硅酸盐分析

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注:酸溶可在玻璃器皿中进行 HF熔样在塑料器皿:塑料杯、塑料坩埚
(聚四氟乙烯制)或铂金器皿
水泥化学分析中
水泥中SO3 全硫硫化H物3HPCOl4
石灰石
HCl溶样( SiO 2少,酸不溶物即为SiO 2含量) 系统分析NaOH, Na 2CO3全熔半熔
粘土 NNaaO2CHO全3全熔熔,,酸半熔熔不不完完全全( 溶 ,1解 碱), 熔熟铁 少料矿 量、石 不石也 溶灰可 酸石用的一碱,般熔而可,后认这酸为并分酸不解均矛能盾
ห้องสมุดไป่ตู้
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
转变成
固体试样

试样溶液(即试样
2. 试样的分解要求
(1)完全简单快速
(2)分解无损失 (3)无干扰引入
试液)
3. 试样分解的原理: 理论依据

大理石,石灰石
比值小,金属碱性氧化物大,易被酸溶 水泥熟料 (碱C性a,M金Sg属i,OK氧2,N化a的物)比值大,金属碱性氧化物小,易被碱分解碱生铁性料矿矿、石渣粘土
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
K2S2O7酸性熔剂,mp 420 ˚C,所以适用于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。
铁矿石 只Na测O铁H 时KH23SPiFO6系4熔统样法( 熔2,)生生料料可、用粘半土熔不法被而酸粘溶土解中完S全iO用2多碱不
生料
Na2CO3全熔
Na 2 CO3全、半熔 NaOH
易熔, 所以不能用半熔法。
HCl NH4Cl系统分析
熟料

NaOH

K
2SiF6系统分析
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
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)
Al2O3,引入水泥SiO2,Al2O3,Fe2O3
铁矿石:粘土含铁量不够时用之 砂 岩:粘土含SiO2不够时用之 矾 土:粘土含Al2O3不够时用之
水泥生料
水泥原料按一定比例配料,粉磨而成。即水
泥未烧前。
生产过程
适当比例配料
原料
粉磨
预热 1450 oC 煅烧
生料
硅酸盐分析
熟料
配以石膏及石膏 粉磨
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
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
分开写清晰
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、
第六章 硅酸盐分析
(硅酸盐系统分析,硅酸盐全分析)
主要内容
§6.1 概述 §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 概 述
一、硅酸盐及硅酸盐制品
1、硅酸盐 硅酸盐就是硅酸的盐类,是由二氧化硅和金属氧化物所
Na2O2
坩埚材料

镍铁

石英

+
+
+
Ag mp低
-
石墨作 垫层可
-
碱性强
+
+
+
-
-
腐蚀大
+
-
-
-
+
+
+
+
+
-
-
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。
2、从mp分析
Ag mp 960.5 ˚C Na2CO3 851 ˚C Na2CO3在950 ~ 1000 ˚C使用时造成Ag坩埚变形熔化
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。
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)
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 ·2 SiO2 , 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:
由一石是灰符石、合粘比土值、铁要矿求石,按一二定是比它例配是合一(种混合新)的,硅
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
分解方法选择 干扰元素的清除
溶样(熔样)
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。
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 器皿: 银、镍、铁坩埚
熔剂 NaOH 碱性
NaOH 318 ˚C
KOH (强碱性)
KOH 380 ˚C
× 酸盐(S石iO2灰%石: 12、%粘C土aO、%生: 40料%、以上熟,料),而不单
是石灰酸石溶、粘?土、铁矿石的组合。
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。
酸熔不完全HCl

Na
2
CO3半、全熔
测Fe2O3 H3PO4
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
2、硅酸盐分析中所用的酸
HCl,HNO3,H2SO4,H3PO4,HF等。
(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
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 ·Al2O3 ·6 SiO2 高岭土: H4Al2Si2O9或Al2O3 ·2 SiO2 ·2 H2O
4. 试样的分解方法
溶解法 水溶,酸溶,其它溶剂 试

的 分 解 方
熔融法 碱熔 KNa2C2COO3,3,KNOaHO,H,NaN2Oa22B,4OLi7BO2 酸熔 K2S2O7

半熔法 K2CO3,Na2CO3
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
水泥
熟料矿物组成及作用(见硅酸盐工艺)
水泥中混合材料
石膏CaSO4 ·2 H2O 用作缓凝剂 SO3分析测定由其引入
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。
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
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
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)
熔融或本熔的目的
SiO2 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)
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
GR
EDTA NaOH KOH HCl
CaCO3(标EDTA)
HNO3 K2CO3 Na2CO3
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。
四、半熔法(烧结法)P27
以Na2CO3为熔剂,铂金坩埚半熔法熔样。 1、方法
将试样与熔剂混合,在低于熔点(熔剂和样品这一混合物之 mp)温度下,让两者发生反应,至熔结(半熔物收缩成整块) 而不是全熔。
半熔法是指熔融物呈烧结状态的一种熔融方法。
熔剂:Na2CO3,铂金坩埚 用量:0.6 ~ 1倍试剂量 温度:950 ˚C 时间: 3-5min
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