第六章 硅酸盐分析

形成的盐类。 分 布：在自然界中分布极广、种类繁多，硅酸盐约占地壳 组成的3 / 4，是构成地壳岩石、土壤和许多矿物的主要 成分。
分子式：
硅酸盐需用复杂的分子式表示
通常将硅酸酐分子（SiO2）和构成硅酸
盐的所有氧化物的分子式分开来写，如： 正长石：K2AlSi6O16或 K2O · 2O3 · SiO2 Al 6 高岭土： H4Al2Si2O9或Al2O3 · SiO2 · H2O 2 2 分开写清晰
由石灰石、粘土、铁矿石按一定比例配合（混合），
×
因为酸溶可溶石灰石，部分铁矿石，粘土不溶， 这样制成的试液不能与生料的主成分一致（生料性质上不是均匀体） 熟料： SiO2 %: 19-24 % CaO %: 60-66 %，
就可用HCl-HNO3溶解。
2、硅酸盐分析中所用的酸 HCl，HNO3，H2SO4，H3PO4，HF等。
例石灰石： 主成分CaO ( 45 ~ 53% ) 多数酸溶即可 （SiO2为0.2 ~ 10 %，含硅高需用碱熔） 粘土： 主成分 Al2O3 · SiO2 ， 2 Si含量高，必须熔融法 5% 65%
另外，混合材料，不仅从组成判断，还应从 每个组分是否都能被酸溶解来判断。 例： 生料：
一是符合比值要求，二是它是一种新的硅 SiO2 %: 12 % CaO %: 40 %以上， 酸盐（石灰石、粘土、生料、熟料），而不单 酸溶 ？ 是石灰石、粘土、铁矿石的组合。
第六章 硅酸盐分析
（硅酸盐系统分析，硅酸盐全分析）
§6.1 概述
主要内容
§6.2 硅酸盐试样的分解 § 6.3 水泥及其原料的分析 § 6.4 玻璃及原材料主要成分的分析 § 6.5 陶瓷及原料主要成分的分析
§ 6.1
一、硅酸盐及硅酸盐制品
1、硅酸盐
概 述
硅酸盐就是硅酸的盐类，是由二氧化硅和金属氧化物所
有：瓷、石英坩埚，铁、镍、银、铂金、黄金坩埚
优点： 温度高于湿法，分解能力强
缺点： 需大量熔剂（6-12倍样重）
带入熔剂本身离子及其它杂质 对坩埚材料腐蚀，并玷污试液。
1、Na2CO3（或K2CO3）作熔剂，铂金坩埚熔样 无水Na2CO3是分解硅酸盐样品及其它矿石最常 用的的熔剂之一。 （1）方法简介 Na2CO3 mp = 851 ˚C 铂金坩埚熔融
一般为试样的10 ~ 20倍量 熔融温度 650 ˚C左右 熔融时间 20 ~ 40 min
适用样品
硅含量高的，如水泥生料、粘土、
硅少的更可以 铁矿石、石灰石
对铝含量高的样品往往分解不完全
3、K2S2O7作熔剂，铂金坩埚熔样
（1）方法金属氧化物如磷铁矿、 刚玉、钛渣等，对酸性矿物作用很小，一般硅酸盐很少用它，测 某些组分时用。
2、硅酸盐制品（即人造硅酸盐） 以硅酸盐矿物的主要原料，经高温处理， 可生产出硅酸盐制品。
制品：水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等非金属
本课程实验主要做水泥原材料成品半成
品的分析。
水泥通常要有几种原料配成 原料一般用： 石灰石：含CaCO3高，引入水泥CaO 粘 土：含SiO2高并且有一定量的Fe2O3、 Al2O3，引入水泥SiO2，Al2O3，Fe2O3
通常： 熔样温度 950 ~ 1000 ˚C 熔融时间 30 ~ 40min 熔剂用量 6 ~ 8倍（为试样的） 难熔 8 ~ 10倍 时间可长些
2、以NaOH（KOH）作熔剂，银坩埚熔样
（1）方法简介 熔剂
器皿： 银、镍、铁坩埚
NaOH 318 ˚C KOH 380 ˚C
NaOH 碱性 KOH （强碱性）
GR
CaCO3(标EDTA)
c. 除指明（f-CaO测定），溶剂为水。 d. 腐蚀性物品，在通风橱中操作
四、学习方法
本课程是在学过分析化学化学分析主要理论和 操作技能的基础上开设的。
不同之处：从单项分析的基础上转入系统 分析。
§6.2 硅酸盐试样的分解
试样的分析过程：
采样 制样 溶样（熔样）
分解方法选择 干扰元素的清除
NaOH K 2SiF6系统法 （2）生料、粘土不被酸溶解完全用碱 铁矿石 只测铁时H 3PO 4熔样 熔，生料可用半熔法而粘土中SiO2多不 易熔， 所以不能用半熔法。 Na CO 全熔 2 3 HCl NH 4 Cl系统分析 Na 2 CO3全、半熔 生料 NaOH 熟料 NaOH K 2SiF6系统分析 Na CO 半、全熔 酸熔不完全HCl 2 3
3.准确度要求：决定于生产的要求
a. 标准分析法 用于原料、产品的化学组成分析 工艺计算 型号买卖价格，依据 准确度高 b. 快速分析法 控制过程的分析 快速、降低准确度
4. 一般规定
a. 所用的水均为蒸馏水或去离子水 b. 试剂均用分析纯（标定应为基准物）如
AR EDTA NaOH KOH HCl HNO3 K2CO3 Na2CO3
测定
报结果
为使结果准确必须控制好每一步
本节中掌握些什么内容？
试样的分解方法选择的依据（为什么）？
什么熔剂使用什么坩埚，什么熔剂使用
什么器皿？
并结合我们要做的各类试样，如水泥熟料、
生料、粘土等的溶样（熔样）方法选择什么
样的器皿或坩埚证明道理，方法。
一、概述 硅酸盐分析过程中遇到的样品，绝大多数 为固体试样。 1. 试样分解的目的
4. 试样的分解方法
试 样 的 分 解 方 法 溶解法 水溶，酸溶，其它溶剂
K 2 CO3，KOH，Na 2 O 2，LiBO 2 碱熔 Na 2CO3，NaOH，Na 2 B4O7
熔融法
酸熔
K2S2O7
半熔法
K 2CO3，Na 2CO3
二、酸溶解法
1、依据
SiO2 碱金属氧化物
比值越小，碱性越强，越易被酸溶解
测Fe 2 O 3 H 3 PO 4
，碱熔少量不溶酸的，而后酸分解
工业分析我们使用哪些器皿？ 铂金坩埚 半熔法生料——不能用王水洗 银坩埚 粘土全熔法——不能浓酸洗
（1）HCl 系统分析中HCl是良好的溶剂 （2）HNO3、H2SO4、H3PO4 在系统分析中很少用HNO3、H2SO4溶样 在单项测定中HNO3、H2SO4、H3PO4广泛应用
（3）HF及HF- H2SO4、HF-HClO4混酸
应在铂金（铂Pt，不是Pt-Au）器皿或塑料器皿，不能用玻璃器皿
三、熔融法（P24）
小结：
熔剂与器皿的选择
一、选择方法 1、完全 在较短时间内分解完全 2、无损失，无干扰引入 3、根据组成特性选熔、溶剂
如水泥熟料CaO > 60 %，可溶于酸，所以不选熔融法
分解方法与测定方法相适应（具体问题时再细讲）
二、选择器皿
表1 根据分解方法选合适的器皿
溶剂 名称 Na2CO3 K2CO3 NaOH KOH K2S2O7 KHSO4 Na2O2 坩埚材料 铂 + 碱性强 腐蚀大 + 镍 + 铁 + 银 Ag mp低 + + 石英 瓷 石墨作 垫层可 + -
2. 方 法
a. 重量分析法（准、费时），用于分析 SiO2、SO3、烧失量 b. 容量分析法（络合滴定法，分析CaO、 MgO、Fe2O3、Al2O3、TiO2 快、简单，有一 定准确度） c. 仪器分析法：分光光度法 微量Fe2O3、TiO2 火焰光度法 K2O、Na2O 原子吸收光度法 K2O、Na2O
熔融或本熔的目的
SiO 2 碱性金属氧化物 （Ca,Mg,K,Na的）
利用熔剂，借助高温熔融或半融的方法，增加 碱金属氧化物的比值，使本来不能被酸直接分解的 试样能被酸分解。
什么是熔融法？（干法）
将试样与熔剂混合在高温下加以熔融，使欲测组分变为可溶 于水或酸中的化合物（K、Na盐、硫酸盐、氯化物）
水泥化学分析中
水泥中SO3
全硫H 3 PO 4 硫化物HCl
HCl溶样（ SiO 2 少，酸不溶物即为SiO 2 含量） 石灰石 系统分析NaOH, Na 2 CO 3 全熔半熔 粘土 Na 2 CO3全熔，半熔不完全 （1）熟料、石灰石一般可认为酸均能 NaOH全熔，酸熔不完全 溶解，铁矿石也可用碱熔，这并不矛盾
熔融法分类：
碱熔法：用碱性溶剂，熔酸性试样，如Na2CO3 酸熔法：用酸性溶剂，熔碱性试样，如K2S2O7 熔剂：
碱金属的化合物：Na2CO3，K2CO3，NaOH，KOH，Na2O2，K2S2O7
选择熔剂时应根据分析样品的组分和各组分间的相
对含量，分析的要求等多种条件考虑。
器皿： 坩埚（灼烧、熔融、烧结试样）
用 量： 8 ~ 10倍试样量， 难熔可达20倍 熔融温度： 450 ˚C 器 皿： 铂金或瓷坩埚中
4. Na2O2作熔剂，Ag、Ni、Fe坩埚熔样
熔剂性质 强碱性和强氧化性熔剂
适用样品
熔样条件
铁的氧化物、钛矿石、铬矿的分解。 尤其Cr、S、P、V、W、Mo等的测定。
熔融温度600 ~ 700 ˚C，熔融时间5 ~ 10分钟，不宜过长
硅酸盐分析的特点和方法
1. 分析项目：
SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、 K2O、Na2O、TiO2、MnO、FeO、P2O5、 烧失量，水泥分析还有SO3、f-CaO，玻璃 分析还有B2O3、在特殊情况下，也要求测 定其它元素。
前五个组分Fe、Al、Ca、Mg、Si为常规 分析项目。 重述： 硅酸盐分析就是检验原料、生料、熟料 中含氧化物成分符合要求。
+ +
+ +
+ -
规律：
1、从酸碱性分析：
酸性熔剂不能用Ag、Fe、Ni，碱性熔剂不能用石英、瓷， 强碱性及强碱强氧化性不适用Pt。