三种常用的二氧化硅分析方法

徐愿如，苏长青，容志刚，张 磊

中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆 乌鲁木齐 830000

1 分析方法的选择

二氧化硅分析方法很多，高含量的二氧化硅分析方法主要有氟硅酸钾容量法、一次盐酸脱水加比色法、氢氟酸直接挥发法3种方法。由于不需要大的仪器设备，应用于大多数检验检测机构。就这3种方法作简单介绍和比较。

2 3种测定方法

2.1 氟硅酸钾容量法

2.1.1 测定范围

二氧化硅含量≥5%的硅酸盐石矿物都可以用此方法。

2.1.2 分析步骤

称取经1050C烘干的试样0.5000g置于银坩埚中，加入过氧化钠少许，4g氢氧化钾，置于高温炉中，从低温升起在600℃～650℃熔融10min～15min，取下冷却，放入盛有100mL沸水的250mL烧杯中，加盖表皿使熔块完全溶解，洗净坩埚，在不断搅拌下一次加入30mL硝酸，冷却后移入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。保留此溶液用于硅 铁、铝、磷 锰 钛测定。

立即分取50mL上述溶液于100mL塑料烧杯中，加挤干的滤纸浆一小粒，加入硝酸5mL（如铝的含量高时加硝酸8mL，在流水中冷却时间短些），加8mL盐酸，加6g氯化钾（温度高时加7g），用小塑料棒充分搅拌，使试液达到饱和，加20%的氟化钾溶液20mL，经充分搅拌后放置流水中冷却20min（期间搅拌3次），以快速滤纸在塑料漏斗上过滤，用5%的氟化钾洗液洗涤塑料杯，沿滤纸边洗涤沉淀16次（此时滤液显紫色），将沉淀连同滤纸置于400mL烧杯中，加250mL沸水(无二氧化碳)，加中性红，次甲基兰混合指示剂4滴，用氢氧化钠标准溶液滴定至绿色为终点。

2.1.3 注意事项

1）加入氯化钾的量，以使试液到饱和为限，室温高时用量要大。用氢氧化钠熔融的试液，由于无钾离子，加入氯化钾一定要达到饱和；

2）加入氯化钾后必须充分搅拌，并放置15min以上，使其沉淀完全；

3）要使可溶性硅能定量的形成氟硅酸钾沉淀，必须使试液保持有足够的酸度、过量的氟离子和适量的钾离子浓度。试液中存在有足够的氢离子，将有利于：SiO32-+4F-+6H+=SiF4+3H2O反应向右进行；

4）用5%的氟化钾洗液洗涤塑料杯及涤沉淀时，速度一定要快，尽量控制在10min左右。冲洗时间过长，容易使结果偏低。

2 一次盐酸脱水加比色法

2.1 测定范围

二氧化硅含量在40%～96%的硅酸盐石矿物都可以用此方法。

2.2 分析步骤

称取经105℃烘干的试样0.5000g置于银坩埚中，加数滴无水乙醇，4g～5g氢氧化钠，盖上银坩埚盖，放入高温炉中，从低温升起在600℃～650℃熔融10min～20min（空白熔融3min），取出冷却。用滤纸擦净坩埚外壁，放入盛有约100mL沸水的250mL烧杯中，并盖表面皿，稍凉，缓慢加入20mL盐酸，等反应停止、熔块脱落后，洗出坩锅和坩锅盖。溶液在电热板上蒸发至近干，用玻璃棒把盐块压碎后，继续蒸干一小时，取下，加盐酸5mL以润湿残渣，5min后加热水50mL，充分搅拌使盐类溶解后，用致密滤纸过滤，滤液于250mL容量瓶中。先用温热的（30℃左右）盐酸（1+5）擦洗烧杯并洗涤沉淀，然后用温热的盐酸（1+99）洗至滤液近200mL为止，定容摇匀。此溶液用于铁、铝、钛、钙、镁等测定。

将沉淀连同滤纸一起放入已恒重的瓷坩埚中，置于高温炉中，半开炉门，从低温升起，灰化后在950℃～1000℃灼烧2小时，取出稍冷后，放入干燥器中，冷却至室温，称重。再在同样温度下反复灼烧，直至恒重。

2.3 注意事项

1）氢氧化钠熔融式样时，温度不宜过高，时间不宜过长。否则试液中银离子含量通过高，将会影响测定结果；

2）盐酸（1+5）的温度尽量控制在30℃～40℃为宜，否则二氧化硅会复溶。

3 氢氟酸直接挥发法

3.1 测定范围

二氧化硅含量在SiO2≥96%的硅酸盐石矿物都可以用此方法。

3.2 分析步骤

称取经105℃烘干的试样1.0000g于铂坩埚中，经950℃～1000℃灼烧过烧失量后的试样用水润湿，加入2mL硝酸（1+1），10mL氢氟酸，在电热板上低温加热试样分解，蒸发至近干，加入2mL硝酸（1+1），10mL氢氟酸，继续蒸干。加5mL硝酸（1+1）蒸干。将铂坩埚移入高温炉中，从低温升起，在950℃～1000℃灼烧半小时，称重，再灼烧20min，直到称至恒重并计算二氧化硅的含量。

3.3 注意事项

如果二氧化硅含量低于96%，采用此方法将引起较大误差。

4 3种方法比对

上述3种方法，各有优劣，详见下表：

根据表述，以上3种方法，各有优劣。其中氟硅酸钾容量法的测定条件多，影响因素多，所以本方法与操作者掌握操作的熟练程度有很大关系，但只要熟练掌握此法，检测结果准确，费时也少。一次盐酸脱水加比色法，要经过过滤和比色两步，过程稍嫌多，但是对于人员和设备要求较低，在同样程度下，本法结果的准确度还是相当高的。氢氟酸直接挥发法适用于高含量石英岩类式样，适用范围较低，含量低的式样会影响其准确度。设备要求都不高，区别在于氟硅酸钾容量法和一次盐酸脱水加比色法都需要银坩埚，氟硅酸钾容量法还要过滤装置；氢氟酸直接挥发法需要铂坩埚。总的来说，以上3种方法对于技术和设备来说要求很低了。

5 结论

本文提到的3种方法，对大的仪器设备要求不高，应用于大多数检验检测机构。要根据各式各实验室的设备情况，人员技术，针对不同式样的具体特点来选用适当的方法。在可测定范围内，可互为检测。

[1]引用标准硅酸盐岩石化学分析方法GB/T14506.3-1993第2部分硅酸盐岩石、矿物及规制原料化学分析非金属矿物和岩石化学分析方法.JC/T1021.2-2007.

[2]尹明，李家熙.岩石矿物分析.4版，1991.

[3]周伟，张雅琴，麻娟侠，等.非金属矿物和岩石化学分析方法.中国建材工业出版社.