激光诱导击穿光谱在冶金在线分析中的应用研究进展

化学成分在线直接测量是冶金分析长久以来的追求,也被誉为冶金分析面临的三大难题之一。激光诱导击穿光谱技术因其在无需复杂样品制备、直接快速、非接触等方面展现的独有技术优势,备受研究上的关注。文章综述了激光诱导击穿光谱在选矿、熔融金属在线检测方面的研究进展,总结了当前存在的主要问题,并对未来发展进行了展望。     

应用无标定激光诱导击穿光谱法分析钢铁工业中氧化物材料

激光诱导击穿光谱技术是一种具有吸引力的快速定量表征材料的方法,可用于工业过程的在线监控。本文报告了该技术在多元氧化物材料分析上应用。 采用激光诱导击穿光谱技术分析钢工业生产的炉渣和混合氧化物试料,然后以无标定法测定其中氧化物的浓度,结果发现,对于本研究所涉及的材料,无标定激光诱导击穿光谱方法的测定浓度值与参考值一致,大部分样品和氧化物组分的绝对误差小于2 %（质量分数）, 大范围改变测定参数时浓度值保持稳定。研究结果表明激光诱导击穿光谱技术作为钢铁工业中新型的分析测试技术具有很大潜力。     

矿山土壤重金属垂直分布快速检测研究

矿山活动常常导致土壤中重金属含量的增加,对环境和人类健康带来潜在危害。因此,快速检测矿山土壤中重金属的垂直分布情况变得至关重要。传统检测方法无法实现矿山土壤重金属垂直分布的快速检测,激光诱导击穿光谱技术作为一种新兴元素分析技术,在矿山土壤重金属检测领域具有显著优势。文章基于激光诱导击穿光谱技术,搭建了激光诱导击穿光谱检测系统,研究了土壤现场取样、检测、定量方法,实现了土壤中铅和铜等典型重金属垂直空间分布的快速检测。以河南省济源市矿山现场采集的矿区土壤样品为例,直接采集了0～60cm深度的土壤样品,并直接进行了检测,结果表明激光诱导击穿光谱与ICP-OES检测结果之间具有较好的一致性,对铜元素的检测平均误差为10.7%,对铅元素的检测平均误差为14.6%。研究结果为判断矿山土壤是否遭受重金属污染、污染程度以及重金属分布与浓度信息提供了技术支撑。     

铝合金中锌元素的高重频火花放电增强激光诱导击穿光谱高灵敏分析

锌元素的高灵敏分析在工业生产、冶金制造等领域中均具有非常重要的意义。而传统的激光诱导击穿光谱技术(LIBS)在测定固体样品中的锌元素时灵敏度相对较低。实验采用高重频火花放电增强激光诱导击穿光谱并结合锁相放大的微弱信号检测技术实现了铝合金中锌元素的高灵敏分析。在1kHz的重复频率下,以火花放电技术增强激光等离子体的光学辐射;以门控放大器选择放大锌的原子辐射信号并降低白光背景干扰;再采用锁相放大技术来实现对微弱原子辐射信号的高灵敏检测。基于标准样品在优化的实验条件下建立了铝合金样品中锌元素的校正曲线。锌的检出限达到了3.8μg/g,比采用传统的LIBS技术检测铝合金中锌元素时的检出限改善了一个数量级。方法有助于实现合金中锌和其他元素直接的和高灵敏的定量分析,在冶金分析领域有较好的应用价值。     

磁约束激光诱导煤粉次量元素定量分析的研究

在有无磁约束的激光诱导击穿光谱技术下,对煤粉次量元素等离子体光谱强度以及定量分析精度进行对比研究。在采用激光诱导击穿光谱技术的基础上加入磁约束的方式,比较煤粉次量元素中Fe368.2nm、Ca393.4nm元素光谱谱线在加入磁场前后光谱强度的变化,在有无磁约束下利用偏最小二乘法对煤粉中Fe含量进行定量分析。实验结果表明:磁约束下的激光诱导击穿光谱技术可以有效提高等离子体的光谱强度,并且磁约束下采用偏最小二乘法得到的定标曲线拟合系数更高,效果更佳。     

“工业排放重金属监测技术”项目通过技术验收

正近日,"863"计划资源环境技术领域"工业排放重金属监测技术"项目通过技术验收。该项目开发了工业排放重金属监测技术和产品,在工业环境空气重金属的X射线荧光监测方法、固体废弃物重金属的激光诱导击穿光谱检测技术、废水重金属监测新型电极和复杂水样预处理、烟气重金属采样与快速分析技术等方面取得了实     

激光诱导击穿光谱(LIBS)在铝合金废料分选中的应用

简要介绍了激光诱导击穿光谱法(LIBS)的发展历程以及在铝合金废料分选中的应用。     

成分在线检测技术进展及其在铁矿烧结应用趋势

成分在线检测技术能够有效地解决传统化学分析方法的滞后性问题,是实现成分智能控制的关键一环。本文在重点介绍瞬发γ射线中子活化分析、激光诱导击穿光谱、近红外光谱等三种成分在线检测技术的原理、优点、应用案例及存在的问题的基础上,阐述了其在铁矿烧结中应用的可行性及发展趋势,以期为钢铁企业智能控制稳定生产提供一定的参考。     

无监督数据挖掘辅助激光诱导击穿光谱用于铜冶炼光谱结构解析

在有色冶炼领域,元素成分检测是保证冶炼质量的重要一环。目前国内有色冶炼企业多采用X射线荧光光谱法进行检测,该方法需要样品制备,造成冶炼状态无法实时反馈,严重影响冶炼过程优化。研究了无监督数据挖掘算法辅助激光诱导击穿光谱技术用于铜冶炼光谱结构解析。实验中,首先选择4种铜冶炼物料作为实验样品,然后利用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)激发样品获得18750个光谱数据,通过盲源分离技术对所有光谱进行分析,最终提取得到3个特征光谱。进一步研究发现,3个特征光谱与Cu、Fe、Ca元素光谱有一一对应关系。在此基础上,提出了LIBS光谱的定量化评价指标,量化结果表明分解模型对18750个光谱都能达到很高的评分,说明铜冶炼光谱能够良好地被3个特征光谱重构,即铜冶炼光谱存在显著的光谱结构。以上结论在实际应用中具有重要研究价值,可用于光谱快速评价、异常光谱剔除、光谱信号提纯、元素谱线选取、样品定性/半定量分析等,为LIBS技术应用于在线铜冶炼成分分析奠定基础。     

激光诱导击穿光谱技术分析岩石和煤样品

本文采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术分别对具有不同成分和紧密度的岩石和煤样品进行分析。由波长为1 064 nm的Nd:YAG脉冲激光器,样品台和分辨率为0.1 nm的微光谱仪等器件组成一个小型激光诱导击穿光谱实验系统,通过计算机对光谱仪采集到的数据进行分析和处理。根据LIBS光谱图的特征谱线,对岩石和煤等样品中部分元素进行了定性分析,并对未知岩石样品进行了简单的分类;选用Si I谱线(251.6 nm),对标准岩石粉末样品的硅元素进行分析,发现谱线的相对强度和元素含量的对数值之间有很好的线性关系,由此可得到Si元素的定标曲线,并用于定量分析Si的含量,同样的方法也可分析样品中的其他元素。实验结果为采用激光诱导击穿光谱技术对物质成分进行快速检测和分析的可行性提供了依据。     

激光诱导击穿光谱在金属材料在线分析方面的应用进展

激光诱导击穿光谱(LIBS)由于具有无需样品制备、分析速度快、可远距离在线遥测以及可进行元素的二维表面分布和深度分析等特点,引起光谱化学分析领域研究者的广泛关注。在冶金过程工艺控制领域,金属材料的在线分析以及元素多维信息的获取,对于实时监控金属材料的生产工艺及准确实现金属材料的快速分类方面具有重要的意义。与传统的分析方法相比较,LIBS技术因其众多优势已成为金属材料实时在线分析的最佳手段之一,而且已有多种商品化的仪器推出。论文首先对LIBS在线仪器装置进行介绍,然后对近些年LIBS在熔融金属在线分析、连铸钢坯鉴别、炉渣在线分析、金属材料分类识别、金属材料镀层分析等方面的发展现状及挑战进行论述,最后对LIBS在线分析进行展望。     

激光诱导击穿光谱在金属材料在线分析方面的应用进展

激光诱导击穿光谱(LIBS)由于具有无需样品制备、分析速度快、可远距离在线遥测以及可进行元素的二维表面分布和深度分析等特点,引起光谱化学分析领域研究者的广泛关注。在冶金过程工艺控制领域,金属材料的在线分析以及元素多维信息的获取,对于实时监控金属材料的生产工艺及准确实现金属材料的快速分类方面具有重要的意义。与传统的分析方法相比较,LIBS技术因其众多优势已成为金属材料实时在线分析的最佳手段之一,而且已有多种商品化的仪器推出。论文首先对LIBS在线仪器装置进行介绍,然后对近些年LIBS在熔融金属在线分析、连铸钢坯鉴别、炉渣在线分析、金属材料分类识别、金属材料镀层分析等方面的发展现状及挑战进行论述,最后对LIBS在线分析进行展望。     

我国冶金分析定量检测仪器的发展趋势

为了了解我国分析仪器的发展,推动冶金分析领域定量检测技术的进步,文章以北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA)在国内的展示成果为依托,选择电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)、激光诱导击穿光谱(LIBS)等基础定量检测仪器为主要分析对象,归纳总结了这些仪器的发展过程、基本原理和主要结构。从分析检测人员的视角,讨论了该检测仪器的优势特点及应用效果;展望了定量分析检测技术的发展趋势;提出了以定量检测仪器为基础的新型高端科学仪器的发展前景。又以激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)、辉光放电质谱(GD-MS)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA)等拓展联用检测仪器为例,介绍了设备的主要特点及应用,最终总结出LA-ICP-MS为固体样品中微量元素分析的常用技术,GD-MS技术是痕量元素分析的重要手段,EPMA技术因具有与其他仪器结合包容性高的优点,虽然在使用过程中存在一定的缺陷,但已成为通用的分析手段。而我国定量分析检测技术正朝着现场化、专用化及标准化的方向发展。     

我国冶金分析定量检测仪器的发展趋势

为了了解我国分析仪器的发展,推动冶金分析领域定量检测技术的进步,文章以北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA)在国内的展示成果为依托,选择电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)、激光诱导击穿光谱(LIBS)等基础定量检测仪器为主要分析对象,归纳总结了这些仪器的发展过程、基本原理和主要结构。从分析检测人员的视角,讨论了该检测仪器的优势特点及应用效果;展望了定量分析检测技术的发展趋势;提出了以定量检测仪器为基础的新型高端科学仪器的发展前景。又以激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)、辉光放电质谱(GD-MS)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA)等拓展联用检测仪器为例,介绍了设备的主要特点及应用,最终总结出LA-ICP-MS为固体样品中微量元素分析的常用技术,GD-MS技术是痕量元素分析的重要手段,EPMA技术因具有与其他仪器结合包容性高的优点,虽然在使用过程中存在一定的缺陷,但已成为通用的分析手段。而我国定量分析检测技术正朝着现场化、专用化及标准化的方向发展。     

多级倒段反斜井矿仓连接技术在板溪锑矿的应用

板溪锑矿在深部开拓系统中,采用多级倒段反斜井提升,斜井之间采用多级倒段反斜井＋溜井＋矿仓连接技术。这种连接技术具有系统简单、无需转运工具和设备等特点。详细介绍了板溪锑矿开拓系统及多级倒段反斜井矿仓连接技术。该技术经多年的生产实践表明,投资与平行斜井相比节约200万元,每年可节约提升运输费用78万元,而且斜井箕斗运行安全可靠。     

激光诱导击穿光谱技术对钢中夹杂物表征的研究进展

钢铁材料中不同类型夹杂物的存在,破坏了金属基体连续性,使其塑韧性、疲劳及耐腐蚀等物理化学性能变差,生产中会严格控制夹杂物的大小以及总量,因此,夹杂物的评定也成为了钢质量分级的一项重要指标。文章介绍了激光诱导击穿光谱技术对钢中夹杂物表征的基本原理,综述了其在不同类型夹杂物分布、粒度以及含量表征方面的国内外研究进展,讨论了当前表征中存在的不足和难点,并对其发展前景进行了展望。     

冶金分析表征支撑冶金与材料工程科技高质量发展

40年来《冶金分析》聚焦冶金与材料工程的科学技术进步,刊载论文展现了问题导向性、技术引领性、对象多样性、内涵丰富性、学科交融性、论文可参考性等鲜明特色,已成为冶金分析领域最具影响力的专业学术刊物,有力地支撑了冶金与材料工程科技的高质量发展。     

4350 m3高炉自动化系统特点

介绍了太钢新建4350 m3高炉工艺装备的新技术;重点提出并分析了大型高炉所具备的特殊仪表检测、计算机系统冗余设计、自动控制功能以及专家系统应用的自动化系统特点。     

4350 m3高炉自动化系统特点

介绍了太钢新建4350 m3高炉工艺装备的新技术；重点提出并分析了大型高炉所具备的特殊仪表检测、计算机系统冗余设计、自动控制功能以及专家系统应用的自动化系统特点。