金属铀氧化的显微拉曼光谱和原子力显微镜原位研究

通过光学金相、拉曼光谱和原子力显微镜分析,原位研究金属铀在大气环境、干燥空气和饱和水汽下,20～400℃的温度范围内样品显微形貌和氧化产物的变化情况,鉴定夹杂物、不同微区的腐蚀产物.铀在大气环境条件下吸附O2、H2O和CO2反应生成二氧化铀、铀酰化合物和碳酸铀等,干燥空气中加热后首先出现活性腐蚀亮斑,逐渐积累长大发生点蚀,并由UO2转变为U3O8.在饱和水汽中缓慢升温,UO2在260～280℃转化为U3O8.     

去除Ta2O5/Nb2O5中杂质S的工艺研究

从理论和实际应用方面,研究了去除Ta2O5/Nb2O5中杂质S的方法.通过对制取高纯Ta2O5和Nb2O5的中间产品高纯Ta（OH）5/Nb（OH）3进行过氧化处理,改变Ta,Nb,S等元素在物料中的存在方式,增大了含S杂质的溶解性,降低了物料对含S离子的吸附能力及硫酸盐的分解温度,通过洗涤、焙烧达到有效去除产品中杂质元素S的目的.该方法可在不影响Ta2O5/Nb2O5产品质量的情况下,使杂质S降低到0.0001%以下.     

ICP-AES法测定RhCl3中微量杂质元素

用等效浓度差减法扣除Rh基体对杂质元素测定的干扰,用ICP-AES测定了RhCl3化合物中13个杂质元素含量.方法操作简便、快速,避免了直流电弧发射光谱分析方法烦琐的操作步骤并节约了大量的Rh基体,在精密度和准确度上也优于直流电弧发射光谱法.方法检测范围:Pb、Sn为0.003%～0.3%;Mg、Cu为0.0005%～0.05%;Fe、Ni、Cr、Zn、Al为0.001%～0.1%;Pt、Pd、Si为0.002%～0.2%.除Sn外的12个杂质元素的加标回收率为92.7%～117.3%,方法精密度为1.0%～8.5%.     

ICP-AES法测定三氯化钌中铁、铜、钙和镁的量

建立了电感耦合等离子体发射光谱法测定三氯化钌中杂质元素含量的分析方法。通过优化仪器条件,选择合适的测定谱线、扣除背景测定样品中的杂质元素,各待测元素的精密度(RSD)为6.00%~16.4%,加标回收率为90.00%~110.0%。方法能满足三氯化钌产品中杂质元素的分析要求。     

多元光谱拟合ICP-AES法同时测定钯中22个杂质元素

试样用HCl-HNO3溶解,采用多元光谱拟合(MSF)ICP-AES法同时测定钯中Pt、Rh、Ir等22个杂质元素,对基体钯的影响、MSF功能、元素分析谱线、背景校正、仪器分析参数等进行了研究,确定了最佳实验条件。杂质元素测定范围:Ag、Mg、Cu、Cr、Ti、Mn和Co为0.0004%～0.05%;Rh、Ru、Pb、Fe、Pt、Al、Zn、Si、Bi、Ca、Sb、Sn、Au和Ni为0.0005%～0.05%;Ir为0.001%～0.05%;方法的相对标准偏差(RSD)和加标回收率分别为1.9%～8.3%和85.3%～116.7%。此方法的测定元素包含国家标准GB/T 1420-2004钯中要求测定的全部杂质元素,满足SM-Pd 99.99合格性的判定要求,同时涵盖ASTM B589-94(2005)Grade 99.95的要求。     

铝酸钠溶液碳酸化分解产品中的Na2O

对高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解过程中Na2 O的析出行为和产品中Na2 O的存在形式进行了实验研究。结果表明 :溶液中NaAl(OH) 4的过饱和度是高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解的主要动力 ,并直接影响产品中吸附碱和晶间碱含量水平 ;提高分解温度、添加晶种或钾碱均可以明显降低产品的Na2 O含量 ;表面吸附和晶间夹杂存在的可洗碱一般占氢氧化铝产品中Na2 O含量的 2 0 %～ 30 %,而晶格碱和含碱化合物杂质等不可洗碱是产品中Na2 O的主要存在形式。     

N2，CO2，O2与铀初期反应动力学研究

采用微压PVT方法测定了323K下N2、CO2和O2在清洁铀表面的饱和吸附量及反应概率,对比分析了3种活性气体的反应活性及动力学性质。结果表明,N2、CO2和O2同呈吸附量(覆盖度)趋近一个极大值,反应概率随吸附量增加而减少的特征;反应活性强弱关系为O2>CO2>N2,饱和吸附量关系为NO2≈2.4NCO2≈7NN2。气体与铀的初期反应动力学进程依赖于表面产物层组成和厚度对分子解离和粒子扩散过程的影响,铀氮化物和铀碳化物(或含氧碳化物)较铀氧化物对气体反应动力学进程具有更强的阻抑效应。     

CO、CO2和O2对铀氢初始反应的影响

利用静态容量法测定了288 K下CO、CO2和O2在UO2表面的吸附等温线,利用压降法结合原位显微观测研究了CO、CO2和O2对铀氢初始反应的影响.结果表明,3种气体在U02表面的吸附强弱关系为O2＞CO2 ＞CO,Langmuir和Freundlich方程分别较好描述了CO、CO2的等温吸附行为.含氧气体对孕育期的影响与其吸附特性密切相关,3种气体阻抑效应的强弱关系为CO2＞CO＞O2.CO和O2对孕育期的影响近呈线性关系,CO2对孕育期的影响则与CO2含量有关.CO和CO2的阻抑机制主要是气体分子对铀表面活性位的优先占据,而O2的阻抑机制相对复杂,可能涉及水分子前驱态的形成和吸附O粒子扩散两种表面化学过程.根据阻抑机制和吸附特性导出的数学模型较好描述了CO和CO2对孕育期的影响规律.     

区域熔炼法净化金属铀的理论与实验研究

通过理论计算分析了区域熔炼过程中熔化区域宽度、区熔次数等对U提纯效果的影响。实验采用理论优化条件,以U中Al、Mo、W、Ni、Ca、C等元素为研究对象,利用原子发射光谱(ICP-AES)和金相(OM)分析了提纯前/后铀中杂质元素的浓度、夹杂物分布特点。结果表明:区域熔炼法对铀中杂质元素有一定的去除作用,试棒中部的待测杂质总量从1189μg/g降低至402μg/g。对W,Ni,C的去除效率高,Al和Mo的去除效果不明显。夹杂物尺寸减小,沿熔化区域方向富集。     

纳米Fe3O4负载啤酒酵母菌对铀的吸附性能与机理

以纳米Fe3O4磁性微粒负载啤酒酵母菌,制备一种新型铀吸附剂,考察其吸附铀的主要影响因素,即溶液pH值、铀初始浓度、吸附剂投加量及其粒度,分析吸附过程的反应动力学和等温吸附规律,并用扫描电镜和能谱仪分析吸附机理。结果表明:纳米Fe3O4负载啤酒酵母菌(NFSC)吸附铀的最佳条件是pH值为7.0,铀初始浓度为60 mg/L,NFSC加入量为50 mg,NFSC的最佳粒径为12 nm。NFSC对铀的吸附动力学较好地符合准二级动力学模型,相关系数为0.999 6;吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich等温线模型,说明该吸附体系是一个单层覆盖与多层吸附相结合的模式。扫描电镜和能谱图表明:NFSC吸附铀后表面形态发生变化,且吸附过程中共存物理吸附和化学吸附,属于混合吸附类型。     

氧气在铀钼体系表面吸附和解离行为的第一性原理研究

基于第一性原理探究了氧气分子在铀钼表面的吸附解离行为。在五层γ-U(100)表面构型的基础上,用单个钼原子置换表层的1个高对称点的铀原子,并用4个钼原子置换表层铀原子后,分别建立了γ-U(100)/Mo和γ-U(100)/4Mo模型,计算得到了不同吸附构型下的结构参数、吸附能、Bader电荷、电子结构和表面功函数。结果表明,氧分子在γ-U(100)/Mo和γ-U(100)/4Mo表面为化学吸附,且最稳定的吸附位点为空位平行吸附,吸附能分别为-12.552和-8.661 eV。氧分子在铀钼表面的吸附分为解离吸附和未解离吸附,两者共同组成稳定的吸附行为,同时,解离吸附比未解离吸附更为稳定。Bader电荷结果表明,氧气在吸附过程中,主要与吸附表面最上两层的原子发生电荷转移。电子结构研究表明,O 2s和U 6p轨道发生轻微杂化,O 2p与U 6d、Mo 5s、Mo 4p、Mo 4d轨道发生较强的重叠杂化。本研究为氧分子在铀钼合金表面的吸附提供了机理阐述,并进一步为氧气在铀钼合金表面的腐蚀机理研究提供理论基础。     

零价铁对奥奈达希瓦氏菌还原U(Ⅵ)的影响及机制

采用现代分析方法探讨零价铁(ZVI)与奥奈达希瓦氏菌(S.oneidensis)MR-1还原U(Ⅵ)的效果与机制。结果表明:ZVI与S.oneidensis均能够还原U(Ⅵ);在厌氧条件下,ZVI与S.oneidensis还原U(Ⅵ)存在协同作用。当p H为7、温度为30℃、U(Ⅵ)的初始浓度为20 mg/L、ZVI的投加量为1.0 g/L时,24 h S.oneidensis对U(Ⅵ)还原率达到96.9%;在0.5~2.0 g/L范围内,U(Ⅵ)的还原率随ZVI投量的增加而上升;在U(Ⅵ)初始浓度5.0~50.0mg/L内,U(Ⅵ)的还原率与其浓度正相关。ZVI、Fe3O4和Fe2O3均能明显促进U(Ⅵ)的还原,而可溶态的Fe(Ⅲ)对U(Ⅵ)的还原具有明显的抑制作用。其他离子Cu2+、Ca2+、Mn2+和NO3-对U(Ⅵ)的还原存在抑制作用,以Cu2+的影响最大,Ca2+的影响次之,SO42-对U(Ⅵ)的还原影响较小。XPS分析结果表明,ZVI表面吸附和沉积了U(Ⅵ)和U(Ⅳ)两种价态的U元素,反应后的铀大部分形成了稳定的UO2。     

熔融制样-X射线荧光光谱法测定氢氧化铝和氧化铝中9种杂质元素含量

采用熔融制样-X射线荧光光谱法测定了氢氧化铝和氧化铝中SiO_2、Fe_2O_3、Na_2O、K_2O、CaO、ZnO、TiO_2、V_2O_5、P_2O_5等9种微量和痕量杂质元素含量。样品以四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂熔融,溴化锂为脱模剂,在800℃和1000℃下分别加热3min,然后在1150℃下熔融8min,冷却后制成玻璃片测定。用氧化铝和氢氧化铝国家标准物质绘制校准曲线,在一定范围内,荧光强度与化学含量呈线性关系。当杂质含量大于0.001%时,本法测定值与标准值相符,9种杂质成分的检出限在0.000084%~0.0074%之间,不同成分测定值的相对标准偏差(n=10)在0.56%~7.2%之间。     

庙沟菱镁矿选别试验探索研究

多元素分析表明,庙沟菱镁矿中主要有价元素为镁,Mg O的含量为46.35%,主要杂质为Si O2,其含量为1.56%。采用单一反浮选流程对庙沟菱镁矿进行试验探索研究。结果表明:采用单一反浮选一次粗选一次扫选的开路分选流程,可获得高纯优质菱镁矿精矿,其产率为65.74%,Mg O含量为47.28%,Si O2含量为0.067%,Ca O含量为0.42%,Fe2O3含量为0.20%,Al2O3含量为0.016%,P2O5含量为0.0039%,各项杂质的总和为0.7069%。     

球墨铸铁管卡脆断原因分析

采用中频炉熔炼、SiFeMg8RE7合金球化剂和75SiFe孕育剂、冲入法球化和倒包孕育处理生产球墨铸铁管卡,结果大批产品产生脆性断裂;铸件宏观断口形貌为典型的结晶状断口,铁素体晶粒异常粗大,石墨大小分布不均;扫描电镜照片显示存在不同高度的解理台阶和沿晶断口;化学成分分析发现w(Si)高达5.30%.认为球墨铸铁管卡脆性断裂的原因是由于杂质元素Al、O、Ca在铁素体晶界上偏聚,以及孕育处理过程中加入了过量的SiFe所造成的.解决措施是严格控制孕育剂的加入量以及降低有害杂质元素的含量.     

ICP-AES法分析Au-Sb合金

用乙醚萃取Ａｕ－Ｓｂ合金中的Ａｕ，加络合剂抑制Ｓｂ的水解，提高了测定杂质元素的准确度。查明Ｓｂ对杂质元素测定的干扰。杂质元素标准加入回收率８２～１０３％，相对标准偏差２．０～１４％。制定了Ａｕ－Ｓｂ合金中Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｇ等２６个杂质元素及合金成份Ｓｂ的测定方法。取２．５ｇ样品时杂质元素的测定下限为１×１０－４～２×１０－４％。测定Ｓｂ时相对误差＜２％。     

Ti2AlNb合金铸锭的显微组织及化学成分分析研究

采用真空自耗电弧炉进行3次熔炼,获得了准160 mm的Ti_2AlNb钛合金铸锭。对铸锭横截面不同位置、纵向不同位置进行金相组织观察和化学成分检测。结果表明:铸锭显微组织从边部到心部依次为细小等轴晶、类柱状晶、粗大等轴晶。Al元素含量在铸锭中含量为7.46%～8.38%,Nb元素含量分布为40.82%～42.03%。合金元素成分波动都较小,同时杂质元素C、N、H、O的含量都较低,符合GB/T3620.2标准对钛合金主元素波动范围和杂质含量的规定。     

直接光谱法测定TC4钛合金中杂质元素

本文采用载体分馏直接光谱法,以氯化银和碳粉混合物作载体,通过直流电弧,阳极激发,在一个谱板上一次完成合金中11个杂质元素的分析。测定灵敏度一般为5×10~(-5)%—1×10~(-3)%,单次测定均方偏差为±8%—±19%。     

氧化除钌-ICP-AES法测定钌化合物中的杂质元素

利用四氧化钌易挥发的特点,将钌溶液用高氯酸冒烟去除钌,用ICP-AES测定样品中杂质元素。对钌基体干扰、高氯酸用量、杂质元素分析谱线、仪器分析参数等进行了研究,确定了最佳实验条件。结果表明,采用高氯酸冒烟,可将试液中钌含量降低至50 μg/mL以下,有效消除钌对杂质元素的光谱干扰。方法具有较宽的测定范围,对三氯化钌样品中20个杂质元素测定的相对标准偏差(RSD,n=9)为2.0%~3.5%,加标回收率在86.3%~118.0%之间,可满足钌化合物中杂质元素的测定要求。     

DZ68镍基高温合金的凝固偏析

利用硅-碳管炉制备凝固样品,采用金相显微镜观察DZ68合金的凝固过程,利用电子探针测定DZ68合金凝固过程中的元素含量,研究DZ68合金的凝固过程及合金元素、杂质元素的偏析行为.结果表明:DZ68合金的凝固过程主要在1 370～1 310 ℃内完成,合金的终凝温度介于1 180～1 200 ℃之间;DZ68合金中主元素W、Re、Ta、Al的偏析系数经测定分别为2.2、4.5、0.58和0.8,其中W和Re为强烈负偏析元素,Ta是强烈正偏析元素;有害杂质元素S、P、B和Si在枝晶间发生严重偏聚.热力学分析表明,这些偏聚的杂质元素在枝晶间可能形成Ni3P、Ni3S2和M3B2等低熔点化合物,从理论上解释了DZ68合金终凝温度降低的原因.