镁砂的化学分析

耐火材料化学分析镁砂的测定
一、绪论
1、产地：天然菱镁矿的煅烧或者电熔、从海水、盐湖卤水中提炼、从白云石、蛇纹石和水镁石中提炼。

目前我国主要是从菱镁矿煅烧或者电熔获得镁砂，日本及西欧国家主要从海水中提炼。

菱镁矿的分布广泛，国内外许多国家都有大量的菱镁矿。

国外有俄罗斯、奥地利、希腊、朝鲜、加拿大、美国等。

国内主要是辽宁、山东、河北、甘肃、西藏等。

2、镁砂的作用：镁砂是耐火材料最重要的原料之一，用于制造各种镁砖、镁铝砖、捣打料、补炉料等。

含有杂质较多的，用于铺筑炼钢炉底等镁砂可分为电熔镁砂、中档镁砂、高纯镁砂以、重烧镁砂以及海水镁砂等。

重烧镁砂的用途：制砖及生产不定型耐火材料的原料，成品用于炼钢、电炉炉底和捣打炉衬。

电熔镁砂的用途为：它是一种优良的高温电气绝缘材料，也是制作高档镁砖，镁碳砖及不定形耐火材料的重要原料。

中档镁砂的用途为：它是生产中档镁质耐火制品的优质原料。

高纯镁砂的用途为：它是制砖、不定耐火材料优质原料。

海水镁砂是采用化学法从海水中提取的沉淀物再经高温烧结生产的烧结镁砂。

其优点是化学纯度和体积密度高，一般MgO>98%，CaO/SiO2≥2，体积密度约3.45g/cm3。

产物用于生产优质镁质和镁炭质耐火材料。

3、镁砂的主成分及杂质：镁砂的主要成分是MgO。

镁砂中含有的主要杂质为二氧化硅和氧化钙。

C/S比是决定镁质耐火材料矿物组成和高温性能的关键因素。

当C/S>2或C/S<<1时镁质耐火材料抗高温性能最好。

二、药品的配制
20%KOH,三乙醇铵
三、实验步骤
1.试样的制备
取少量的轻烧镁砂在振动磨中，振动约30秒，用200目的筛子进行筛分，将筛下料保留，筛上料重新倒入振动磨中，再次进行上述操作，直到获得一定量的镁砂。

取足够镁砂于纸袋中，放在电热鼓风干燥箱中进行烘干，设置温度110℃，时间二小时。

待两小时后，将纸袋取出放入硅胶干燥器中进行冷却。

将装有滤纸的瓷坩埚放在天平上然后对天平调零。

准确称量镁砂式试样0.25g。

取3g 混合试剂（分析纯试样）于上述坩埚中，再将2g混合试剂平铺在上面，将滤纸折好盛有石墨的坩埚中。

将其放在高温电炉内进行升温至1000℃，保温两个小时，待镁砂融化成白色熔球后取出。

取40 mlHCl(1+1)和70 ml蒸馏水，将其倒入烧杯中，用镊子夹住熔球并将其沿烧杯壁放入溶液中。

将烧杯置于电子万用炉中加热，直至熔球完全融化，把烧杯放在凉水中冷却至室温。

把烧杯中的溶液移至到250 ml的容量瓶中，用蒸馏水将烧杯洗涤四次并把溶液移至到容量瓶中，用蒸馏水冲洗滤纸，取下滤纸后用蒸馏水冲洗一下漏斗下端，加蒸馏水定容至刻度线。

把容量瓶盖盖上，倒立摇晃50次，每次十下，待用。

2.镁砂灼烧减量的测定
（1）原理：试样在1000℃下灼减至恒量，以损失的质量计算出灼烧减量。

（2）仪器：
①方舟
②高温试样仪器（KSL1400X）
③天平
(3)操作步骤
①将方舟放在天平上称量，记下称量。

归零后称1g镁砂倒入方舟内。

方舟与镁砂的质量和为m1。

②将装有镁砂的方舟置于高温试样仪器中将温度升至1000℃左右进行灼烧1h直至恒量，将其冷却到室温时拿到天平上，称量其质量记下m2 。

记录数据于表2中。

(4)数据记录
表2：
灼烧前试样与方舟的质量m1灼烧后试样与方舟的质量m2镁砂质量m
质量/g 19.7018 19.7006 1
(5)数据计算
按下式计算灼烧减量，以质量分数表示：
W= (m1- m2)/ m1*100%
式中：w：灼烧减量的质量分数，%。

m1：灼烧前试样与方舟的质量，g。

m2：灼烧后试样与方舟的质量，g。

m ：镁砂的质量。

根据W= (m1- m2)/ m1*100%带入数据
=（19.7018-19.7006）/1*100%
=0.12%
所以镁砂的灼烧减量，以质量分数表示为0.12%
（6）误差分析
①在用万分之一天平时有人靠在桌子上或者压桌子。

②量取药品时方舟底部有灰尘。

③量取药品时有药品遗落在天平上。

3.镁砂中硅的测定
（1）实验原理：单质硅酸与钼酸铵在适当条件下能生成黄色的硅钼酸配合物，H8[Si （Mo2O7）6](硅钼黄)，把生成的硅钼黄用还原剂（如亚铁盐）还原成蓝色配合物H8SiMo2O5(Mo2O7)5(硅钼蓝)。

在规定的条件下，所生成的蓝色的硅钼酸配合物的吸光度与被测溶液中二氧化硅的浓度成正比。

该溶液可分光度计波长694nm处测其吸光度，由此计算二氧化硅含量。

加入草硫混酸可消除磷的干扰。

（2）仪器
①三个100 ml容量瓶
② 5 ml的移液管
③量筒
④ 5 ml酸葫芦
⑤比色皿
⑥722N可见分光光度计
（3）试剂
①钼酸铵22g/l
②草硫混酸：碳酸钠+硼酸混合溶剂熔融，以稀盐酸浸润
③盐酸（1+1）
④硫酸亚铁
（4）实验步骤：
①向三个100ml规格的容量瓶中各加入5ml的准备好的试剂，一个作为空白，一个作为标样，一个为准备好的试样，且分别标号为1，2，3号。

再用25ml的量杯向其中分别加入15ml 水和5ml的钼酸铵，摇匀后静待10分钟。

②向三个静待10分钟后的容量瓶中加入30ml的水，30ml的草硫混酸，随即加入5ml的硫酸亚铁。

定容摇匀每次上下摇十下反复四次。

③将三种试剂按顺序分别放入标号为123的比色皿中，通过722N可见分光光度计对三种试剂进行测量。

(5)数据处理
表3 ：
比色皿
1号（空白试剂）2号(标准样品) 3号（试样溶液）
次数
第一次0.000 0.384 0.174
第二次0.000 0.384 0.174
(6)数据计算
按下式计算SiO2含量
试样读数/标样读数=试样百分含量/标样含量
标样含量=4.07%
0.174/0.384=w/4.07%
W=1.84%
W：SiO2含量
(7)误差分析
①试剂放置时间过长浓度变低或者有其他杂质反应不完全有可能影响比色。

②操作不规范导致的误差。

③比色皿透明的一面没有擦干净。

4.镁砂中镁钙的测定。

用移液管各取50ml的试样分别放入两个500ml的锥形瓶中且分别标号为5，6，在两个锥形瓶中分别加入15ml的三乙醇铵溶液，静置5分钟。

<1>测钙
（1）实验原理：选择使用EDTA配位滴定法。

Ca2+与EDTA在ph值为8~13时能定量配位形成无色的鳌合物。

一般使用甲基百里香酚蓝（MTB）作为Ca的指示剂。

以MTB为指示剂用EDTA滴定Ca2+的配位反应方程式
Ca2++Hln5-（无色）⇌CaIn4-（蓝色）+H+
终点时：CaIn4-（蓝色）+H
Y2-⇌CaY2++ Hln5-（无色）+H+
2
（2）仪器：
①锥形瓶
②碱式滴定管
③量筒
（3）试剂：
①20%的氢氧化钾溶液
②钙的指示剂
③EDTA溶液
④试样
（4）实验步骤：
5分钟后向编号为5的锥形瓶中加入20%的氢氧化钾溶液30ml，再向其加入适量的钙的指示剂至呈红紫色，用0.01mol/L的EDTA溶液对溶液进行滴定，当滴入最后一滴EDTA溶液时溶液变为蓝色且半内保持颜色不变化记下消耗的EDTA记为V1=1.9ml。

数据处理：
Ca2++ Y4-CaY2-
由反应关系式得：
n（Cao）=C(EDTA)*V1/1000=0.01*1.9/1000
m（Cao）= n（Cao）*56
=0.01*1.9/1000*56
=0.001064g
W(Cao)=5*m/0.25*100%
=5*0.001064/0.25*100%
=2.13%
（5）误差分析
①指示剂加的过多滴定时显色不明显。

②滴定时摇晃不均匀。

③观察颜色时肉眼观察不明显有误差。

<2>测镁
（1）实验原理：
选择使用EDTA配位滴定法。

Mg2++与EDTA在ph值为10时能定量配位形成无色的鳌合物。

用EDTA滴定的配位方程式：
Mg2++Hln5-（无色）⇌Mg In4-（蓝色）+H+
Y2-⇌Mg Y2++ Hln5-（无色）+H+
终点：Mg In4-（蓝色）+H
2
（2）仪器：
①锥形瓶
②碱式滴定管
③量筒
（3）试剂：
①PH=10的缓冲溶液
②镁的指示剂
③EDTA溶液
④试样
（4）实验步骤：
向编号为6的容量瓶中加入30mlPH=10的缓冲溶液，摇匀。

再取适量的镁指示剂放入其中，摇匀至暗红色，用0.025mol/L的EDTA溶液对溶液进行滴定，当滴入最后一滴EDTA溶液时溶液变为蓝黑色且半分钟内保持颜色不变化记下消耗的EDTA记为V2=48ml。

数据处理：
Mg2++ Y4-Mg2-
由反应方程式得出：
n（Mgo）=( C(EDTA)*V2-C(EDTA)*V1)/1000
=0.025*48/1000
m（Mgo）= n（Mgo）*40
=(0.025*48-0.01*1.9)/1000*40
=0.04724g
W(Mgo)=5*m/0.25*100%
=5*0.04724/0.25*100%
=94.48%
=(0.025*48-0.01*1.9)/1000*40
=0.04724g
W(Mgo)=5*m/0.25*100%
=5*0.04724/0.25*100%
=94.48%
（5）误差分析
①指示剂加的过多滴定时显色不明显。

②滴定时摇晃不均匀。

③观察颜色时肉眼观察不明显有误差。

④缓冲溶液放置时间过长。

四、总结
该镁砂试样中镁砂的灼烧减量，以质量分数表示为0.12%。

SiO2的含量为1.84%。

MgO 的含量为92.84%。

CaO的含量为2.13%。