金属化学成分检测有哪些方法

金属材料在国内算是非常吃香的，因为它可以灵活运用于各个领域，涉及的范围也越来越广，人们的日常生活也慢慢离不开这类材料做出来的生活用品，发展空间巨大。

相信大家都知道什么是金属材料，它一般是指工业应用中的合金。我们自然界中大约有70多种纯金属，其中常见的有铁、铜、铝、锡、镍、金、银、铅、锌等等。

合金也是金属材料的一种，但是它常指的是两种或两种以上的金属或金属与非金属结合而成，且具有金属特性的材料。

金属材料检测大家族

金属材料检测涉及对黑色金属、有色金属、机械设备及零部件等的、还有化学成分分析、、以及精密尺寸测量、无损检验、耐腐蚀试验和环境模拟测试等等。

何为无损检测？

无损检测（NDT）是指在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部和表面的结构、性质、状态进行检查和测试的方法。

射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）和渗透检测（PT）是开发较早，应用最为广泛的探测缺陷的方法，称为大常规无损检测方法噢。

一,金属的物理性质

金属晶体内存在自由电子，使金属具有许多共同的特性。 1、大多数金属晶体都是银白色或白色、灰白色的，有金属光泽，不透明； 2、一般金属具有较高的熔点、沸点和硬度，但不同金属又各有差异。常温下，除汞（Hg）为液态外，一般金属都是固态。3、金属都有良好的导热性和导电性，还有良好的延性和展性，可以进行机械加工。

二，金属的化学性质

通常把元素周期表中具有金属光泽、可塑性、导电性及导热性良好的化学元素称为金属。金属最突出的特性是它们的容易失去电子的倾向。因此,从化学角度看,金属是指在溶液中容易生成正离子的化学元素,其氧化物与水结合形成氢氧化物而不形成相应的酸。金属之间在化学上的差别主要表现在电子序方面,许多化学反应,特别是氧化还原反应,决定与其电极电位的正负及其数值大小。

三，金属材料分析方法

在金属检测物中的化学成分方法还是很多,现在公司普遍采用的是用光谱仪测定.光谱仪有传统的光电管光谱仪,以及随着数码技术的发展,并在检测中发挥越来越大的作用。还有化学分析方法检测金属物中化学成分含量的,通过对金属物试块的切削、腐蚀通过显微镜用肉眼观测然后对比金属化学成分图谱判定起各种成分的含量。

四、定量检测技术

重金属分析方法有：紫外可分光光度法（UV）、原子吸收法（AAS）、原子荧光法（AFS）、电感耦合等离子体法（ICP）、X荧光光谱（XRF）、电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）。除上述方法外，更引入光谱法来进行检测，精密度更高，更为准确！日本和欧盟国家有的采用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）分析，但对国内用户而言，仪器成本高。也有的采用X荧光光谱（XRF）分析，优点是无损检测，可直接分析成品，但检测精度和重复性不如光谱法。最新流行的检测方法--阳极溶出法，检测速度快，数值准确，可用于现场等环境应急检测。

对于有色冶炼企业来说，原料成分的稳定性至关重要，它会对几乎所有工序的生产稳定性产生影响，因此，在预均化堆场、原料磨配料控制等工艺中，矿石成分的分析是必不可少的，目前大多数生产企业采用人工取样+实验室分析的方案，在取样、制样和分析过程中会耗费大量的人力物力，而且会带来分析时效滞后和人为误差影响两大难题，很难发挥调整生产的作用。

矿石成分在线检测技术取消了人工取样、制样、化验等环节，实时对矿石进行分析并将结果发送至控制系统，具有矿石成分代表性强、实时可靠、减少取样人员、降低生产成本等特点，可以及时调整配矿方案，提高生产效率。目前矿石成分在线检测的主流技术有中子活化技术（Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis，简称PGNAA）和近红外光谱分析技术（Near Infra-Red Technology，简称NIR）。

每种元素对中子活化过程的反应不尽相同，这表现在两个方面。一方面是一些元素的活化性比另一些元素要高，例如铁、硫和氯非常活跃而碳和氧的惰性很高。各元素间的另一个关键不同点在于每种元素会放射出（具有已知概率）独特的一组γ 射线能量。例如，氯元素会放射出能量不同的γ 射线，最有名的是4.42 和6.42 MeV。通过特定仪器来检测特征γ 射线的能量可辨别物料中元素的种类，通过检测特定能量γ 射线的数量可辨别该元素的质量百分含量。

PGNAA技术对各种元素含量的敏感性

NIR技术原理：

近红外光NIR是介于可见光（VIS）和中红外光（MIR）之间的电磁波，按ASTM（美国试验和材料检测协会）定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。

近红外光谱区域

由于不同的物质含有不同的基团，不同的基团有不同的能级，不同的基团或同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显差别，且吸收系数小，发热少，因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。近红外光照射时，频率相同的光线和基团将发生共振现象，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子；而如果近红外光的频率和样品的振动频率不相同，该频率的红外光就不会被吸收。因此，选用连续改变频率的近红外光照射某样品时，由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收，通过试样反射后的近红外光线在某些波长范围内会变弱，这样红外光线就携带样品组分和结构的信息。通过检测器分析反射光线的光密度，就可以确定该组分的含量。

PGNAA与NIR技术主要特点对比

总的说来，PGNAA技术的主要优势在于对样品进行穿透性整体检测，不受矿石表面情况影响，但设备具有放射性，许可及操作相对复杂，且受负荷变化影响；而NIR技术的主要优势在于无放射性，维护简单，检测不受负荷变化影响，可在物相层面检测而不仅仅只是元素含量，缺点是只能检测皮带上层矿石的表面，即“可见”部分，且受粉尘及矿石表面情况影响。在实际应用中，可依据具体工况进行选择。

我国有色金属工业近30年来发展迅速，产量连年来居世界首位，有色金属科技在国民经济建设和现代化国防建设中发挥着越来越重要的作用。与此同时，有色金属资源短缺与国民经济发展需求之间的矛盾也日益突出，对国外资源的依赖程度逐年增加，严重影响我国国民经济的健康发展。随着经济的发展，已经探明的优质矿产资源接近枯竭，不仅使我国面临有色金属材料总量供应严重短缺的危机，而且因为“难探、难采、难选、难冶”的复杂低品位矿石资源或二次资源逐步成为主体原料后，对传统的地质、采矿、选矿、冶金、材料、加工、环境等科学技术提出了巨大挑战。资源的低质化将会使我国有色金属工业及相关产业面临生存竞争的危机。我国有色金属工业的发展迫切需要适应我国资源特点的新理论、新技术。系统完整、水平领先和相互融合的有色金属技术科技，对于提高我国有色金属工业的自主创新能力，促进高效、低碳、无污染、综合利用有色金属资源，确保我国有色金属产业的可持续发展，具有重大的推动作用。 1、生产平稳较快增长,冶炼产品增幅放缓

2011年，十种有色金属产量3438万吨，同比增长9.8%，比十一五平均增幅低4个百分点。其中，精炼铜520万吨，同比增长14.6%；原铝1806万吨，同比增长11.5%；铅465万吨，同比增长10.7%；锌522万吨，同比增长1.1%；镍18.5万吨，同比增长8.1%；锡15.6万吨，同比增长4.5%；锑19万吨，同比增长1.4%；镁66.1万吨，同比增长1%；海绵钛6万吨，同比增长11.8%。

2011年，规模以上企业生产六种精矿金属含量825万吨，比2010年增长18%，比十一五平均增幅高10.3个百分点。

2011年，铜加工材产量完成了1028万吨，比2010年增长17.8%；铝材产量完成了2346万吨同比增长3%。

2、行业收入持续增长，企业经济效益明显改善

2011年，规模以上有色金属工业企业实现主营业务收入持续增长。8017家规模以上有色金属工业企业(不包括独立黄金企业，下同)实现主营业务收入3.9万亿元，同比增长35%。

2011年，规模以上有色金属工业企业实现利润1990亿元,同比增长53%。其中，规模以上有色金属独立矿山企业实现利润469亿元,同比增长61%；规模以上有色金属冶炼企业(含联合企业中的矿山)实现利润774亿元,同比增长60.7%；规模以上有色金属加工企业实现利润747亿元，同比增长41.8%。

3、固定资产投资保持平稳增长，向西部转移的态势明显

2011年，有色金属工业(不包括独立黄金企业，下同)累计完成固定资产投资4774亿元，同比增长34.6%，占全国（不含农户）固定资产投资总额比例为1.6%，增幅比全国固定资产投资高10.8个百分点。西部地区有色金属工业完成固定资产投资额为20594亿元，占全国有色金属工业完成固定资产投资的比重为43%，比2010年同期增长42.9%，所占比例比2010年增加2.5个百分点。

4、进出口贸易总额创历史新高，出口额明显上升

2011年我国有色金属进出口贸易总额创历史新高，达到1607亿美元，同比增长28%，增幅比十一五期间的平均增幅高7.3个百分点。其中:进口额1175亿美元，同比增长21%；出口额432亿美元，同比增长52.7%。全年进出口贸易逆差额为744亿美元，同比增长8%。

5、国内外市场价格持续震荡,不同品种价格分化明显

2011年，1-11月份国内市场，铜现货平均价为67241元/吨，同比上涨15.2%，铝现货平均价为16944元/吨，同比上涨7.8%；铅现货平均价为16541元/吨，同比上涨3.4%；锌现货平均价为17095元/吨，同比下降1.3%。 据中国有色金属工业协会统计，2012年，10种有色金属产量3696.12万吨，增长7.5%，增幅比上年回落2.32个百分点，比“十一五”平均增幅低6.3个百分点。

具体为：精炼铜582.35万吨，增长12.06%原铝2026.75万吨，增长122.21%铅464.57万吨，下降0.04%锌482.94万吨，下降7.52%镍22.92万吨，增长23.75%锡14.81万吨，下降5.13%锑24.13万吨，增长26.91%镁69.83万吨，增长5.7%海绵钛7.69万吨，增长25.75%。

2012年10种有色金属产量前10位的省区为河南、云南、甘肃、山东、湖南、内蒙古、青海、宁夏、江西、山西，其产量分别为：580.01万吨、302.96万吨、296.04万吨、279.31万吨、273.56万吨、250.78万吨、215.81万吨、164.32万吨、145.32万吨、137.42万吨。这10个省区的10种有色金属产量2649.52万吨，占全国总产量的71.68%。其中，甘肃、宁夏两省区增幅较大，主要是原铝产量增长所致。

另外，铜、铝加工材产量增幅回落。据中国有色金属工业协会统计，2012年，铜材产量完成1153.96万吨，增长10.78%，增幅比上年回落6.97个百分点，比“十一五”平均增幅低4.2个百分点。铝材产量完成了3039.55万吨，增长14.6%，增幅比上年回落5.98个百分点，比“十一五”平均增幅低11个百分点。

2012年受世界经济大环境的影响，发达经济体对有色金属的需求不足，全球贸易保护主义加剧，国际市场针对我国有色金属产品的进出口的贸易摩擦事件增多，加上我国有色金属产品在进出口结构上的矛盾依然突出，全年我国有色金属整体出口难度日益加大。

据中国有色金属工业协会统计，2012年我国有色金属进出口贸易总额1664.31亿美元，比上年增加了60.31亿美元，同比增长3.76%，增幅比上年回落24.31个百分点。其中进口额1149.11亿美元，比上年减少23.2亿美元，同比下降1.98%出口515.2亿美元，比上年增加83.51亿美元，同比增长19.35%。如果扣除金首饰及零件的出口额222.09亿元，全年主要有色金属产品的出口额为293.11亿元，出口额同比下降13.08%。

2012年，规模以上有色金属工业企业实现利润比上年同期明显下降。据中国有色金属工业协会统计，2012年1~11月，规模以上有色金属工业企业实现利润1288.8亿元，同比下降23.6%。规模以上有色金属工业3~11月实现利润分别为135.6亿元、90.2亿元、121.7亿元、124亿元、79亿元、101.1亿元、131.1亿元、135亿元、208.8亿元，7月份实现利润为2012年以来实现利润最低水平，8、9、10月实现利润逐月小幅回升，11月份实现利润出现较明显好转。

据中国有色金属工业协会统计，2012年有色金属工业(不包括独立黄金企业)累计完成固定资产投资5515.69亿元，比上年增长15.55%，增幅比上年下降19.09个百分点。2012年有色金属工业完成固定资产投资占全国(不含农户)固定资产投资总额比例为1.51%，增幅比全国固定资源投资低5.05个百分点。 (一)有色金属产量平稳增长

2013年1～6月，我国十种有色金属产量1946.8万吨，同比增长10%。其中，精炼铜产量323.4万吨，同比增长12.9%原铝产量1058万吨，同比增长7.9%铅产量227.2万吨，同比增长12.5%锌产量257.1万吨，同比增长9.2%。

(二)生产企业效益有所下降

2013年1～6月，9078家规模以上有色金属工业企业(含黄金、稀土)实现主营业务收入24409.7亿元，同比增长14.1%实现利税1259.8亿元，同比下降6.7%实现利润773.1亿元,同比下降12.45%。

(三)有色金属产品价格震荡下行

2013年1～6月，有色金属价格呈现震荡下行态势,国内市场铜现货平均价为55060元/吨，同比下降4.7%铝现货平均价为14701元/吨，同比下降8%铅现货平均价为14363元/吨，同比下降7.7%锌现货平均价为15125元/吨，同比下降1.5%。

(四)有色金属进、出口额出现回落

2013年1～6月，我国有色金属进出口贸易总额790.6亿美元，同比增长0.8%。其中: 进口额489.1亿美元，同比下降8.7%，出口额301.5亿美元，同比增长21.4%，但扣除黄金首饰及零件出口额后，主要有色金属出口额为139.1亿美元，同比下降3.8%。

(五)行业结构调整稳步推进

2013年1～6月，我国有色金属工业(不包括独立黄金企业)完成固定资产投资额2846.7亿元，同比增长19.3%。其中,有色金属矿采选完成固定资产投资502.9亿元，同比增长0.9%有色金属冶炼完成固定资产投资929亿元，同比增长2.2%有色金属加工完成固定资产投资1414.8亿元，同比增长44.6%。开采、冶炼投资热缓解，压延加工项目投资出现上升势头。

(六)节能降耗水平进一步提高

2013年1～6月，我国铝锭综合交流电耗下降到13762千瓦时/吨，同比下降了114千瓦时/吨,节电12.1亿千瓦时铜冶炼综合能耗下降到327千克标准煤/吨，同比下降了3.1%。