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矿业综合
高氯酸脱水重量法测定白云石、石灰石中SiO2的改进
来源:选矿技术网2017-04-129595
 
崔东艳,李青霞,荆新艳
(山东省冶金科学研究院,山东 济南250014)
摘 要:由于矿物质中硅酸盐在用盐酸、高氯酸溶解试样时不易分解完全,在实际操作中用国标法测定白云石、石灰石中SiO2结果偏低。为此,试样以盐酸溶解后,用滤纸过滤不溶解于盐酸的残渣,回收的残渣加入适量碳酸钠、硼酸混合溶剂熔融、酸化,合并于主液中,加高氯酸脱水,再用重量法测定SiO2的含量,确保了测量结果的准确性。
关键词
:白云石;石灰石;SiO2;高氯酸脱水;重量法;回收残渣
中图分类号
:O652.4   文献标识码:A   文章编号:1004-4620(2005)06-0046-02
 
  对测定白云石、石灰石中的SiO2,国标采用重量法和钼兰光度法,且重量法采用直接灼烧,盐酸溶解,高氯酸脱水,称重。而在实际分析中,出现测量结果比标准值有不同程度的偏低现象。笔者经过反复试验,采用试样灼烧并经盐酸溶解过滤,残渣回收合并主液后,高氯酸脱水,所测结果与标准值一致。

1 仪器与试剂
  高温炉。盐酸(1+1);盐酸(5+95);高氯酸(1.67g/mL);硫酸(1.84g/mL);氢氟酸(1.13g/mL);混合熔剂:取4份无水碳酸钠与一份硼酸研细混匀;硅标准溶液:500 ug/mL[1]

2 实验部分
2.1 样品处理
  将试样研细,粒度小于100μm。在105℃的温度下将待测试样烘干至恒重。随同试样做空白试验,所用试剂取自同一试剂瓶。
2.2
实验方法
  称取1.000g试样,将其均匀置于铂坩埚中。将铂坩埚置于炉温低于300℃的高温炉中,盖上铂盖,使铂坩锅与铂盖间留一间隙。将炉温逐渐升至1000℃,并在此温度下保持30min。取出铂坩埚和铂盖,冷却。用少量水和盐酸(1+1)将铂坩埚内灼烧残留物转移至300mL烧杯中,洗净铂坩埚和铂盖。盖上表皿,缓缓加入50mL盐酸(1+1)将试液加热至沸。用中速定量滤纸过滤,滤液收集在250~300mL烧杯中,用擦棒擦净烧杯,用热水洗净烧杯并洗滤纸及沉淀3~4次,将滤液和洗液作为主液保存。
  将沉淀连同滤纸移入铂坩埚中,灰化,然后置于800℃高温炉中灼烧10~20min。加入3g混合熔剂,混匀,然后置于950℃高温炉中灼烧10~15min,取出,冷却,置于300mL烧杯中,加入20mL热盐酸(1+1)浸取,用热水洗出铂坩埚,将浸取液与主液合并[1]。将合并液蒸发至体积为20~30mL,加入20mL高氯酸。盖上表皿(留一间隙),加热至冒高氯酸烟,并保持冒烟15min,冷却。
  加5mL盐酸(1+1),100mL热水,用少量热水冲洗表皿和杯壁,搅拌使盐类溶解。用中速定量滤纸过滤,用戴橡皮头的玻璃棒和小片滤纸擦净杯壁上的沉淀,合并到滤纸上。用热盐酸(5+95)洗涤杯壁和沉淀6次,再用热水洗沉淀10次以上。于滤液及洗液中加10mL高氯酸,再按上述步骤重复操作。
  将两次所得沉淀及滤纸置于铂坩埚中,干燥灰化后,将铂坩埚置于1000℃高温炉中灼烧30min。取出,稍冷,置于干燥器中冷却至室温,称重,并重复灼烧至恒重。沿铂坩埚内壁用少量水湿润不纯的SiO2,加3滴硫酸和5mL氢氟酸,加热蒸发至冒尽白烟。将铂坩埚置于1000℃高温炉中灼烧20min。取出,稍冷,置于干燥器中冷却至室温,称重,并重复灼烧至恒重。按下式计算结果:
  SiO2(%)=〔(m1m2)-(m3m4)〕÷m×100
  式中 m1—氢氟酸处理前沉淀物与铂坩埚的质量,g;
       m2—氢氟酸处理后沉淀物与铂坩埚的质量,g;
       m3—氢氟酸处理前空白试验与铂坩埚的质量,g;
       m4—氢氟酸处理后空白试验与铂坩埚的质量,g;
       m—试料量,g。

3 结果与讨论
3.1 方法改进试验
  对同一牌号的样品采用国家标准方法中重量法和本法进行了分析比较,发现在重量法测定SiO2过程中,需残渣回收合并主液后再按实验方法进行。对比试验见表1。[next]

表1 对比试验 %
标准样品牌号
标准值
重量法
不回收残渣
回收残渣
YSBC28710-93
2.08
2.00
2.08
YSBC28711-93
3.40
3.32
3.41
YSBC28723-93
5.20
4.96
5.20
YSBC28724-93
5.20
4.98
5.20

  表1表明,试样经灼烧并回收残渣后,分析结果与标准值一致。
3.2 熔剂用量的选择
  由表2可知,回收残渣时,分别加入不同数量的碳酸钠、硼酸混合熔剂,在2~4g内分析结果无明显变化。但考虑到高氯酸冒烟时,有较多的盐类析出,发生崩浅,影响测定结果,所以本法选用3g。

表2  熔剂加入量试验
混合熔剂/g
0
1.0
2.0
2.5
3.0
4.0
测定值/%
4.96
5.13
5.19
5.20
5.20
5.20

3.3 样品分析结果
  对几种白云石、石灰石标准样品采用本法和钼蓝光度法分别进行测定,结果见表3,符合标准要求。

表3 样品分析结果(n=8) %
标准样品牌号
标准值
本法测定值
钼蓝光度法
YSBC28710-93
2.08
2.08
2.08
YSBC28711-93
3.40
3.41
3.43
YSBC28723-93
5.20
5.20
5.19
YSBC28724-93
5.20
5.20
5.20

3.4
精密度试验
  选择白云石、石灰石标准样品,按本方法重复测定10次,进行精密度试验,结果见表4。由表4可知,测定值与标准值符合,标准偏差与相对标准偏差均符合标准样品测定要求,结果准确、可靠。

表4 精密度试验(n=10) %
标准样品牌号
标准值
测量平均值
标准偏差
相对标准偏差
SBYC28711-93
3.40
3.41
0.03
0.88
YSBC28724-93
5.20
5.21
0.05
0.96

3.5
准确度试验
  采用本方法对白云石、石灰石标准样品进行测定,结果见表5。

表5 回收率试验 %
标准样品牌号
标准值
测定值
加入量
测定值
回收率
YSBC28710-93
2.08
2.08
1.00
3.07~3.10
99.7~100.6
SBYC28711-93
3.40
3.40
1.00
4.38~4.44
99.5~100.9
YSBC28722-93
5.20
5.20
1.00
6.17~6.23
99.5~100.5
YSBC28723-93
5.20
5.20
1.00
6.18~6.24
99.7~100.6

4 结 语
  重量法测定白云石、石灰石中二氧化硅时,试样灼烧并经盐酸溶解后,不宜直接用高氯酸脱水,因为不溶性残渣使测定值偏低,应该采用残渣回收的方式,以确保测量的准确度。
参考文献:
[1] 冶金工业部情报标准研究所.冶金产品试验方法标准汇编. 矿石及原材料辅助材料化学分析方法[M].北京:1987,76~82.
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