國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)急需提高鋼鐵分析檢測(cè)的儀器化

時(shí)間:2009-05-31

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,分析化學(xué)分支為化學(xué)分析和儀器分析。其中化學(xué)分析是以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法;儀器分析也稱之為物理和物理化學(xué)分析法。

分析儀器至今大約經(jīng)歷九十年的發(fā)展史。上世紀(jì)60年代,隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光和等離子體等新技術(shù)的發(fā)展,分析化學(xué)在方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)等方面都發(fā)生了深刻的變化,大量新的儀器分析方法不斷出現(xiàn),一些老的儀器分析方法不斷更新,甚至經(jīng)典的化學(xué)分析方法也正在不斷儀器化。儀器分析在與化學(xué)有關(guān)的領(lǐng)域里的應(yīng)用日益廣泛,從而使它在分析化學(xué)中的比重不斷增長(zhǎng),并成為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)化學(xué)的重要支柱。從上世紀(jì)90年代開(kāi)始,由于微電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,大型精密儀器的性價(jià)比有了突破性發(fā)展,開(kāi)始在常規(guī)生產(chǎn)企業(yè)得以普及應(yīng)用。 傳統(tǒng)的鋼鐵分析檢測(cè)過(guò)程,是以手工化學(xué)分析也就是人們常說(shuō)的"濕法分析"方法為主的。這種分析方法過(guò)程長(zhǎng)、強(qiáng)度高、功能單一、穩(wěn)定性差、人為誤差大。   國(guó)內(nèi)大多數(shù)大型鋼鐵企業(yè)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)儀器迅速提高了分析檢測(cè)裝備水平。在企業(yè)鋼鐵主體生產(chǎn)體系,通常采用光電直讀光譜儀(OES),X熒光光譜儀(XRF)這兩類儀器,實(shí)施所謂的儀器化分析改進(jìn)。這類儀器是一種利用物理電能激發(fā),使試樣中不同化學(xué)元素原子發(fā)生能級(jí)躍遷而產(chǎn)生不同光譜,并使其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行定量檢測(cè)的大型精密儀器。   目前,光電直讀光譜儀已成為鋼樣化學(xué)成分分析的首選儀器,X熒光光譜分析儀則是生鐵和其它礦類樣化學(xué)成分分析的首選儀器。由于這類儀器集光、機(jī)、電、算(計(jì)算機(jī))等方面的最新技術(shù)于一體,配備相當(dāng)精密的物理與幾何光學(xué)系統(tǒng),精密機(jī)械系統(tǒng),電子傳感測(cè)量系統(tǒng),計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)處理及人機(jī)界面系統(tǒng)。使其具有的選擇性好、靈敏度、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性高的性能,又具快速化、自動(dòng)化、智能化、多功能的特點(diǎn)。它在鋼鐵分析檢測(cè)中的應(yīng)用是很成功的。    多通道多元素同時(shí)分析檢測(cè)的快速化特點(diǎn)   儀器分析可同時(shí)進(jìn)行多元素分析。直讀光譜法進(jìn)行爐前分析時(shí),在數(shù)分鐘內(nèi)可同時(shí)得出鋼樣中二、三十個(gè)元素的分析結(jié)果,有利于鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行中間控制,加速煉鋼。   儀器分析法的樣品處理一般都比化學(xué)分析法簡(jiǎn)單,從而大大地提高了分析速度。儀器化分析方法在鋼鐵分析檢測(cè)中的應(yīng)用,簡(jiǎn)化了試樣備制過(guò)程,鋼鐵試樣的備制只需簡(jiǎn)單的表面拋光加工,取消了手工分析方法過(guò)程中的試樣粉碎、酸溶加熱分解、化學(xué)反應(yīng)、比色分析、人工讀數(shù)等繁雜流程。另外由于在儀器分析法中普遍采用了先進(jìn)的電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),從而大大地提高了儀器操作的自動(dòng)化程度(自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)單打印、故障診斷等)和數(shù)據(jù)處理的速度。    多功能、自動(dòng)化和智能化特點(diǎn)   分析儀器正向智能化方向發(fā)展,發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)是:基于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分析儀器的自動(dòng)化,通過(guò)計(jì)算機(jī)控制器和數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)、處理,提高分析儀器數(shù)據(jù)處理能力,數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分析儀器數(shù)字圖像處理功能的發(fā)展;分析儀器的聯(lián)用技術(shù)向測(cè)試速度高速化、分析試樣微量化、分析儀器小型化的方向發(fā)展以及智能化發(fā)展。   傳統(tǒng)的光學(xué)、熱學(xué)、電化學(xué)、色譜、波譜類分析技術(shù)都已從經(jīng)典的化學(xué)精密機(jī)械電子學(xué)結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人工操作應(yīng)用模式,轉(zhuǎn)化為光、機(jī)、電、算(計(jì)算機(jī))一體化、自動(dòng)化的結(jié)構(gòu),并正向更名副其實(shí)的智能系統(tǒng)發(fā)展(帶有自診斷、自控、自調(diào)、自行判斷決策等高智能功能)。多用途可擴(kuò)展的配置方式及多功能計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)通常包括的模塊有:數(shù)據(jù)處理,曲線擬合,綜合計(jì)算,數(shù)據(jù)分析,自動(dòng)控制,自診斷與報(bào)警,通信,聯(lián)網(wǎng),定性分析、半定量分析等。大大地豐富了分析檢測(cè)者的應(yīng)用手段。選擇性好、靈敏度高特性   化學(xué)分析法通常適于常量分析,而儀器分析法中除X射線熒光分析等主要用于常量分析外,多數(shù)儀器分析方法適于微量、痕量分析。例如試樣中含有ppm鐵,用0.01NK2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí),所消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積只有0.02Ml(半滴),已知滴定管的滴定誤差為0.02mL,這就無(wú)法用于容量分析測(cè)定此液中微量鐵。但是用鄰菲羅淋為顯色劑很方便地對(duì)微量鐵進(jìn)行比色測(cè)定。因此最普通的比色法的相對(duì)靈敏度可達(dá)到ppm級(jí)(10-4%),原子吸收法、原子熒光法、氣相色譜法、質(zhì)譜法等分析方法可測(cè)ppb(10-7%),甚至可測(cè)ppt級(jí)(10-9%)的痕量物質(zhì)。激光光譜漢.菲火焰原子吸收法和電子探針?lè)ǖ冉^對(duì)靈敏度可達(dá)10-12g以下。儀器分析法的試樣用很少,例如紅外光譜法的試樣需數(shù)毫克,而質(zhì)譜法的試樣只需10-12g,尤其激光光譜法、電子探針?lè)?、離子探針?lè)ê碗娮语@微鏡法等可以進(jìn)行表面、微區(qū)分析。    準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性特點(diǎn)   光譜分析的相對(duì)誤差一般為5-20%。當(dāng)含量大于1%時(shí),光譜法準(zhǔn)確度較差;當(dāng)含量在0.1-1%或更低時(shí),其準(zhǔn)確度優(yōu)于化學(xué)分析。這種方法主要實(shí)用于微量及痕量分析。因此,光電直讀光譜儀一般用于鋼樣化學(xué)成分分析。X熒光分析在較寬的濃度范圍內(nèi)都有較好的精確度和準(zhǔn)確度,往往除較輕的元素外從常量至痕量都可以分析。因此,X熒光光譜分析儀常用于生鐵和其它礦類樣化學(xué)成分的分析。
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