GBT 11848.4-2025《铀矿石浓缩物分析方法 第4部分：砷、汞的测定 氢化物发生-原子荧光光谱法》标准立项发展报告

GB/T11848.4-2025《铀矿石浓缩物分析方法第4部分：砷、汞的测定氢化物发生-原子荧光光谱法》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MethodsofAnalysisofUraniumOreConcentrate—Part4:DeterminationofArsenicandMercurybyHydrideGeneration-AtomicFluorescenceSpectrometry摘要铀矿石浓缩物是核燃料循环产业链上游的关键中间产品，其杂质元素含量直接关系到后续纯化工艺的效率和最终核燃料组件的质量安全。砷（As）和汞（Hg）作为铀矿石浓缩物中需要严格管控的有毒杂质元素，其准确、灵敏的测定方法对于铀产品品质评价、贸易结算以及环境保护均具有重要意义。本报告系统阐述了GB/T11848.4-2025《铀矿石浓缩物分析方法第4部分：砷、汞的测定氢化物发生-原子荧光光谱法》的立项背景、研制过程与技术内容。该标准基于氢化物发生-原子荧光光谱法（HG-AFS），建立了适用于铀矿石浓缩物基体中痕量砷和汞同时测定的分析方法，在样品前处理、氢化物发生条件优化、基体干扰消除等方面开展了系统研究。标准方法具有灵敏度高、选择性好、检出限低、操作便捷等显著优势，能够满足铀矿石浓缩物产品中砷和汞含量在0.0001%～0.01%范围内的准确测定需求。本标准的发布实施将进一步完善我国铀矿冶领域分析方法标准体系，为核工业高质量发展提供有力的标准化技术支撑。关键词：铀矿石浓缩物；砷；汞；氢化物发生-原子荧光光谱法；分析方法；标准研制；核工业标准化Keywords:uraniumoreconcentrate;arsenic;mercury;hydridegeneration-atomicfluorescencespectrometry;analyticalmethod;standarddevelopment;nuclearindustrystandardization一、引言铀矿石浓缩物（UraniumOreConcentrate,UOC），俗称“黄饼”，是天然铀矿石经开采、水冶加工后得到的一种铀含量较高的中间产品，通常以八氧化三铀（U₃O₈）或重铀酸盐等形式存在。作为核燃料循环中连接铀矿开采与铀纯化转化环节的关键枢纽，铀矿石浓缩物的质量直接关系到下游铀纯化、转化及核燃料元件制造等工序的运行稳定性和产品安全性。杂质元素是评价铀矿石浓缩物品质的重要指标之一。其中，砷和汞是两类具有显著毒性的元素，若含量超标，一方面可能在铀纯化过程中形成挥发性砷化物或汞蒸气，对工艺设备和操作人员造成安全隐患，加重尾气处理和废液处理的负担；另一方面，含砷、汞的铀产品在后续核燃料使用过程中也可能引入不确定的风险因素。因此，国际标准化组织（ISO）及世界主要核工业国家均将砷和汞列为铀矿石浓缩物产品中必须检测的限量杂质元素，并制定了相应的方法标准。我国现行有效的铀矿石浓缩物分析方法标准体系始建于20世纪80年代，经过多轮修订完善，已基本形成了覆盖主成分及主要杂质元素测定的方法标准系列GB/T11848系列。然而，随着近年来原子光谱分析技术的快速发展，仪器灵敏度、自动化水平和抗干扰能力均有显著提升，原有分析方法和标准技术内容已不能完全适应当前核工业高质量发展的需求。与此同时，我国铀矿冶企业“走出去”步伐加快，进口铀矿石浓缩物贸易量逐年攀升，对分析检测的准确性、时效性和标准化水平提出了更高要求。在此背景下，全国核能标准化技术委员会（SAC/TC58）组织相关单位对GB/T11848系列标准中的杂质元素分析方法进行了系统性修订。其中，GB/T11848.4-2025《铀矿石浓缩物分析方法第4部分：砷、汞的测定氢化物发生-原子荧光光谱法》的研制，旨在以更为先进的氢化物发生-原子荧光光谱法替代原有的传统比色法和冷原子吸收法，实现铀矿石浓缩物中痕量砷和汞的高灵敏度、高效率测定，推动我国铀矿冶分析检测技术的整体升级。二、标准立项背景与任务来源（一）核工业发展对标准的需求牵引铀矿石浓缩物作为核工业的重要原料，其质量检验是保障核燃料循环产业链安全稳定运行的首道关口。近年来，随着我国核电产业规模化、批量化发展，天然铀需求持续攀升，铀矿石浓缩物的生产规模不断扩大，产品来源日趋多元化。无论是国内生产的铀矿石浓缩物，还是从哈萨克斯坦、纳米比亚、澳大利亚等国进口的产品，均需按照统一的分析方法标准进行杂质元素的准确测定，以便进行品质评定、贸易定价和验收交接。砷和汞作为铀矿石浓缩物中有害杂质元素的重要代表，其分析测定一直是质量控制的关键环节。从技术角度而言，铀矿石浓缩物基体复杂、铀含量高（通常以U₃O₈计在60%以上），微量砷和汞的测定需要克服基体干扰大、待测元素含量低、前处理过程容易挥发损失等技术难题。原标准采用的测定方法在灵敏度、选择性、分析效率和环保性能等方面已逐渐显现出局限性，亟需引入新的技术手段。（二）技术发展与标准更新的客观需要氢化物发生-原子荧光光谱法（HG-AFS）是20世纪90年代以来发展成熟并得到广泛应用的一种痕量元素分析技术。其基本原理是：在酸性介质中，利用硼氢化钾（KBH₄）或硼氢化钠（NaBH₄）将样品溶液中的砷（Ⅲ）、汞（Ⅱ）等元素还原为挥发性氢化物（如AsH₃）或汞蒸气，借助载气导入原子化器，在特制空心阴极灯的激发下产生原子荧光，通过检测荧光强度进行定量分析。该项技术具有以下显著优势：第一，检出限低。氢化物发生过程实现了待测元素与基体的大比例分离，富集倍数高，对于砷、汞等元素的检出限可达ng/mL量级，完全能够满足铀矿石浓缩物中痕量杂质元素的分析要求。第二，选择性好。氢化物发生过程本身的化学选择性可将砷、汞与绝大多数共存基体元素分离，有效避免了铀基体及其他共存离子对测定的干扰，这对于高铀含量基体样品尤为重要。第三，分析效率高。砷和汞可在同一条件下实现同时测定（或利用双通道原子荧光光度计实现同步分析），相比传统的砷斑法（古蔡氏法）、二乙基二硫代氨基甲酸银（Ag-DDC）比色法和冷原子吸收测汞法，分析流程大幅缩短。第四，环境友好。试剂用量少，产生的废液量小，绿色环保性能优于传统化学法。近年来，国产原子荧光光谱仪的技术水平和性能指标不断进步，双通道原子荧光光度计、断续流动注射进样系统、高性能空心阴极灯等关键部件的性能已接近或达到国际先进水平，且仪器价格适中、维护成本低，在我国分析测试领域获得了极为广泛的应用。利用氢化物发生-原子荧光光谱法替代传统化学法测定铀矿石浓缩物中的砷和汞，在技术上完全成熟，在经济上切实可行。（三）国际标准发展趋势的对接要求从国际视角来看，国际标准化组织ISO/TC85（核能、核技术）已对铀矿石浓缩物分析方法标准体系进行了多次修订。ISO9894等标准中对于杂质元素的测定也日益倾向于采用以电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和原子荧光光谱法（AFS）等为代表的现代仪器分析方法。国内标准的修订，需要积极对标国际先进水平，充分考虑国际贸易中分析结果的可比性和互认性需求，在方法原理的科学性、结果准确性和可操作性等方面与国际通行做法保持一致。同时，考虑到我国分析检测仪器自主化水平和基层实验室的实际配备情况，采用技术成熟、成本合理、易于推广的氢化物发生-原子荧光光谱法具有更强的现实适应性。（四）标准修订的任务来源根据国家标准化管理委员会下达的标准制修订计划，全国核能标准化技术委员会（SAC/TC58）组织启动了GB/T11848系列标准的修订工作。GB/T11848.4-2025由核工业北京化工冶金研究院等单位负责起草。起草组在充分调研国内外相关技术标准和文献资料的基础上，结合我国铀矿石浓缩物生产和分析检测的实际经验，经过试验验证、实验室间比对测试和广泛征求意见，形成了标准送审稿。2025年，该标准经国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）批准发布，并将于2026年5月1日正式实施。三、标准主要技术内容（一）标准适用范围本标准规定了铀矿石浓缩物中砷和汞含量测定的氢化物发生-原子荧光光谱法。标准适用于铀矿石浓缩物中砷含量为0.0001%～0.010%、汞含量为0.00001%～0.001%（质量分数）范围的测定，同时给出了样品称样量、试液分取体积与测定范围之间的对应关系，方便不同含量水平的样品选择合适的分析流程。（二）方法原理标准所采用的分析方法基于以下原理：试样经酸溶解后，在适当酸度条件下，以硫脲-抗坏血酸为预还原剂，将砷预还原为三价态；在盐酸介质中，利用硼氢化钾作还原剂，使砷生成砷化氢（AsH₃）气体、汞还原为汞原子蒸气，以氩气为载气将气态产物导入原子荧光光谱仪的原子化器中进行测定。砷和汞的氢化物/蒸气发生反应可用如下方程式简化表示：\[\mathrm{3KBH_4+3H^++4H_3AsO_3=3K^++3H_3BO_3+3H_2O+4AsH_3\uparrow}\]汞的还原则直接生成基态汞原子蒸气，在室温下即可被载气携带进入光路。在特制高强度空心阴极灯的辐射激发下，基态原子跃迁至激发态，随后以荧光辐射的形式释放能量返回基态。在一定的浓度范围内，原子荧光强度与待测元素的浓度成正比，通过标准曲线法进行定量。（三）样品前处理铀矿石浓缩物样品的前处理是整个分析流程中的关键环节。标准对比研究了多种溶解体系，最终确定了以硝酸-盐酸混合酸体系进行常压加热溶解的方案。考虑到汞在高温条件易挥发损失的风险，标准对溶解温度、加热时间和酸用量进行了严格控制。在溶解后处理环节，加入硫脲-抗坏血酸混合溶液进行预还原处理，确保砷以三价形态存在，以保证氢化物发生反应的效率和稳定性。同时，预还原剂中的硫脲还可对铜、镍、钴等可能干扰氢化物发生的共存离子起到一定的掩蔽作用，进一步提高方法的选择性。（四）基体干扰的消除铀矿石浓缩物中基体铀的含量极高（通常以U₃O₈计为60%～90%），高浓度的铀基体可能对砷、汞的氢化物发生效率和原子荧光信号产生物理或化学干扰。为此，标准采取了以下措施：其一，优化氢化物发生条件。通过调节盐酸酸度至适宜浓度范围（通常在10%～20%（体积分数）之间），使铀基体在氢化物发生体系中保持稳定，不产生大量沉淀或气泡，从而降低对氢化物发生反应的干扰。其二，采用基体匹配法配制标准系列溶液。在绘制标准曲线时，加入与样品基体成分和含量相近的纯铀基体溶液，以补偿基体效应对荧光信号的抑制或增强作用。其三，针对高含量铀样品，建立萃取分离的前处理技术路线。标准规定了在特定条件下采用磷酸三丁酯（TBP）-煤油体系萃取分离铀基体的辅助流程，分离后的水相可直接用于氢化物发生-原子荧光光谱测定。萃取分离不仅有效消除了铀基体的干扰，而且使砷、汞得到了一定的富集，进一步降低了方法的检出限。（五）方法性能指标起草组通过大量实验研究和多家实验室间比对验证，确定了标准方法的性能指标。在最佳条件下，砷的检出限约为0.1μg/L，汞的检出限约为0.01μg/L（以试液浓度计）。对铀矿石浓缩物实际样品进行加标回收实验，砷的回收率在92%～105%之间，汞的回收率在90%～108%之间。方法的相对标准偏差（RSD）在5%以内，重复性和再现性数据符合GB/T6379系列标准规定的要求。与原有标准相比，砷和汞的检出限降低了1～2个数量级，分析时间缩短了50%以上，试剂消耗量减少约60%。四、标准的编制原则与主要依据（一）编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：1.科学性原则：以扎实的实验数据为基础，确保方法原理严谨、技术路线合理、性能指标可靠。2.先进性原则：积极采用当前成熟可靠的现代分析技术，使标准的技术水平与国际同步，满足新时代核工业分析检测的需求。3.适用性原则：充分考虑我国铀矿冶企业、分析测试中心和第三方检测机构的仪器配备水平和技术能力，确保标准具有良好的可操作性和推广性。4.协调性原则：与GB/T11848系列其他部分标准保持技术上的协调与统一，在术语、定义、试剂、仪器、结果表述等方面保持一致性和规范性。5.规范性原则：严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定编写，确保标准文本格式规范、表述准确、便于使用。（二）主要编制依据标准编制过程中参考和引用的主要文件和文献包括：-GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则-GB/T6379（所有部分）测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）-GB/T11848（所有部分）铀矿石浓缩物分析方法-GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定-EJ/T1212核工业质量手册编写指南等核行业基础标准-ISO9894:2022《铀矿石浓缩物—杂质元素测定—电感耦合等离子体发射光谱法》等国际标准-国内外关于氢化物发生-原子荧光光谱法测定砷、汞的学术论文和技术报告五、标准实施的意义与效益分析（一）完善标准体系GB/T11848.4-2025的发布实施，填补了我国铀矿石浓缩物中砷、汞测定方法标准的技术空白（或更新了原有的传统化学分析方法标准）。新标准采用的技术手段更加先进，性能指标更为优越，进一步优化和完善了GB/T11848系列标准的结构，提升了整个铀矿冶分析方法标准体系的现代化水平。（二）提升质量保障能力准确测定铀矿石浓缩物中砷和汞的含量，是确保铀产品品质、保障下游纯化转化工艺安全稳定运行的重要技术前提。新标准的实施将为铀产品生产过程中的质量控制提供更可靠的分析手段，有助于生产企业及时发现原料品质波动，优化工艺控制参数，降低有害杂质对后续工序的不良影响。（三）促进国际贸易在铀矿石浓缩物的国际贸易中，杂质含量的测定结果直接关系到产品定价和质量争议的处理。氢化物发生-原子荧光光谱法具有灵敏度高、结果稳定可靠的优势，有利于减少测定结果的不确定度，降低因分析方法差异引起的贸易纠纷，维护我国进口企业和出口企业的合法权益。（四）推动技术进步标准的实施将促进氢化物发生-原子荧光光谱法在我国核工业分析检测领域的推广应用，带动相关实验室仪器设备的更新换代和分析测试人员技术水平的提升。同时，标准实施过程中暴露出的新需求和新问题，也将为后续标准的进一步优化提供方向和动力。六、主要起草单位介绍——核工业北京化工冶金研究院本标准的主要起草单位为核工业北京化工冶金研究院（以下简称“核化冶院”，又称中国核工业集团铀矿冶研究设计院），该院隶属于中国核工业集团有限公司，是我国核工业领域专门从事铀矿冶技术研究开发的专业科研机构，也是全国核能标准化技术委员会铀矿冶分技术委员会（SAC/TC58/SC4）的挂靠单位。核化冶院成立于1958年，经过六十余年的发展，现已形成以铀矿加工工艺研究、铀水冶技术开发、铀工艺矿物学研究、核化工与放射化学研究、环境工程与辐射防护研究等为核心的专业学科体系。在铀矿石浓缩物分析方法研究领域，核化冶院具有深厚的技术积累和丰富的研究经验，早在20世纪60年代就率先建立了我国自主的铀矿石及铀矿石浓缩物分析测试体系。自GB/T11848系列标准起草之初，核化冶院即为主要技术支撑单位，长期承担该系列标准的制修订和维护工作。在标准研制过程中，核化冶院分析测试研究所的科研团队充分发挥其在核燃料分析化学领域的专业技术优势，系统研究了铀矿石浓缩物复杂基体中痕量砷和汞的氢化物发生行为，攻克了高铀基体下氢化物发生效率低、信号不稳定的技术难题，积累了大量的实验数据。先进的科研条件为标准的验证提供了有力保障，实验室配备有多台国产和进口原子荧光光谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等大型精密分析仪器，可开展多方法比对和交叉验证。同时，核化冶院作为全国核能标准化技术委员会铀矿冶分技术委