钨钼元素在冶炼工业中的检测技术及其应用前景

期刊: 大东方 DOI: PDF下载

吴芳芳

赣州冶研所检测技术服务有限公司 江西赣州 341000

摘要

钨和钼是两种重要的金属元素,在冶炼工业中具有广泛的应用价值。钨是一种高熔点、高硬度的金属,被广泛用于制造高温零部件,如航空发动机喷嘴、火箭涡轮叶片等。钼则是一种优良的添加剂,可以提高钢铁的强度和耐腐蚀性,常用于合金、电子材料等领域。由于钨钼元素的重要性,对其准确检测成为冶炼工业的关键环节之一。本文旨在对钨钼元素在冶炼工业中的检测技术进行全面探讨和分析,探讨其应用的技术要点,并结合未来检测技术的发展趋势,提出了钨钼元素在冶炼工业中检测技术的应用前景,为冶炼工业的技术进步和可持续发展提供理论和实践的指导。


关键词

钨钼元素;冶炼工业;检测技术;应用

正文


传统的钨钼元素检测方法主要包括光谱法、电化学方法、质谱法和化学分析法等。这些方法在不同程度上具有准确性、灵敏度和适用性等特点,但也存在着操作复杂、耗时长、成本高等问题,无法完全满足工业生产对快速、准确、无损伤检测的需求。随着科技的进步和工业的发展,新型的钨钼元素检测技术不断涌现。例如,质谱联用技术结合了质谱和色谱技术,能够实现对样品中钨钼元素的高灵敏度、高分辨率的定量分析[1]。电化学方法如ICP-MS和ICP-OES技术则具有高灵敏度、快速响应的特点,适用于复杂样品的分析,各类新技术的出现为冶炼工业提供了更多选择,使得钨钼元素的检测更加全面、精确。此外,随着工业生产的智能化和自动化程度的提高,对钨钼元素的快速在线监测和实时数据处理也日益重要。智能化检测技术的应用将使得工业生产过程更加智能化、高效化,提高生产质量和工艺稳定性。

1.冶炼工业中钨钼元素的应用

钨钼合金是一种重要的高温合金材料,在航空航天、航海船舶等领域有着广泛的应用[2]。钨钼合金具有高熔点、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优良特性,可以用于制造航空发动机、火箭发动机的喷嘴、涡轮叶片等高温零部件,保证了设备在极端条件下的稳定运行。具体而言,钨钼合金也广泛应用于电子材料领域。钨钼合金的热膨胀系数与硅芯片等电子元件的基底非常接近,因此常被用作集成电路封装材料的基底,在电阻器、电容器、真空电子器件等方面也有重要应用,提高了电子产品的性能和可靠性。除了合金材料,钨钼元素还用于冶炼工艺中的催化剂和催化反应中,钨作为催化剂可以提高化学反应的速率和效率,例如在石油加工中的加氢、重整反应中常使用钨催化剂;钼作为催化剂也广泛用于合成化学反应中,如氧化、氢化、羰基化等过程中。与此同时,钨钼元素还在冶炼工业中用于炼钢、炼铁等金属生产过程中的添加剂。它们可以改善金属的性能,提高材料的强度、硬度、耐磨性等,使得制品具备更好的工程性能。

2.钨钼元素在冶炼工业中的检测技术

2.1光谱法

光谱法是一种常用的钨钼元素检测技术,在冶炼工业中具有重要的应用价值[3]。光谱法基于钨钼元素对特定波长的光线的吸收或发射特性进行检测,主要包括原子吸收光谱法(AAS)和原子荧光光谱法(AFS)两种方法。

首先,原子吸收光谱法是通过将样品中的钨钼元素转化为气态原子,然后利用特定波长的光线使其原子吸收特定波长的光,从而测定其含量。这种方法具有灵敏度高、准确度高的特点,适用于较低浓度的元素检测。然而,需要进行样品的预处理和标定,操作相对复杂。其次,原子荧光光谱法是将样品中的钨钼元素激发产生荧光信号,然后通过检测荧光信号的强度来测定元素含量。AFS具有高选择性、高灵敏度的优点,可以用于分析复杂样品中的微量元素,例如矿石、矿渣等。与AAS相比,AFS不需要气化样品,操作更简单。最后,光谱法作为一种常规的元素检测方法,对于冶炼工业中的钨钼元素的快速检测具有重要意义。但是需要注意的是,不同光谱法在实际应用中需要根据样品的性质、浓度范围等因素进行选择,以确保检测结果的准确性和可靠性。

2.2电化学方法

电化学方法是另一种常用于钨钼元素检测的技术,在冶炼工业中具有广泛的应用[4]。主要包括电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)等。ICP-MS是一种高灵敏度的检测方法,通过将样品中的钨钼元素离子化,并在电场中加速,最终通过质谱仪进行检测和分析。ICP-MS具有极高的检测灵敏度和准确度,适用于微量元素的快速分析,对于矿石、合金等复杂样品的分析也具有较好的适用性。除此之外,ICP-OES是利用样品中的钨钼元素在高温等离子体中激发发射特定波长的光谱信号来进行分析的方法。ICP-OES能够同时检测多种元素,适用于对多元素组成进行分析的场景,例如合金材料的分析和质量控制。

电化学方法在冶炼工业中的应用优势主要体现在快速、准确、无损伤样品等方面。但需要注意的是,电化学方法的设备和操作相对复杂,需要专业的技术人员进行操作和维护,同时对样品的预处理也会影响到检测结果的准确性。因此,在选择电化学方法时需综合考虑样品性质、分析需求等因素,以达到最佳的检测效果。

2.3质谱法

质谱法是一种高灵敏度、高分辨率的分析方法,对于钨钼元素在冶炼工业中的检测具有重要意义[5]。主要的质谱法包括质谱联用技术(GC-MS、LC-MS)等。

一方面,质谱联用技术结合了质谱和色谱技术,例如气相色谱质谱联用(GC-MS)和液相色谱质谱联用(LC-MS),能够实现对样品中钨钼元素的高灵敏度、高分辨率的定量分析。这种方法不仅可以对单一元素进行分析,还可以对复杂样品中多种元素的含量进行准确测定,适用于分析矿石、合金等样品。另一方面,质谱法具有非常高的选择性和灵敏度,能够对样品中微量元素进行快速、精确的分析。特别是对于矿石、矿渣等含有大量杂质的复杂样品,质谱法能够提供可靠的分析结果,为冶炼工业的生产控制和质量检验提供了重要的技术支持。除此之外,质谱法的应用也面临一些挑战,比如设备成本较高、操作技术要求较高等问题,需要专业的技术人员进行操作和维护。同时,样品的预处理和前处理也会影响到质谱法的分析结果,因此在实际应用中需要综合考虑这些因素以确保分析结果的准确性和可靠性。

2.4化学分析法

化学分析法包括滴定法、络合滴定法等。这些方法主要依靠化学反应来确定样品中钨钼元素的含量,常用于工业生产中对元素含量进行定量分析和质量控制[6]。通过滴定试剂与待测物质反应达到等量点,从而确定样品中钨钼元素的含量。滴定法操作简单,成本较低,适用于一般含量的元素检测,得到的络合滴定法则适用于钨钼等元素与络合剂形成络合物后进行滴定的分析方法。这种方法在分析复杂样品中的钨钼含量时具有较好的选择性和准确性。

化学分析法虽然在检测钨钼元素中有一定的局限性,例如无法进行微量元素的分析和多元素同时检测,但在工业生产中仍然具有重要意义。它们的优势在于操作简单、成本低廉,适用于工厂现场的快速检测和质量控制,对于大批量生产的产品提供了有效的分析手段。

3.钨钼元素在冶炼工业中的检测技术的应用前景展望

钨钼元素在冶炼工业中的检测技术一直处于不断发展和改进的过程中,未来的应用前景也十分广阔[7]。以下是针对钨钼元素检测技术应用前景的展望:1)智能化检测技术:随着人工智能和大数据技术的发展,智能化检测技术将会成为未来的发展趋势[8]。通过引入自动化、智能化的检测设备和系统,可以实现对钨钼元素的实时监测、数据分析和异常预警,提高检测的精确度和效率,减少人为因素的影响,为冶炼工业提供更可靠的质量控制手段。2)多元素联合检测:随着冶炼工艺的复杂化和多元素共存的情况增多,未来的检测技术将更加注重多元素联合检测的能力,开发同时检测钨、钼以及其他重要元素的检测设备和方法,以满足工业生产对多元素组成的全面分析需求,提高生产效率和质量管理水平。3)快速在线监测技术:随着生产速度的提升和生产线的自动化程度增加,对于钨钼元素的快速在线监测技术将越来越受重视。未来的检测设备和方法需要具备快速响应、实时监测的能力,可以在生产过程中随时进行元素含量的检测和调整,确保产品质量和工艺稳定性。4)非破坏性检测技术:随着对产品质量和原料利用率要求的提高,非破坏性检测技术将成为未来的发展方向之一[9]。例如,利用X射线荧光法、激光诱导等离子体发射光谱法等技术,实现对钨钼元素含量的快速、无损伤检测,同时避免了传统化学分析方法中对样品的破坏性处理,提高了检测效率和生产流程的连续性。5)微型化、便携化检测设备:随着科技的进步,未来的检测设备将趋向于微型化、便携化。这样的设备可以更方便地应用于实际生产现场,进行现场快速检测和质量控制,减少样品运输和处理时间,提高生产效率和资源利用率。钨钼元素在冶炼工业中的检测技术未来的应用前景十分广阔,随着科技的不断进步和工业生产的发展需求,检测技术将不断创新和完善,为冶炼工业提供更可靠、高效的质量控制和生产管理手段[10]

4.结语

钨钼元素在冶炼工业中的检测技术涵盖了光谱法、电化学方法、质谱法和化学分析法等多种方法,随着科技的进步和工业需求的不断增长,钨钼元素的检测技术正朝着智能化、多元素联合检测、快速在线监测、非破坏性检测和微型化便携化等方向发展。这些技术的不断创新和应用将为冶炼工业提供更准确、高效、可靠的质量控制手段,促进冶炼工业的技术进步和可持续发展。未来,随着检测技术的不断完善和普及,预计钨钼元素在冶炼工业中的检测将更加便捷、精准,为行业的绿色生产和高质量发展提供有力支撑。

参考文献:

[1]朱胤泽,武忠,闫硕等.查干湖沉积物水界面钨的空间分布及污染特征[J].化工设计通讯,2023,49(1):209-211.

[2]刘进,张红英.新型环保钨捕收剂的工业化应用研究[J].矿产综合利用,2022.06.023.

[3]王宗丽,罗玲,袁野等.响应曲面法优化分析MBR钨冶炼废水处理过程研究[J].水处理技术,2023.7.7.

[4]伍德,张威宇,刘玉玲.三级模拟人工湿地对镉钨复合污染废水净化研究[J].农业环境科学学报,2023,42(6):1368-1378.

[5]杨坤,陈文娟,杨建参等.多元复合稀土钨电极和钍钨电极生命周期评价[J].中国钨业,2022,37(4):37-45.

[6]袁秀娟,肖婷,黄祈栋等.钨的环境毒理性及其污染防治技术研究进展[J].环境污染与防治,2022,44(9):1248-1253.

[7]郭江凤杨志兆张永兵周贺鹏.江西浒坑钨矿矿山废水净化处理试验及工业应用研究[J].中国钨业,2022,37(2):72-77.

[8]杨博,梁志燕,刘文元等.钼基催化材料在水污染控制领域的应用研究进展[J].无机盐工业,2023,55(8):1-12.

[9]任雪婷,王广达,熊宁等.氧化物强化钼合金的研究进展[J].粉末冶金工业,2022,32(4):8.

[10]马毓徽.铁钼复合氧化物催化降解水中酚类有机污染物的研究[D].宁夏大学,2022.

 


...


阅读全文