)：耐氢氟酸进样系统。仪器最佳工作条件见表1。

1.2 主要试剂

铌标准储备溶液：2 mg/mL，准确称取1.403 5 g五氧化二铌(w(Nb2O5)≥99.999%，105 ℃灼烧1 h后置于干燥器中冷却至室温)于铂金坩埚中，加入 20 mL氢氟酸，缓慢加热至溶解完全，冷却后加入40 mL硫酸，蒸发至冒三氧化硫白烟，冷却后以水稀释至500 mL容量瓶；铁标准储备溶液：1 mg/mL，准确称取0.500 0 g纯铁粉(w(Fe)≥99.99%)于锥形瓶中，以约15 mL水冲洗瓶壁并且加入10 mL硝酸加热至溶解完全，冷却，定容至500 mL容量瓶，摇匀。

氢氟酸、硝酸、硫酸为优级纯;实验用水为二次蒸馏水。

1.3 实验方法

称取0.1 g(精确到0.000 1 g)铌铁样品于聚四氟乙烯烧杯中，加入2 mL氢氟酸，加热至反应无气泡产生，约10 mL水冲洗杯壁，然后加入5 mL硝酸，加热至样品消解完全，继续煮沸5 min，冷却至室温后转移到500 mL容量瓶中，定容，摇匀，待测。

2.1 消解试剂

铌铁合金中的基体元素铌以及共存杂质硅、钽、钛等均较难消解，尤其铌、钽、钛必须维持在较高酸度介质中以避免其水解。试验采用氢氟酸和硝酸消解样品，不仅反应快速完全，同时将硅杂质以四氟化硅的形式挥发除去。溶液直接用水稀释后，使用配置耐氢氟酸进样系统的ICP光谱仪进行测定。方法操作简单快捷，通过依靠溶液中残留氟离子的络合稳定作用，确保总酸度在小于2%(V/V)的低酸介质中铌、钽、钛等易水解元素均能以离子形态稳定存在于溶液中，从而避免了采用高沸点酸驱赶氢氟酸所导致分析流程延长、操作繁琐以及需要补充大量酸克服水解反应等缺点，或者以硼酸等络合氢氟酸而导致试液盐类浓度增大等缺点。

2.2 光谱干扰试验和分析谱线选择

铌铁合金产品种类牌号多，组成复杂变化大，除了质量分数为50%～80%的基体元素铌以外，还含有大量基体元素铁以及硅、钛、钽、铝等共存杂质。因此，进行了基体铁和杂质组分对测定铌元素的光谱干扰影响试验，根据试验结果选择灵敏度适宜的分析谱线以调控高浓度铌元素的检测信号强度至适中水平，并且避免铁基体以及杂质组分对测定的影响。 结果表明：在常用的铌元素分析谱线Nb 269.706 nm(125)、Nb 292.781

nm(115)、Nb 309.418 nm(109)、Nb 313.079 nm(108)、Nb 316.340

nm(106)、Nb 319.498 nm(106)、Nb 322.548 nm(115)和Nb 322.548

nm(105)的扫描窗口内，由质量分数分别为2%的主要共存杂质硅、钽、钨、钛、铝、锰以及质量分数为40%的铁基体组成的混合标准溶液，在铌分析线检测积分和背景校正区域均不产生谱峰，其信号扫描线为一条平直信号基线，强度与试剂空白基本一致，表明基体铁以及共存杂质组分对铌元素的测定不产生光谱干扰，如图1和图2所示。试验结合高浓度铌检测对谱线灵敏度的要求选择了铌分析谱线及其背景校正和检测区域，如表2所示。实际分析时可采用表2所列5条谱线中任一条作为测定铌铁中铌的分析谱线，也可采用5条谱线测定结果的平均值作为检测结果。

2.3 线性范围和相关系数

实验方法采用基体匹配法消除铌铁样品基体效应的影响，以2 mg/mL铌标准储备溶液和1 mg/mL铁标准储备溶液配制铁基匹配的校准曲线系列标准溶液，该系列标准溶液中铌量相当于样品中铌质量分数为50.00%、52.00%、55.00%、58.00%、60.00%、62.00%、64.00%、66.00%、68.00%、70.00%、72.00%、74.00%、76.00%、78.00%、80.00%，铁量相当于样品中铁质量分数为50%、48%、45%、42%、40%、38%、36%、34%、32%、30%、28%、26%、24%、22%、20%。按照仪器工作条件对上述系列标准溶液进行测定，校准曲线线性方程及相关系数见表3。方法能够满足测定铌铁合金样品中质量分数为50%～80%铌的需要。

2.4 精密度试验

按照实验方法对2个铌铁标准样品中铌含量进行8次平行测定，并计算标准偏差(SD)和相对标准偏差(RSD)，结果见表4。 按照实验方法测定6个铌铁合金标准样品中铌的含量，结果与认定值一致，结果见表5。

任选2个铌铁样品，采用实验方法和GB/T 3654.1-2007《纸上色层分离重量法》分别进行铌含量测定，实验方法测定结果与重量法的基本一致，结果见表6。

【相关文献】

[1] 曹宏燕.冶金材料分析技术与应用[M]. 北京：冶金工业出版社，2008.

[2] 郑国经. 电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪器与方法的新进展[J].冶金分析,2014,34(11):1-10.

ZHENG Guo-jing. New advances in inductively coupled plasma atomic emission

spectrometric instruments and methods [J].Metallurgical Analysis, 2014, 34(11): 1-10.

[3] 李秀华,王文品,何玉田,等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中硅[J].冶金分析,2013，33(3): 73-76.

LI Xiu-hua,WANG Wen-pin,HE Yu-tian,et al.Determination of silicon in ferro-niobium by

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry[J].Metallurgical

Analysis,2013,33(3):73-76.

[4] 陶俊.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中多元素[J].冶金分析,2009,29(2): 69-72.

TAO Jun.Determination of multi-elements in ferroniobium by inductively coupled plasma

atomic emission spectrometry[J].Metallurgical Analysis,2009,29(2): 69-72.

[5] 郑海东,袁萍.ICP-AES法测定铌铁中钛、钽、铜、铝、磷[J].铁合金,2009,40(2): 47-48.

ZHENG Hai-dong,YUAN Ping.Determine Ti,Ta, Cu, Al and P in ferroniobium with ICP-AES

method[J]. Ferro-alloys,2009,40(2): 47-48.

[6] 邵海舟,刘成花.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌铁中铌钛钽硅铝磷[J].冶金分析,2011,31(12):54-57.

SHAO Hai-zhou, LIU Cheng-hua.Determination of

niobium,titanium,tantalum,silicon,aluminium and phosphorus in ferroniobium by

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry[J].Metallurgical

Analysis,2011,31(12):54-57.

[7] 徐元财.微波消解ICP-AES法测定铌铁中钽钛[J].理化检验:化学分册(Physical Testing and

Chemical Analysis Part B:Chemical Analysis),2003,39(11):675-676.

[8] 庞昌信，李燕发. ICP-AES法测定铌铁合金中的3种元素[J].有色金属分析通讯(Communication Analysis of Nonferrous Metals),2003,6(3):10-11.

[9] 高红波,李波,禄妮,等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铌合金中常量及微量元素[J]. 冶金分

合集下载

国家标准《钽铌化学分析方法 铌中钽量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》编制说明

国家标准《钽铌化学分析方法 铌中钽量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》编制说明

钽铌化学分析方法 铌中钽量的测定

电感耦合等离子体原子发射光谱法

GB/T 15076.1-94

编制说明

（征求意见稿）

（2014-6-5） 1 钽铌化学分析方法 铌中钽量的测定

电感耦合等离子体原子发射光谱法

GB/T 15076.1-94

一、工作简况

1. 任务来源及计划要求

根据全国有色金属标准化技术委员会下发的有色标委[2013]32号文“关于转发2013年第二批有色金属国家、行业标准制（修）订项目计划的通知”的文件精神，《钽铌化学分析方法 铌中钽量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》由宁夏东方钽业股份有限公司负责起草分析方法国家标准，西北稀有金属材料研究院、西部金属材料股份有限公司参加起草。计划编号为20132123-T-610，项目完成年限为2015年。

2.起草单位情况

宁夏东方钽业股份有限公司是集科研、生产与技术开发为一体的国有大型稀有金属企业，是国内最大的钽、铌产品生产基地，科技先导型钽、铌研究中心；是国家重点高新技术企业、国家首批创新型企业、国家863成果产业化基地、全国专利工作试点企业和国家级企业技术中心；是世界钽工业三强之一。

公司在钽、铌及其合金技术领域具有雄厚的研究开发实力，在国内同行业中处于技术领先地位。其综合实力代表了我国钽、铌工业的整体水平，是我国国防、核能、宇航、电子、冶金和化工工业等高新技术领域里的一个极为重要的稀有金属材料研究、开发、成果转化为一体的综合基地。几十年来承担了我国钽铌特种金属材料领域绝大部分国家级科研和产业化项目，60多项成果获国家级、省部级科技进步奖。公司拥有用于科研开发的价值达1.2亿元以上的仪器设备，仪器的自动化与精度已经达到了国际先进或国内领先的水平。

3、主要工作过程

（1）2013年12月在接到标准制定任务后，成立了标准编制工作组，确定了各成员的工作职能和任务，制定了工作计划和进度安排，填写了“推荐性国家标准项目任务书”；

熔融制样-X射线荧光光谱法测定铌铁合金中铌、铁、硅、磷、钽、铝的含量

熔融制样-X射线荧光光谱法测定铌铁合金中铌、铁、硅、磷、钽、铝的含量

2023年 5月上 世界有色金属145化学化工Chemical Engineering熔融制样-X射线荧光光谱法测定铌铁合金中铌、铁、硅、磷、钽、铝的含量熊小庆，李󰀁黠，黄芝敏，陈󰀁海*（柳州钢铁股份有限公司，广西　柳州　５４５０００）摘 要：本文将助熔剂碳酸锂、氧化剂过氧化钡、铌铁混匀，置于挂壁有四硼酸锂保护层的铂金坩埚中，分段加热预氧化，然后经高温熔融制备铌铁玻璃，采用Ｘ荧光光谱仪分析铌铁熔片中元素铌、铁、硅、磷、钽、铝的含量。实验结果表明，采用该方法检测铌铁中主次元素含量的准确度和精密度均较高，能够满足日常生产的需要。关键词：铌铁合金；熔融制样；Ｘ射线荧光光谱法中图分类号：Ｏ６５７．３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）０９－０１４５－３Determination of niobium,ferrum,silicon,phosphorus,titanium and aluminum in Ferro-niobium by X-Ray Fluorescence Spectrometry Combined with Melting Method for Sample PreparationXIONG󰀁Xiao-qing,󰀁LI󰀁Xia,󰀁HUANG󰀁Zhi-min,󰀁CHEN󰀁Hai*（Ｌｉｕｚｈｏｕ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ，Ｌｉｕｚｈｏｕ　５４５０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract:　Ｔｈｅ　ｆｕｓｅｄ　ｇｌａｓｓ　ｂｅａｄ　ｏｆ　ｆｅｒｒｏ－ｎｉｏｂｉｕｍ　ｓａｍｐｌｅ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｍｅｌｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｆ　ｌｉｔｈｉｕｍ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｆｌｕｘ，　ｂａｒｉｕｍ　ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ　ｏｘｉｄａｎｔ　ａｎｄ　ｆｅｒｒｏ－ｎｉｏｂｉｕｍ　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｐｒｅ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｂｙ　ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ　ｈｅａｔｉｎｇ．　Ｔｈｅｎｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｎｉｏｂｉｕｍ，ｆｅｒｒｕｍ，ｓｉｌｉｃｏｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｎｄ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｘ－ｒａｙ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ．　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｃｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｈｉｇｈ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｄａｉｌｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　Keywords: Ｆｅｒｒｏ－ｎｉｏｂｉｕｍ；　Ｆｕｓｉｏｎ　ｓａｍｐｌｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；　Ｘ－ｒａｙ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ

国家标准《海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 第22部分：铌量的测定 电感耦合等离子体发射光谱法》编制说明

国家标准《海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 第22部分：铌量的测定 电感耦合等离子体发射光谱法》编制说明

国家标准《钛及钛合金化学分析方法 第22部分 铌量的测定

电感耦合等离子体发射光谱法》

编制说明

1 工作简况

1.1 任务来源及计划要求

根据全国有色金属标准化技术委员会“关于转发2013年第一批有色金属国家、行业标准制修订计划的通知”（有色标委[2013]19号）文件精神，并根据有色金属稀有分标委会2013标准年会任务落实情况。由西北有色金属研究院负责起草 钛及钛合金化学分析方法 第27部分 铌量的测定》，批准文号：工信厅科[2013]163号，项目计划编号为20131034-T-610，项目要求2015年度完成。

1.2 起草单位情况

西北有色金属金属研究院成立于1965年。是我国重要的稀有金属材料研究基地和行业技术开发中心、是国内**稀有金属科研生产基地项目和稀有金属材料加工国家工程研究中心、金属多孔材料国家重点实验室、超导材料制备国家工程实验室、中国有色金属工业西北质量监督检验中心、层状金属复合材料国家地方联合工程研究中心等的依托单位，地处西安、宝鸡两地六区。研究院现有资产总值64.6亿元，仪器设备3000多台套，占地3428亩，正式职工2874人，其中科技人员近千余人，有中国工程院院士1人，教授、高工200多人，博士、硕士300余名。形成了以钛产业为主业，覆盖超导材料、金属纤维及制品、稀贵金属材料等产业的多元化格局，其产品广泛应用于航空、航天、航海、信息、电子、能源、环保等国民经济重要领域。

材料分析中心其前身可追溯至成立于1966年11月的西北有色金属研究院第三研究室（金属物理研究室）和第二研究室（化学分析研究室）。在四十多年的发展中，中心完成各类课题320项，获奖成果24项，其中省部级科技进步二等奖4项、三等奖9项，市局级科技进步一等奖1项、二等奖1项。制/修订国家、行业标准50多项；主持了《钛及钛合金化学分析方法》、《锆及锆合金化学分析方法》等标准方法，研制了《钛合金化学成分标准物质》一套，并获得科技部三等奖；申报专利10余项，发表论文500余篇。中心资质齐全，通过了CMA、CAL、CNAS、DilAC认证，是全国(稀有金属)质量控制与评价实验室、中国有色金属工业西北质量监督检验中心、陕西省有色金属产品质量监督检验站、陕西省有色金属材料分析检测与评价中心、陕西省核工业用金属材料分析检测与评价中心的主体，同时也承担了钛及钛合金生产许可证、铜及铜合金管材生产许可证检验机构。中心主要业务：有色金属的矿冶产品和加工材、贵金属及其加工产品及钢铁类产品的化学成份分析及物理性能测试任务，授权承接国家和省级技术监督部门规定的定期检验、监督抽查、产品鉴定及企事业单位的委托检验和仲裁检验，同时提供技术咨询、实验室规划设计，分析方法研究，标准试样研制和人员培训等服务项目。中心现有资产4200万元，拥有光电能谱-俄歇能谱联用仪、原子力显微镜、扫描电镜等检测设备60台套。

电感耦合等离子体发射光谱法测定锰精矿中铌、钽的含量

电感耦合等离子体发射光谱法测定锰精矿中铌、钽的含量

电感耦合等离子体发射光谱法测定锰精矿中铌、钽的含量

摘要:采用碱熔酸化处理样品,电感耦合等离子体发射光谱法同时测定锰精矿中的铌、钽。方法相对标准偏差(RSD,n＝11)低于5.0％;回收率为97.5％～102％,经国家有证标准物质验证,测定结果与标准值吻合很好。

关键词:锰精矿 碱熔 铌 钽

锰矿石的工业类型有碳酸锰矿石、氧化锰矿石、混合锰矿石及多金属锰矿石等。中国的锰矿以碳酸锰矿石为主,铁锰矿石次之,还有氧化锰矿石、混合锰矿石及多金属锰矿石。其中含有大量的有价值的多金属矿。准确了解这些主要元素的含量,具有重要的意义。在矿石样品的分析中,国家标准方法主要采用原子吸收光谱法测定各元素的含量。原子吸收法具有一定的缺陷,不能同时测定多种元素。而电感耦合等离子体发射光谱法具有线性范围宽、灵敏度高、多元素同时测定等优点。在样品分析测试中,电感耦合等离子体发射光谱法已得到广泛应用[1～2];但是利用电感耦合等离子体发射光谱法同时测定岩矿中高含量的铌、钽,文献报道较少。

固体地球化学样品的溶解一般有混合酸消解法、碱熔消解法两类。[3]虽然混合酸能溶解大多数金属元素,如铜、铅、锌、镍等元素,但对于高含量的难溶金属元素,碱熔是个不错的选择。本文采用锆坩锅为容器,过氧化钠为熔剂,高温熔融,盐酸提取,以元素铀为内标元素,采用内标校正法,用电感耦合等离子体发射光谱测定岩矿中高含量的铌、钽、钒。研究了熔融时间、熔剂量、盐酸量对试样溶解结果的影响,选择了仪器的最佳工作条件,消除了对被测元素和被测元素之间的干扰,用有证标准物质验证,测定值与标准值一致,本法简便易行、快速准确。

1 实验部分

1.1 仪器及工作参数

Varian 735ES电感耦合等离子体发射光谱仪(美国瓦里安公司),功率1.5 kW,等离子气流速15.0 L/min,辅助气流速1.5 L/min;蠕动泵转速1 5 r/min;长波曝光时间10s,短波曝光时间15 s。