冶金行业绿色高效化学分析方法的应用分析

冶金行业绿色高效化学分析方法的应用分析

郑洁虹

广州越佳金属科技有限公司

摘要：近年来，全球环境问题日益突出，绿色发展已成为各行业的重要发展方向。冶金行业是传统高污染高能耗产业，冶金生产过程会产生大量污染，严重影响了周边环境。因此，开发应用绿色高效的化学分析方法可以提高冶金行业的生产效率，降低环境污染。本文简要介绍绿色高效化学分析方法，并对其在冶金行业的绿色应用做出分析。

关键词：冶金行业；绿色高效；化学分析办法

引言：

随着全球环保意识的不断提高，各个行业都在积极探索绿色可持续发展的模式。冶金行业是国民经济的重要支柱产业，传统的化学分析方法不仅效率低下，而且还会对环境造成一定的污染。因此，开发和应用绿色高效的化学分析方法对于冶金行业具有重要意义。

1 传统化学分析方法在冶金行业的应用

1.1 重量分析法

其检测原理是将待测元素转化为可称量化合物，并通过过滤、烘干等步骤确定待测元素的含量信息。该方法可用于测定金属及其合金中的元素含量测定，如测定有色金属中的杂质元素，具有较强的可靠性。

1.2 滴定分析法

其检测原理是将两种溶液互相滴加，通过显色剂反应做出反应是否终止的判断。该方法在冶金行业主要用于金属离子含量测定，其常用方法是用酸碱滴定法测定钢铁中的酸溶铝和酸溶硅、用沉淀滴定法测定锰、铬元素，其检测精确度较高，可实现对冶金生产元素的有效控制。

1.3 分光光度法

其检测原理是溶液浓度越高，吸光度也就越高，分光光度法在冶金行业中主要用于金属离子和某些非金属元素的测定，例如，可用于测定钢铁中的磷、硅类元素，测定有色金属中的锌、铅等元素，检测灵敏度较高且操作便捷。此外，分光光度法还可用于冶金废水污染物监测，以促进冶金行业的可持续发展[1]。

2 绿色化学分析方法在冶金行业的应用

绿色化学产品的主要特征为无毒无害，其原料多为无毒无害类原料，应用此类原料可以充分优化化学分析反应条件，化学分析人员需充分注重化学反应的选择性，减少反应副产品用量，提升产品的环保性能。

2.1 高效分离技术

样品分离纯化是冶金生产的重要环节，高速逆流色谱（HSCCC）、毛细管电泳（CE）技术的分离效率高，可以显著缩短样品制备时间，提升化学分析效率。将HSCCC技术应用在铜矿冶炼环节，可以实现对铜矿产品的分离和纯化处理，以提升铜产品的回收率，降低生产能源损耗。

2.2 原子光谱分析法

原子光谱分析法的分析灵敏度相对较高，可以针对原子能级跃迁过程进行化学分析。随着科技的发展，原子光谱分析法的操作越发便捷，也诞生了手持式光谱仪等小型设备，可以实时监测现场施工环境并做出及时的生产指导。同时，新型电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）也十分高效，可用于各类元素测定场合，具有谱线简单、背景干扰小等优点[2]。

2.3 分子光谱法

分子光谱法具有较高的选择性，其本质是基于分子能级跃迁的化学分析方法。近年来，激光技术高速发展，也拓展了分子光谱法的应用范围。冶金从业者可利用激光诱导荧光（LIF）技术进行可痕量气体检测，其检测灵敏度较高，可以用于排放气体检测，而红外光谱法是一种高效的无损检测技术，可用于对固体和液体样品进行定性分析。

2.4 电化学分析法

其原理为电化学基础，而电导仪、点位仪等各类新型设备也得到了运用，可以实现对冶金现场成分的自动化检测，其检测效率较高。应用电化学分析仪器分析冶金场所中的钢水成分，可以精准分析产品的化学成分，有助于优化钢铁的品质[3]。

3 化学分析仪器在冶金行业的应用

3.1 化学分析仪器的应用

（1）应用原子光谱分析法和分子光谱法进行化学分析，需首先处理样品化学熔样。相比于传统的分析方法，应用此类方法时无需试用过多的化学试剂，且化学分析环保性能良好。在化学分析时，相关人员需严格落实相关检测要求，取适量合金样品，将其放到钢铁量瓶中，加入1:1的盐酸硝酸混合液，将其加热溶解，并使用ICP技术进行元素分析。此类仪器进样容量仅需几毫升，无需使用大量的化学试剂，也不会造成过量的检测废液，可以起到良好的污染保护效果。

（2）应用X 型荧光光谱仪和制度光谱仪等设备实施化学分析，无需提前处理所需化学溶样。同时，由于后续检测为物理过程，全程无需使用化学溶剂，可应用直读光谱仪设备进行检测，确定不锈钢样品的规格。检测人员需将取样厚度控制在3mm以内，在相同环境下研磨各类产品样品，激发样品和电极设备，利用光源发生器引入光束，将其吸引到分光计中，分散光束色散，同时测量选定内标线和分析线的强度信息。直读光谱仪设备的精确度较高，且可用于较宽的波长范围，可在短短2分钟内测定钢铁中的20个合金元素，以降低污染排放。

3.2 微波消解溶样方法的应用

微波消解法的操作十分便捷，其化学分析精确度较高，且可以有效规避环境污染问题。

（1）应用微波消解法进行溶解处理，其优势在于溶样效率较高。取一定量的化学样品，让样品中的极性分子在微波电子场中转动以实现飞速转向，定向排列其中的分子结果可引发振动。将极性分子长时间放在微波消解环境中，可以提升化学分析的温度和压力，有助于激发化学物质活性，提升氧化剂的氧化能力，同时也会加速样品表层破裂。应用该方法后，样品和试剂的接触面积大幅提升，仅需半小时便可以完成样品溶解过程，有效提升了样品消解效率。

（2）样品溶解不会引起过重的环境污染问题，冶金原材料中含有大量难溶解成分，所需的化学试剂较多，且溶解时间较长。无论采取酸溶还是碱溶的方式，都可能带来严重的环境污染问题，采取微波消解溶样方法后，则不会消耗过多的酸量，可以有效节约化学试剂用量，是一种与环境有利的溶解方法。

（3）待样品完全溶解后进行检测，可以得到较高的检测精确度。如果采用传统的湿法溶解法进行处理，则难以完全溶解洛铁矿，可能影响后续成分检测的有效性，导致检测精度大幅下降。但是，在引入微波消解法后，洛铁矿可以得到完全溶解，相关人员只需向其中融入一定量的助溶剂和硫磷混酸，将二者进行充分混合便可以达到完全溶解的状态，如此一来，便可以在最大程度上提升产品检测的准确度，实现精确的结果分析[4]。

图1 微波消解工作站

结束语：综上，绿色高效的化学分析方法在冶金行业的应用具有重要意义，随着技术应用范围的扩大，绿色高效的化学分析方法将在冶金行业中发挥更加重要的作用。因此，应加强研发力度和技术创新，推动绿色高效的化学分析方法在冶金行业的应用与发展。

参考文献：

[1] 罗琴,喻红华. 冶金行业绿色高效化学分析方法的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2020(30):3790.

[2] 杨昱. 冶金行业绿色高效化学分析方法的应用[J]. 天津冶金,2020(4):67-69.

[3] 张军童. 冶金行业绿色高效化学分析方法的应用[J]. 消费导刊,2020(44):124.

[4] 胡全利. 绿色化学工程与工艺对冶金化工业节能的促进作用[J]. 中国金属通报,2023(11):4-6.