國內(nèi)冶金企業(yè)急需提高鋼鐵分析檢測的儀器化

時間:2009-05-31

來源:中國傳動網(wǎng)

導語:隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展,分析化學分支為化學分析和儀器分析。其中化學分析是以化學反應(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60年代,隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、激光和等離子體等新技術(shù)的發(fā)展,分析化學在方法和實驗技術(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)典的化學分析方法也正在不斷儀器化。儀器分析在與化學有關(guān)的領(lǐng)域里的應(yīng)用日益廣泛,從而使它在分析化學中的比重不斷增長,并成為現(xiàn)代實驗化學的重要支柱。從上世紀90年代開始,由于微電子技術(shù)和微型計算機軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,大型精密儀器的性價比有了突破性發(fā)展,開始在常規(guī)生產(chǎn)企業(yè)得以普及應(yīng)用。 傳統(tǒng)的鋼鐵分析檢測過程,是以手工化學分析也就是人們常說的"濕法分析"方法為主的。這種分析方法過程長、強度高、功能單一、穩(wěn)定性差、人為誤差大。   國內(nèi)大多數(shù)大型鋼鐵企業(yè)通過引進國外先進儀器迅速提高了分析檢測裝備水平。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,實施所謂的儀器化分析改進。這類儀器是一種利用物理電能激發(fā),使試樣中不同化學元素原子發(fā)生能級躍遷而產(chǎn)生不同光譜,并使其轉(zhuǎn)換為電信號進行定量檢測的大型精密儀器。   目前,光電直讀光譜儀已成為鋼樣化學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成分分析的首選儀器。由于這類儀器集光、機、電、算(計算機)等方面的最新技術(shù)于一體,配備相當精密的物理與幾何光學系統(tǒng),精密機械系統(tǒng),電子傳感測量系統(tǒng),計算機控制與數(shù)據(jù)處理及人機界面系統(tǒng)。使其具有的選擇性好、靈敏度、準確性、穩(wěn)定性高的性能,又具快速化、自動化、智能化、多功能的特點。它在鋼鐵分析檢測中的應(yīng)用是很成功的。    多通道多元素同時分析檢測的快速化特點   儀器分析可同時進行多元素分析。直讀光譜法進行爐前分析時,在數(shù)分鐘內(nèi)可同時得出鋼樣中二、三十個元素的分析結(jié)果,有利于鋼鐵生產(chǎn)過程進行中間控制,加速煉鋼。   儀器分析法的樣品處理一般都比化學分析法簡單,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中的應(yīng)用,簡化了試樣備制過程,鋼鐵試樣的備制只需簡單的表面拋光加工,取消了手工分析方法過程中的試樣粉碎、酸溶加熱分解、化學反應(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的電子技術(shù)和計算機技術(shù),從而大大地提高了儀器操作的自動化程度(自動進樣、自動校準、數(shù)據(jù)記錄、報單打印、故障診斷等)和數(shù)據(jù)處理的速度。    多功能、自動化和智能化特點   分析儀器正向智能化方向發(fā)展,發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)是:基于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)分析儀器的自動化,通過計算機控制器和數(shù)字模型進行數(shù)據(jù)采集、運算、統(tǒng)計、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、熱學、電化學、色譜、波譜類分析技術(shù)都已從經(jīng)典的化學精密機械電子學結(jié)構(gòu)、實驗室內(nèi)人工操作應(yīng)用模式,轉(zhuǎn)化為光、機、電、算(計算機)一體化、自動化的結(jié)構(gòu),并正向更名副其實的智能系統(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)。多用途可擴展的配置方式及多功能計算機軟硬件技術(shù)通常包括的模塊有:數(shù)據(jù)處理,曲線擬合,綜合計算,數(shù)據(jù)分析,自動控制,自診斷與報警,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者的應(yīng)用手段。選擇性好、靈敏度高特性   化學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標準溶液滴定時,所消耗的標準液體積只有0.02Ml(半滴),已知滴定管的滴定誤差為0.02mL,這就無法用于容量分析測定此液中微量鐵。但是用鄰菲羅淋為顯色劑很方便地對微量鐵進行比色測定。因此最普通的比色法的相對靈敏度可達到ppm級(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ppb(10-7%),甚至可測ppt級(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法等絕對靈敏度可達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、電子探針法、離子探針法和電子顯微鏡法等可以進行表面、微區(qū)分析。    準確性、穩(wěn)定性特點   光譜分析的相對誤差一般為5-20%。當含量大于1%時,光譜法準確度較差;當含量在0.1-1%或更低時,其準確度優(yōu)于化學分析。這種方法主要實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成分的分析。
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