岩石矿物中低含量硅的分析方法

马战荣 马 明 李兆燕

中图分类号:TD9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710005-01

目前,岩石矿物中硅的分析多采用动物胶重量法。由于硅酸胶体过滤时会穿过滤纸,使低含量硅的测定结果偏低,且操作复杂,流程长不易掌握。本实验采用硅钼蓝光度法,并对其改进,使操作简单,准确性高,易于掌握。试样用碳酸钠硼酸混合熔剂熔融,稀盐酸浸取,在约0.2mol/L盐酸介质中,硅酸与钼酸铵形成硅钼杂多酸,然后用抗坏血酸将其还原为硅钼蓝,于分光光度计波670nm处,测量其吸光度。

一、仪器与主要试剂

1.CARY100型分光光度计。

2.混合溶剂(2+1):取2份无水碳酸钠与1份硼酸研细,混匀。

3.盐酸:1+1。

4.盐酸(2+98)。

5.钼酸铵溶液(5%):称5g钼酸铵溶于100mL水中加浓氨水2～3滴。

6.抗坏血酸溶液(1%):称1g抗坏血酸溶于100mL水中。

7.二氧化硅标准贮存溶液:称取0.5000g,预先在l000℃灼烧2h并冷至室温的二氧化硅(99.99%)于铂坩埚中,加5g无水碳酸钠,盖上坩埚盖并稍留缝隙,置于l000℃高温炉中熔融l0min,取出,冷却。置于盛有200mL沸水的聚四氟乙烯烧杯中,低温加热浸取熔块至溶液清亮,用热水洗出坩埚及盖,冷至室温,移入500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀,贮存于塑料瓶中。此溶液1mL含lmg二氧化硅。

8.二氧化硅标准溶液:移取10.00mL二氧化硅标准贮存溶液(1.7)于500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀,贮存于塑料瓶中。此溶液lmL含20μg二氧化硅。

二、分析方法

称取0.2000g试样置于盛有3g混合熔剂(1.2)的铂坩埚中,混匀,再覆盖lg混合熔剂(1.2)盖上坩埚盖并稍留缝隙。置于1000℃高温炉中熔融10min,取出,旋转坩埚使熔融物均匀附着于坩埚内壁,冷却。用水冲洗坩埚外壁,置于盛有煮沸的30mL盐酸(1.3)15mL水的250mL烧杯中,加热浸出熔融物至溶液清亮,用水洗出坩埚及盖。冷至室温,移入250mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。

吸取10.00ml试液于100ml容量瓶中,补加10ml(1.4)盐酸,摇匀,加入5ml钼酸铵(1.5)摇匀,于室温放置5分钟加入10ml(1.3)盐酸混匀,加入5ml抗坏血酸(1.6),用水稀释至刻度,摇匀。10分钟后,在λ为670nm波长处,用1cm比色皿,以试剂空白为参比,测定吸光度值。二氧化硅的百分含量从预先绘制的标准曲线上查得。

标准曲线的绘制:移取0,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00mL二氧化硅标准溶液分别置于100mL容量瓶中,各加入10mL盐酸(1.4)以下按样品条件进行(以试剂空白为参比),绘制工作曲线。

三、试验部分

(一)(1+1)盐酸加入量试验

分取100ug/mlSiO2标准溶液于100ml容量瓶中,加入10ml(1.4)盐酸,5ml钼酸铵(1.5),盐酸(1.2)215ml,5ml抗坏血酸(1.6)。数据见表1。

表1 (1+1)盐酸加入量对吸光度的影响

结果表明,加入4-10ml(1+1)盐酸,溶液的吸光度稳定。因硅酸是一种极弱酸,在强酸性介质中能脱水聚合,聚合了的硅酸不能与钼酸铵反应显色,本法选择加入5ml(1+1)盐酸。

(二)硅钼黄生成完全性实验

取100ug/mlSiO2标准溶液于100ml容量瓶中加入10ml(1.4)盐酸,5ml钼酸铵(1.5),5ml盐酸(1.5),5ml抗坏血酸(1.6)。同分析步骤测吸光度值,结果见下图。

由上图可见,5分钟即可完全生成硅钼黄。

(三)钼硅蓝生成及稳定实验

取100ug/mlSiO2标准溶液于100ml容量瓶中加入10ml(1.4)盐酸,5ml钼酸铵(1.5),5分钟后加入5ml盐酸(1.3),5ml抗坏血酸(1.6)。同分析步骤测吸光度值,结果见下图。

由此可见只要10分钟,显色即完全。

四、样品分析

称取5份不同含量的标样,按分析步骤进行分析,结果如表2所示。

表2SiO2的测定结果(%)

结果表明,用本法测得的结果的误差均在国标允差范围内。

五、结束语

实践证明,该方法快速准确,在2～3h内即可完成单样分析,且结果准确可靠,剩余试液还可用于CaO、MgO、Al2O3、FeO等的分析,是一种较理想的岩石矿物中低含量硅的分析方法。