天青石化学物相分析方法

韩合军

(中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队测试研究所，辽宁 沈阳 110015)

由于天青石没有地质勘查规范，2013年中国地质调查局把《石膏、天青石、硅藻土地质勘查规范》编制工作委托给中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队完成；其中天青石化学物相分析方法由辽宁总队测试所来完成，我所已经完成了天青石化学物相分析方法，现将此方法的研究报告发表与同行们商榷。

天青石主要含锶矿物有SrSO4，含SrO 56.4%；菱锶矿SrCO3，含SrO 70.2%；钡天青石(Sr，Ba)SO4等。天青石主要共生矿物有重晶石(BaSO4)、菱锶矿SrCO3、方解石等。

1 试验研究

1.1 试样分解

锶矿物多数都不溶于酸，通常用碳酸钠在铂坩埚中熔融分解，使硫酸锶转化为碳酸锶，过滤与硫酸根分离。滤液A：硫酸钡重量法测三氧化硫，碳酸盐沉淀中测定氯化锶(钡)。

1.2 分析流程

试验流程见下图。

试验流程图

2 分析步骤

2.1 试液的制备

准确称取1.0000g试样置于预先盛有7～8g碳酸钠的铂坩埚中，搅匀后再均匀的覆盖2～3g碳酸钠，放入已升温至950℃的高温炉中熔融15～20min，取出铂坩埚；冷却后放入250mL烧杯中，加入热水120mL，在电热板上加热使坩埚熔块脱落散开，冷却至室温后用致密滤纸过滤，滤液用250mL容量瓶盛接，留作测定三氧化硫使用。沉淀及烧杯用1%碳酸钠热洗液洗至无硫酸根，此溶液为试液A。

用细竹针戳穿滤纸并用水将沉淀冲洗至原烧杯中，再用5%热盐酸洗液洗涤滤纸及铂坩埚上粘连的沉淀。补加1+1盐酸5mL，放在电热板上蒸干使硅酸脱水，取下烧杯加1+1盐酸100mL、水100mL，煮沸使盐类溶解；加入甲基红指示剂3滴，用1+1氨水中和至溶液呈黄色并过量4～5滴，放在电炉上煮沸，趁热用快速滤纸过滤，滤液盛接于250mL容量瓶中，用氨水的热洗液洗净烧杯及滤纸上的钙、锶、钡等离子，滤液冷却后用1+1盐酸酸化至溶液变红并用水稀释至刻度，摇匀，此溶液为试液B；可用来测定锶、钡、钙和镁使用。

2.2 硫酸盐的测定

试剂：①甲基橙溶液1g/L取甲基橙0.1g，溶于100mL水中；②氯化钡溶液100g/L取氯化钡100g，溶于1000mL水中。

吸取试液A 50.00mL置于400mL烧杯中，加水100mL、1g/L甲基橙指示剂3滴，用1+1 盐酸中和至溶液变红色后并过量3mL，放在电炉上煮沸赶尽二氧化碳。取下烧杯滴加100g/L氯化钡溶液15mL，煮沸并保温1h，放置过夜。沉淀用致密滤纸过滤，温热水洗烧杯和沉淀至无氯离子。将沉淀及滤纸取下放入已恒重的瓷坩埚中，放入高温炉中，从低温逐渐升温灰化并灼烧至850℃；保温60min，取出坩埚冷至室温，称重。此时称得的沉淀量为硫酸钡质量，见式(1)(锶、钡硫酸盐合量，用硫酸钡表示的硫酸盐合量)。

式中：m1——沉淀加空坩埚的质量(g)；

m2——空坩埚的质量(g)；

m ——分取试样中所含试样质量(g)。

2.3 氧化钡的测定

在pH值=5.9的乙酸—乙酸钠缓冲溶液中，用EDTA掩蔽锶，加入重铬酸铵溶液使钡生成铬酸钡沉淀，过滤，洗净铬酸根，稀盐酸溶解铬酸钡沉淀，然后用碘量法测定铬酸根，从而求得氧化钡的含量。

试剂：①乙酸—乙酸钠缓冲溶液pH值=5.9～6.0称取200g NaAc·3H2O于250mL烧杯中，水溶解，加入冰乙酸5.4mL，移入1000mL常量瓶中，稀释至刻度，摇匀使用；②重铬酸铵100g/L；③氧化钡标准溶液称取于105℃烘干后的氧化钡1.3581g溶于水中，加入盐酸5mL，用水稀释至1000mL。此溶液1mL含氧化钡1mg；④硫代硫酸钠标准溶液0.02mol/L称取5.0g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶于1000mL新煮沸的冷水中，为使溶液稳定，加入0.5～1mL三氯甲烷；⑤淀粉10g/L；⑥碘化钾固体(分析纯)。

吸取试液B 50mL(相当于0.2000g样品)置于250mL烧杯中，加水50mL，5%EDTA溶液5～10mL(视锶含量而定)，pH值=6.0乙酸—乙酸钠缓冲溶液15mL，盖上表皿，煮沸，加入10%重铬酸溶液5mL，放置电热板上微沸个保温2h，并放置过夜，用脱脂棉过滤，用pH值=6.0乙酸—乙酸钠缓冲液的冷洗液洗净烧杯及沉淀上的铬酸钡，然后用3%盐酸溶液溶解沉淀于原烧杯中并洗净铬酸根。加入2g碘化钾，搅匀溶解后用0.02mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1%淀粉溶液1mL，继续滴定至紫蓝色刚消失即为终点。取氧化钡标准溶液10.00mL 3份，按上述操作同时进行沉淀过滤、溶解和滴定，借此标定硫代硫酸钠对氧化钡的滴定度，计算样品中BaSO4的含量，见式(3)。

式中：V ——滴定试样所消耗硫代硫酸钠标准溶液体积(mL)；

V0——滴定空白溶液所消耗硫代硫酸钠标准溶液体积(mL)；

T ——硫代硫酸钠对BaO的滴定度(mg/mL)；

m ——分取试样中所含试样质量(mg)。

3 天青石含量计算

式中：m1——沉淀加空坩埚的质量(g)；

m2——空坩埚的质量(g)；

m ——分取试样中所含试样质量(g)；

V ——滴定试样所消耗硫代硫酸钠标准溶液体积(mL)；

V0——滴定空白溶液所消耗硫酸钠标准溶液体积(mL)；

T ——硫代硫酸钠对BaO的滴定度(mg/mL)。

4 结语

本方法测定天青石含量主要应用于共生矿物有重晶石(BaSO4)、菱锶矿(SrCO3)、方解石等的矿物，对含石膏的矿物本法不适用，如石膏含量低则可忽略不计，如含石膏多则需测定氧化钙及碳酸盐含量，确定石膏中硫酸盐含量，从硫酸盐总量中扣除，再计算硫酸锶含量。