《硅酸盐分析》PPT课件.ppt

1、第4章硅酸盐分析，4.1概述4.2硅酸盐样品的分解4.3水分和着火损失的测定4.4二氧化硅含量的测定4.5氧化铁含量的测定4.6氧化铝含量的测定4.7二氧化钛含量的测定4.8氧化钙和氧化镁含量的测定4.9硅酸盐总分析系统，4.1概述，1。硅酸盐的种类，硅酸盐是氢在硅酸中被铁、铝、氧化镁所取代。天然硅酸盐，包括硅酸盐岩石和硅酸盐矿物，是地壳岩石、土壤和许多矿物的主要成分。在已知的2000种矿石中，有800多种硅酸盐矿石。常见的天然硅酸盐矿石主要有正长石钾(Ali3O 8)、钠长石钠(Ali3O 8)、钙长石钙(Ali3O 8)2、滑石Mg3Si4O10(OH)2、白云母Kal2(Ali3O 10

2、)、应时等。人造硅酸盐是以天然硅酸盐为主要原料加工而成的多种硅酸盐材料和产品。如硅酸盐水泥、玻璃及制品、陶瓷及制品、耐火材料等。硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料，加入适量的水后可磨成粉末，成为塑性浆体，在空气和水中可硬化，可将砂和石胶结在一起，俗称水泥。(2)玻璃，普通硅酸盐玻璃的主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、K2O、Na2O、Fe2O3、B2O3等。(3)陶瓷有普通陶瓷和特殊陶瓷。普通陶瓷是以粘土为主要原料，经粉碎、混合、成型、烧制而成。特种陶瓷是指具有某些特殊性能的陶瓷产品，广泛应用于电子、航空、航天、生物医学等领域。陶瓷原料的主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁

3、、K2O、氧化钠、三氧化二铁、氟化钙、SO3等。(4)耐火材料，是指耐火温度不低于1580的无机非金属材料，能承受高温下的结构应力和各种物理、化学和机械作用。大多数耐火材料是由天然矿石制成的。根据化学成分，可分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。耐火材料的主要测量项目有：烧损、二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、K2O、氧化钠、氧化铁、二氧化钛等。二是硅酸盐的分析项目和整体分析结果的表达；1.硅酸盐的分析项目应根据硅酸盐工业中工业原料和工业产品的组成、生产工艺及其他要求来确定。一般测量项目有：水分、烧失量、不溶物、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、K2O、氧化钠、氧化铁、二氧化钛、氧

4、化锰等。铁、铝、钙、镁和硅是常规分析项目。2.硅酸盐总分析结果的表达。硅酸盐总分析报告中各组分的测定结构应根据材料中各组分的实际存在状态来表示。硅酸盐矿物和岩石可以被认为是由非金属氧化物和各种金属氧化物组成的，所以它们都是以氧化物的形式表示的。4.2硅酸盐样品的分解，样品的分析过程：1。样品分解，1。样品分解的目的，硅酸盐分析过程中遇到的大多数样品都是固体样品。2、样品分解要求，(3)无干扰引入，(1)完全简单快速，(2)分解无损失，(3)样品分解原理：理论基础，(4)样品分解方法，(2)酸溶法，(1)基础，比值越小，碱度越强，越容易被酸溶解，如石灰石：主要成分Cao(0。2.硅酸盐分析中使用

5、的酸，如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氢氟酸等。(1)盐酸是一种很好的系统分析溶剂，其特点是除氯化银、氯化汞和氯化铅外，甲生成的氯化物可溶于水，这给测定带来了方便。(硅酸盐样品中几乎没有Ag、Hg _ 22、Pb _ 2)，b cl-和一些离子形成络合物FeCl _ 63-来促进样品的分解，C浓盐酸具有较低的沸点：bp 108 C用重量法很容易蒸发掉二氧化硅，d大多数硅酸盐样品不能被盐酸分解(熟料碱渣可以)，(2)在系统分析中，HNO _ 3、H2SO4、H3PO4、HNO3和H2SO4很少用于溶解样品，但HNO3、H2SO4和H3PO4被广泛用于单次测定H3PO4(浓缩H3PO4)200 300C

6、有很强的溶解性，能溶解一些不溶于盐酸和硫酸的样品，如铁矿石和钛铁矿，但只适合单一测定。例如，用水泥生料中的Fe2O3测定H3PO4，用水泥中的总硫测定H3PO4不适合系统分析。(3)氢氟酸和氢氟酸-硫酸、氢氟酸-高氯酸混合酸，大多数硅酸盐样品都能被氢氟酸分解。残渣为除硅以外的其他盐类，用水提取，用酸溶解，或用熔融法加工成样品溶液。应放在铂金器皿或塑料器皿中，但不要放在玻璃器皿中。将样品与熔剂混合并在高温下熔化，使待测成分成为可溶于水或酸的化合物(钾、钠盐、硫酸盐、氯化物)。熔化法，熔化法分类：碱熔化法：用碱性熔剂熔化酸性样品，如Na2CO3，酸熔化法：用酸性熔剂熔化碱性样品。1.大多数熔剂是碱

7、金属化合物：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾。容器(燃烧、熔化和烧结样品)包括陶瓷和应时坩埚、铁、镍、银、铂和金坩埚，3。特点：温度高于湿法，分解能力强。以Na2CO3(或K2CO3)为熔剂，无水Na2CO3是分解硅酸盐样品和其它矿石最常用的熔剂之一。Na2CO3 mp=851铂坩埚，熔化温度950-1000，熔化时间30-40分钟，熔剂用量6-8倍。当硅酸盐和碳酸钠熔化时，硅酸盐分解成碱金属硅酸钠、铝酸钠和锰酸钠的复杂混合物。当熔体用酸处理时，它分解成相应的盐，硅酸沉淀。以高岭土为例，反应如下：熔融：盐酸处理生成硅酸和各种氯化物；样品熔化过程；4.半熔化法(烧结法)，将样品

8、与熔剂混合，并使它们在低于熔点(熔剂和样品混合物的熔点)的温度下反应，直到它们熔化(半熔化物收缩成整体)而不是完全熔化。半熔化法是指熔化物被烧结的熔化方法。熔剂：碳酸钠，铂坩埚，用量：样品量的0.6-1倍，温度：950，时间：3-5min，以水泥生料为例，烧结工艺如下：烧结法的特点如下：1。流量小，干扰少；2.操作速度快，样品熔化时间短，易于提取(特别是重量法)；3、4.3水分和着火损失的测定，1。水分的测定，可分为吸附水和结合水，1。吸附水，在105-110下干燥2小时，称重并测定。2.混合水，包括结晶水和结构水。结晶水以H2O分子态存在于矿物晶格中，如石膏硫酸钙。结晶水通常在300以下燃烧

9、后排出。结构水以氢或氢氧化物的结合状态存在于矿物的晶格中，在分解和释放之前需要加热到300-1300。混合水的测定方法包括重量法、气相色谱法和库仑法。第二，烧失量的测量，也称为烧失量，是样品在1000下燃烧后的质量损失。着火损失主要包括水、二氧化碳以及少量的硫、氟、氯和有机物。当样品成分复杂时，高温燃烧过程中的化学反应是复杂的，有些反应提高了样品的质量，有些反应降低了样品的质量。因此，严格地说，着火损失是燃烧过程中样品中每种成分的各种化学反应引起的质量增加和减少的代数和。因此，当样品复杂时，通常不测量着火损失。4.4二氧化硅含量的测定，1。氯化铵重量法，1。原理：样品用无水Na2CO3烧结，将

10、不溶性硅酸盐转化为可溶性硅酸钠，熔融块用盐酸分解。然后加入固体氯化铵，在沸水浴中加热蒸发，使硅酸脱水，沉淀物用滤纸过滤，燃烧得到含铁、铝等杂质的不纯二氧化硅。用氢氟酸处理沉淀物，使二氧化硅以四氧化硅的形式挥发，损失的质量是纯二氧化硅的质量。然后用分光光度法测定滤液中可溶性二氧化硅的量，两者之和即为二氧化硅的总量(国标/T176-1996中规定的标准方法)。2.测定步骤：(1)纯二氧化硅的测定：称取0.5g左右的样品，放入铂坩埚中，在950-1000下灼烧5min，冷却。用玻璃棒小心压碎块状物，加入0.3g无水碳酸钠，然后在上述温度下燃烧10分钟。将烧结块转移到陶瓷蒸发皿中，滴加5mL盐酸和2-

11、3滴硝酸，用热盐酸(1 1)洗涤坩埚数次，合并蒸发皿中的洗涤液。加入1g氯化铵，在沸水浴中蒸发至干。将沉淀物和滤纸一起移入坩埚，干燥并在950-1000下焚烧1小时，冷却，称重，并反复焚烧，直至恒重(m1)。向坩埚中加入几滴湿沉淀物，加入3滴硫酸(1 4)和10毫升氟化氢，加热至白烟排出，在马弗炉中于950-1000下燃烧1小时，冷却，称重，并重复燃烧直至重量恒定(m2)。取出蒸发皿，加入10 20毫升热盐酸(3 97)，搅拌溶解可溶性盐，过滤，并将滤液储存在250毫升容量瓶中。向上述处理后得到的残留物中加入0.5g焦硫酸钾，将其熔化，用热水和几滴盐酸溶解玻璃料，将溶液合并到二氧化硅分离后得到

12、的滤液(容量瓶)中，用水稀释至刻度。该溶液用于测定可溶性二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、二氧化钛等。(2)可溶性二氧化硅的测定(硅钼蓝分光光度法)，二氧化硅标准溶液的制备：称取0.2000克纯二氧化硅，放入铂坩埚中，加入2克无水碳酸钠，在1000-1100下灼烧15分钟，冷却。将其放入盛有热水的塑料杯中，待其完全溶解后冷却至室温，将其转移至1000毫升容量瓶中，并稀释至刻度。浓度为0.2000毫克/毫升二氧化硅。将10.00毫升上述溶液放入100毫升容量瓶中，稀释至刻度。浓度为0.02000毫克/毫升二氧化硅。工作曲线绘制：将0.02000毫克/毫升二氧化硅溶液0、2.00、

13、4.00、5.00、6.00、8.00和10.00毫升放入100毫升容量瓶中，加入5毫升盐酸(1升)、8毫升乙醇(95%)和6毫升钼酸铵溶液(50克/升)，静置1小时后，以水为参照，在660纳米处测量吸光度，绘制工作曲线。样品测定：从待测液体中吸取25.00毫升，放入100毫升容量瓶中。按照绘制工作曲线的相同处理方法测量吸光度，并计算二氧化硅含量(m3)。3。计算结果、可溶性二氧化硅含量、纯二氧化硅含量、燃烧后未经氢氟酸处理的M1沉淀和坩埚质量，g；m2-HF处理后的沉淀和坩埚的质量，g；m3-100毫升溶液中二氧化硅的测量质量，g；m -样品的质量，g；2.氟硅酸钾容量法(国标/T176-1

14、996规定的替代方法)；1.原理：样品用苛性溶剂熔化后，加入硝酸使其生成游离硅酸。在含有过量氟离子和钾离子的强酸性溶液中，会发生以下反应：将沉淀过滤、洗涤并中和残留的酸后，加入沸水水解沉淀，用氢氧化钠标准溶液滴定生成的氟化氢。k2sif 6 3h2o=2kf H2sio 3 4hf noh=NaF H2O，2。计算，二氧化硅含量，氢氧化钠标准溶液的浓度，摩尔/升，氢氧化钠标准溶液的体积，摩尔质量毫升，间二氧化硅，克/摩尔，间样品的质量。使用中性红色(6.8 8.0，红色至亮黄色)作为指示器。K2SiF6的水解是吸热反应，必须在热溶液中滴定。4.5 fe2o 3含量的测定：乙二胺四乙酸滴定法(国

15、标/T176-1996规定的标准方法)、重铬酸钾滴定法、原子吸收分光光度法(替代方法规定1.EDTA滴定。1.原理：在酸碱度为1.8-2.0的溶液中，以磺基水杨酸为指示剂，用乙二胺四乙酸标准溶液直接滴定溶液中的Fe3。反应如下：Fe3 Sal2-=FeAl(紫红色)FeAl 2 y2-=FeY-(黄色)Sal2-(无色)2H，溶液在终点由紫红色变为亮黄色。2.测定步骤：从待测溶液中吸取25.00毫升，放入烧杯中，用氨水(1 1)或盐酸(1 1)调节酸碱度至1.8-2.0，加热至70，加入10滴磺基水杨酸，用乙二胺四乙酸标准溶液滴定至溶液变亮黄色。保存此溶液以测定氧化铝。3。计算，Fe2O3的百

16、分比含量，乙二胺四乙酸标准溶液的碳浓度，摩尔/升，乙二胺四乙酸标准溶液的体积，毫升的摩尔质量，M-Fe2O3，克/摩尔，样品的M-质量，克，4。注意事项：(1)酸度控制：(2)温度控制：60-70。(3)溶液中的所有铁应以Fe3的形式存在。在这种酸度下，Fe2与乙二胺四乙酸反应不完全。(4)指示剂的量不应过多，以免Al3与其络合。2.原子吸收分光光度法1。原理：样品经氢氟酸和高氯酸处理后，取一定量的溶液，用锶盐消除硅、铝、钛对铁的干扰，在空气乙炔火焰中248.3纳米波长处测量吸光度。2.测定步骤：(1)Fe2O3标准溶液的制备：称取0.1000克高纯fe2o 3，放入烧杯中，加入50毫升水、30毫升盐酸(1 1)、2毫升硝酸，低温加热至完全溶解，冷却后转移至1000毫升容量瓶中，稀释至刻度。氧化铁浓度为0.1000毫克/毫升。(2)绘制工作曲线：吸取0、10.00、20.00、30.00、40.00和50.00毫升上述标准溶液，放入500毫升容量瓶中，分别加入25毫升盐酸(1升)和10毫升氯化锶溶液(50克/升)，用水稀释至刻度。使用铁空心阴极灯，在248.3纳米处测量吸光度，并绘制工作曲线。(3)样品测定：从待测液体中取一定