1.2　有色金屬深加工分析的意義和特點

1.2.1　有色金屬深加工分析的意義

化學檢驗工作是現代工業生產及環境保護工作的重要環節，因此設置有色金屬分析實驗室也是很有必要的。

有色金屬分析通常伴隨著有色金屬深加工生產的全過程。在有色金屬工業中，從有色金屬礦藏的勘探、開采、選礦到有色金屬的冶煉和加工，都需要進行分析化驗。有色金屬原料和二次資源的成分將決定工藝流程的實施，原材料的采購、計價，也需要對有價成分進行準確分析。在生產過程中，需要對物料的化學組成及時進行分析，以便了解、判斷其化學組成是否符合質量要求；產品出廠前，需要對產品的質量和指標進行全面檢測，以便確定產品是否合格和判定產品符合哪一等級。在加工領域，不同化學成分的合金具有不同的物理、化學性能，以滿足不同用戶的各種需求。

隨著科學技術的日新月異，各行各業不斷對使用的有色金屬材料提出新的要求。因此，有色金屬材料加工企業必須不斷研制新的合金材料，才能占有新的市場，發展新的用戶。而新合金材料的研制，從配料、熔煉到加工、產品鑒定，時刻都離不開分析檢測。化學組成對有色金屬材料的制備及性能也有著極大影響，也是決定有色金屬材料應用特性的基本因素。因此，對化學組成的種類、含量，特別是微量添加劑以及雜質的含量級別、分布等進行表征，在有色金屬材料的研究中都是必要和非常重要的。只有通過分析、檢測，才能確定有色金屬材料成百上千種合金牌號、規格和冶金狀態，以便供機械、電子、電力、通信、船舶、航空、航天、醫藥、日用品等諸多行業根據不同用途進行選擇和使用。

因此，有色金屬的冶金和加工企業以及研究機構都配置了分析檢測實驗室，對原料、中間產品、成品進行化學成分分析和物理性能檢驗。這既滿足了企業正常生產和開發新產品的需要，也滿足了保證出廠產品質量、取信于用戶的需要。對于有色金屬再生行業而言，有色金屬分析更為重要，不僅是計價的依據，更為有色金屬的再生工藝和技術提供了依據。科研單位的有色金屬化驗室除為有關有色金屬科研課題擔負測試任務外，也進行有色金屬分析檢驗方法的研究。有色金屬深加工生產和使用部門的有色金屬化驗室使用的實驗方法通常采用標準方法或買賣雙方認可的分析方法，其實驗結果往往涉及一定的經濟利益。

1.2.2　有色金屬深加工分析的特點

概括起來，有色金屬深加工分析具有以下幾個方面的特點。

①基體復雜多變　有色金屬種類繁多，因此有色金屬樣品種類多，基體復雜。如果物料中含有多種有色金屬元素且含量不是非常低，由于元素間相似的化學性質和在溶液中存在的價態、狀態的復雜性，采用先分離后測定的方法常會降低分析的準確度；而采用滴定法直接測定，則會因為貴金屬元素間的共軛反應，彼此產生干擾，因此，對此類物料的分析尤為困難。

②待測元素種類多　根據不同樣品的不同要求，測試元素覆蓋了從氫到鈾的幾乎所有元素。

③待測元素含量范圍寬　含量范圍可以從痕量、超痕量雜質覆蓋到99.9%以上的高純金屬元素。

④分析測試手段多樣　正是由于復雜多變的基體以及待測元素較寬的含量范圍，從而使得分析測試手段多樣。如鋅錠中銅的測定常采用原子吸收光譜法、吸光光度法等分析方法，而陰極銅中高含量銅的測定則采用電解重量法等化學分析方法。在測定方法中，傳統的化學分析方法如滴定分析法、重量分析法、吸光光度法、電化學分析法，現代儀器分析技術如原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、直讀光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法、輝光放電質譜法等在現代有色金屬分析中均有應用。

⑤分離富集方法多變　面對復雜的基體條件，在有色金屬分析中，直接測定往往面臨較大困難，此時，采用適宜的分離富集方法就顯得十分重要。在所用的分離富集方法中，沉淀、共沉淀、溶劑萃取、離子交換、色譜分離、液膜技術、火試金等傳統和現代的分離富集方法在有色金屬分析中均有廣泛應用。

⑥樣品溶解難易程度差別大　對于有些金屬及其化合物，溶解相對容易，如金屬鋅、鋁、銅、鉛等用硝酸即可以較好地溶解，而金屬銠、銥等貴金屬溶解則非常困難，即便采用現代先進的微波消解技術，并經高溫、高壓處理也需要較長時間。

不同種類的有色金屬的分析，又各具特點。

①難熔金屬和稀散金屬的分析有許多獨到之處　難熔金屬的共同特點是熔點和硬度高、耐腐蝕性強、原子價態多變。如鎢的熔點高達3400℃，是金屬中熔點最高的。難熔金屬的耐腐蝕性強，給分析工作帶來的首要難題是如何將樣品消解完全。它們的原子價態多變，給難熔金屬的分離和分析增加了復雜性。稀散金屬是稀有分散金屬的簡稱，其共同特征是物理、化學性質相似，在地殼中分布非常分散，很少有獨立的礦物存在。難熔金屬和稀散金屬的分析既涵蓋了分析化學中常見的化學分析方法與儀器分析方法，又具有很強的針對性和專業性，分析的難度較大。

②貴金屬由于其高經濟價值以及獨特的物理、化學性質導致了對分析測試要求的特殊性　對貴金屬的分析要求隨著分析對象和金屬含量的不同而有差異。高含量貴金屬成分的測定除要求分析方法具有選擇性外，著重在于分析的準確度和精密度，可利用的方法很少。在某些情況下，還不得不采用耗時長的重量法；而痕量和超痕量貴金屬元素的分析則著重于分析方法的靈敏度和選擇性。然而，只有很少的化學分析方法或儀器分析方法能夠滿足這種要求。因此，貴金屬元素的富集、分離成為分析測定的重要研究內容之一。貴金屬物料的分離富集一般分為干法和濕法兩大類。干法又稱火法，主要包括傳統的鉛試金法、鎳巰試金法、銅試金法、錫試金法、銻試金法等。濕法主要包括化學吸附法、離子交換色譜法、溶劑萃取法和蒸餾法等。與其他有色金屬分析不同，由于貴金屬良好的延展性和在樣品中分布的不均勻性，因此，采樣是需要十分關注的問題。

③重金屬（指相對密度在4.5以上的金屬）的分析特點　重金屬分析由于其對象的復雜性而具有以下特點：需要測定的元素和項目多，所測元素達60多種；所測元素的含量從10-6 %到10-9 %，范圍寬；分析對象品種多，試樣復雜。試樣中待測元素、共存元素的種類和含量不同，對測定的影響甚大。

④輕金屬（指相對密度在4.5以下的金屬）的分析特點　相對于其他有色金屬而言，輕金屬的化學性質比較活潑。近年來，輕金屬檢測技術有了較大發展，除傳統的化學分析方法外，現代儀器分析方法特別是光電直讀光譜法已在鋁及鋁合金、鎂及鎂合金的分析中廣泛應用。其他儀器分析方法，如XRF分析法、ICP-AES法等也有應用。除化學成分外，一些物理性能測試在輕金屬分析中也受到關注，部分方法已成為標準。

⑤稀土金屬的分析特點　由于其物理、化學性質高度相似，各稀土金屬含量的測定一直是困擾分析工作者的難題。隨著現代儀器技術的進步，如高分辨光譜與質譜的出現以及與分離富集方法的結合，這些難題得以逐漸解決。通過對于混合稀土（RE）中稀土金屬含量的分析，XRF（X射線熒光光譜法）是目前的主要分析方法。在稀土合金分析方面，常量稀土金屬總量的測定常采用草酸鹽稱量法，微量稀土金屬總量的測定采用偶氮胂Ⅲ分光光度法。稀土合金中其他合金元素的分析，經常涉及常量元素和半微量元素分析，電感耦合等離子體發射光譜（ICP-AES）和電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）等先進儀器已得到應用。與一些分離富集方法相結合，ICP-AES及ICP-MS分析技術在稀土雜質等的分析中已成為標準分析方法。