论陶瓷中材料二氧化硅不同含量的测定方法

论陶瓷中材料二氧化硅不同含量的测定方法

论文关键词：陶瓷原料，二氧化硅，测定

论文摘要：本文介绍了陶瓷原料中SiO2含量的多种检测方法，针对不同含量的SiO2都做了一定的介绍，并且对其中常用的几种方法作了较详细的介绍，比较了各种方法的优缺点，并指出了我们在检测的过程中应注意的事项。

1引言

陶瓷是陶器和瓷器的总称。SiO2是陶瓷的主要化学成分，是硅酸盐形成的骨架，它的存在可以提高陶瓷材料的热稳定性、化学稳定性、硬度、机械强度等，从而直接影响陶瓷产品的生产工艺和使用性能，同时SiO2也是各种釉料配方的重要参数。因此，准确测定陶瓷原料中SiO2的含量，对陶瓷和釉料生产非常重要，它关系到原材料的用量、产品的质量和性能等。

中国人早在约公元前8000－2000年（新石器时代）就发明了陶器。陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。常见的陶瓷材料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。除了在食器、装饰的使用上，在科学、技术的发展中亦扮演重要角色。陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。而粘土的性质具韧性，常温遇水可塑，微干可雕，全干可磨；烧至700度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。其用法之弹性，在今日文化科技中尚有各种创意的应用。

不同的陶瓷原料，其SiO2的含量不同，测量方法也有多种。我们可根据陶瓷中SiO2的含量而选择合适的方法对其进行测定，本文对陶瓷原料中SiO2的常见检测方法逐一作了介绍。

2氢氟酸挥发法

2.○1硫酸-氢氟酸法（SiO2含量在98%以上）

具体方法如下：

将测定灼烧减量后的试料加数滴水湿润，然后加硫酸（1+1）0.5ml，氢氟酸（密度1.14g/cm3）10ml，盖上坩埚盖，并稍留有空隙，在不沸腾的情况下加热约15min，打开坩埚盖并用少量水洗二遍（洗液并入坩埚内），在普通电热器上小心蒸发至近干，取下坩埚，稍冷后用水冲洗坩埚壁，再加氢氟酸（密度

1.14g/cm3）3ml并蒸发至干，驱尽三氧化硫后放入高温炉内，逐渐升高至950～1000℃，灼烧1h后，取出置于干燥器中冷至室温后称量，如此反复操作直至恒重。二氧化硅含量的计算公式如下：

SiO2（%）=（m1-m2）/m ×100

式中：

m1 ——灼烧后坩埚与试料的质量，g

m2 ——氢氟酸处理后坩埚的质量，g

m ——试料的质量，g

2.○2硝酸-氢氟酸法（SiO2含量大于95%而小于或等于98%时）

具体方法如下：

（1）将试料置于铂坩埚中，加盖并稍留缝隙，放入 1000～1100℃高温炉中，灼烧1h。取出，稍冷，放入干燥器中冷至室温，称量。重复灼烧，称量，直至恒重。

（2）将坩埚置于通风橱内，沿坩埚壁缓慢加入3ml硝酸、7ml氢氟酸，加盖并稍留缝隙，置于低温电炉上，在不沸腾的情况下，加热约30min（此时试液应清澈）。用少量水洗净坩埚盖，去盖，继续加热蒸干。取下冷却，再加5ml

硝酸、10ml氢氟酸并重新蒸发至干。

（3）沿坩埚壁缓缓加入5ml硝酸蒸发至干，同样再用硝酸处理两次，然后升温至冒尽黄烟。

（4）将坩埚置于高温炉内，初以低温，然后升温至1000～1100℃灼烧30min，取出，稍冷，放入干燥器中冷至室温，称量。重复灼烧，称量，直至恒重。二氧化硅含量的计算公式如下：

SiO2（%）=[（m1-m2）+（m3-m4）]/m×100

式中：

m1——试料与坩埚灼烧后的质量，g

m2——氢氟酸处理并灼烧后残渣与铂坩埚的质量，g

m3——试剂空白与铂坩埚的质量，g

m4——测定试剂空白所用铂坩埚的质量，g

m ——试料的质量，g

3重量-钼蓝光度法（所测定的范围是SiO2含量小于95%。）

具体方法如下：

（1）对可溶于酸的试样，可直接用酸分解；对不能被酸分解的试样，多采用Na2CO3作熔剂，用铂坩埚于高温炉中熔融或烧结之后酸化成溶液，再在水浴锅上用蒸发皿蒸发至干，然后加盐酸润湿，放置一段时间后，加入动物胶，使硅酸凝聚，搅匀，放置5min，用短颈漏斗、中速滤纸过滤、滤液用250ml容量瓶承接。将沉淀全部转移到滤纸上，并用热盐酸洗涤沉淀2次，再用热水洗至无氯离子。

（2）将沉淀连同滤纸放到铂坩埚中，再放到700℃以下高温炉中，敞开炉门低温灰化，待沉淀完全变白后，开始升温，升至1000℃～1050℃后保温1h取出，稍冷即放入干燥器中，冷至室温，称量。重复灼烧，称量，直至恒重。

（3）加数滴水润湿沉淀，加4滴硫酸、10ml氢氟酸，低温蒸发至冒尽白烟。将坩埚置于1000～1050℃高温炉中灼烧15min，取出稍冷，即放入干燥器中，冷至室温，称量。重复灼烧，称量，直至恒重。

（4）加约1g熔剂到烧后的坩埚中，并置于1000～1050℃高温炉中熔融5min，取出冷却。加5ml盐酸浸取，合并到原滤液中，用水稀释到刻度，摇匀。此溶液为试液A，用于测定残余二氧化硅、氧化铝、氧化铁和二氧化钛。

（5）用移液管移取10ml试液A于100ml容量瓶中。加入10ml水、5ml

钼酸铵溶液，摇匀，于约30℃的室温或温水浴中放置20min。

（6）加入50ml乙二酸-硫酸混合溶液，摇匀，放置0.5～2 min，加入5ml 硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，摇匀。

（7）用10mm吸收皿，于分光光度计690nm处，以空白试验溶液为参比测量其吸光度。二氧化硅的值由绘制的工作曲线上查得。二氧化硅含量的计算公式如下：

SiO2（%）=[m1-m2+m3(V/V1)-(m4-m5)]/m×100

式中：

m1 ——氢氟酸处理前沉淀与坩埚的质量，g

m2 ——氢氟酸处理后沉淀与坩埚的质量，g

m3 ——由工作曲线查得的二氧化硅量，g

m4 ——氢氟酸处理前空白与坩埚的质量，g

m5 ——氢氟酸处理后空白与坩埚的质量，g

V1 ——分取试液的体积，ml

V ——试液总体积，ml

m ——试料的质量，g

4氟硅酸钾容量法

重量-钼蓝光度法的准确度较高，但对于一些特殊样品，如萤石CaF2，由于含有较大量的氟，会使试样中Si的以SiF4形式挥发掉，