硅酸巖全分析讲义.docVIP

硅酸盐（silicates)分析 §1.1 概述 一、硅酸盐的种类 硅酸盐是硅酸中的氢被铁、铝、钙、镁、钾、钠及其它金属离子取代而形成的盐。 1、天然硅酸盐 天然硅酸盐包括硅酸盐岩石和硅酸盐矿物等，是构成地壳岩石、土壤和许多矿物的主要成分。在已知的2000种矿石中，硅酸盐矿石达800多种。常见的天然硅酸盐矿石主要有：正长石[K(AlSi3O8)]、钠长石[Na(AlSi3O8)]、钙长石[Ca(AlSi3O8)2]、滑石[Mg3Si4O10(OH)2]、白云母[KAl2(AlSi3O10)]、石英等。 2、人造硅酸盐 人造硅酸盐是以天然硅酸盐为主要原料，经加工而制成的各种硅酸盐材料和制品。如：硅酸盐水泥、玻璃及制品、陶瓷及制品、耐火材料等。 （1） 硅酸盐水泥 凡细磨成粉末状，加入适量水后可成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中继续硬化，并能将砂、石等胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。 （2） 玻璃 普通硅酸盐玻璃的主要成分为：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、B2O3等。 （3） 陶瓷 陶瓷有普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷以黏土为主要原料，与其它矿物原料经过破碎、混合、成型，经过烧制而成的制品。特种陶瓷是指具有某些特殊性能的陶瓷制品，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为：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、CaF2、SO3等。 （4） 耐火材料 耐火材料是耐火温度不低于1580℃并能在高温下经受结构应力和各种物理作用、化学作用和机械作用的无机非金属材料。 大部分耐火材料是以天然矿石为原料制造的。按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 。 耐火材料的主要测定的项目有：烧失量、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2等。 二、硅酸盐的分析项目与全分析结果的表示 1、硅酸盐的分析项目 在硅酸盐工业中，应根据工业原料和工业产品的组成、生产过程等要求来确定分析项目。一般测定项目为：水分、烧失量、不溶物、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2、MnO、等。 Fe、Al、Ca、Mg、Si为常规分析项目。 2、硅酸盐全分析结果的表示 硅酸盐全分析报告中各组分的测定结构应按该组分在物料中的实际存在状态来表示。 硅酸盐矿物、岩石可认为是由组成酸根的非金属氧化物和各种金属氧化物构成的，故均用氧化物的形式表示。 §1.2 硅酸盐试样的分解 一、试样的分解 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 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 3、试样分解的原理： 4、试样的分解方法 二、酸溶解法 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）。 硅酸盐分析中所用的酸为 HCl，HNO3，H2SO4，H3PO4，HF等。 HCl是系统分析中良好的溶剂，其特点是生成的氯化物除AgCl、Hg2Cl2、PbCl2外都能溶于水，给测定带来方便（硅酸盐样品中几乎不含Ag+、Hg22+、Pb2+）；Cl-与某些离子生成络合物FeCl63-促进试样分解；浓HCl沸点较低，bp 108 ?C， 用重量法测SiO2易于蒸发除去；大多数硅酸盐样品不能被HCl分解（熟料碱性矿渣可以）。 在系统分析中很少用HNO3、H2SO4溶样，但在单项测定中HNO3、H2SO4、H3PO4都广泛应用。H3PO4（缩合的H3PO4）200 ~ 300?C溶解能力很强，能溶解一些难溶于HCl、H2SO4的样品，如铁矿石、钛铁矿等，但只适用于单项测定。 HF及HF- H2SO4、HF-HClO4混酸经常用于溶解硅酸盐。残渣为除Si外的其它盐类，以水提取加酸溶解，或熔融法处理成试样溶液。溶解过程应在铂金器皿或塑料器皿进中行，不能用玻璃器皿。 三、熔融法 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）。熔融法所用熔剂多为碱金属的化合物：Na2CO3，K2CO3，NaOH，KOH，Na2O2，K2S2O7，所用器皿为瓷、石英坩埚，铁、镍、银、铂金、黄金坩埚。 四、半熔法（烧结法） 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。 烧结法的特点是熔剂少，干扰少；操作速度快、熔样时间短，易提取（尤其重量法）；减轻了对铂金坩埚的浸蚀作用（因为时间短易提取）；用于