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上海光谱 | 分光光度法对白云石中SiO2-CaO-MgO的系统分析
点击次数:912 发布时间:2019-06-17


采用过氧化钠为熔剂,在铁坩埚内进行快速熔融,对白云石中二氧化硅、氧化钙、氧化镁进行系统分析。与原标准方法相比,本方法具有操作简单、准确性好、分析速度快、分析成本低、测定范围宽等特点。

白云石作为高炉冶炼中常用的碱性熔剂,是一种典型的碳酸盐矿物,其主要成分为碳酸钙、碳酸镁及少量的二氧化硅杂质,通常以该三项为主进行简项分析。标准的碳酸钠熔融法系统分析,由于使用铂坩埚,使分析成本提高,对日常管理提出了更高的要求。近年来发展起来的X荧光分析,实现了白云石试样分析的仪器化,但因其设备昂贵,对标样依赖性强,使分析成本大大提高,同时需预先进行试样的灼减测定,影响了其分析速度,使其应用受到一定的局限。为此,在大量分析实践的基础上,实验采用过氧化钠快速熔融法,测定白云石中二氧化硅、氧化钙、氧化镁。由于采用廉价的铁坩埚,使本法具有快速、准确、设备要求简单、分析成本低的特点,全部分析可控制在0.5h内完成,特别适用于小型工厂实验室的日常分析。

 

 

实验准备

仪器试剂:箱式高温炉、723型分光光度计、铁坩埚(预先经钝化处理)、过氧化钠(固体)
实验方法:称样量称取白云石标样(或不同二氧化硅含量的石灰石标样)3~4个,各0.2500g。


碱熔融:  以过氧化钠为熔剂,以铁坩埚为载体,于900℃高温炉中熔融1~2min。坩埚应预先钝化处理,熔剂的加入量控制在试样量的8~10倍。


酸溶解:  经熔融后的试样全部转化为高价态,可直接以热水浸取,并以盐酸溶解盐类,冷却至室温后,以水定容于250mL容量瓶中。此母液供测定SiO2-CaO-MgO。


二氧化硅的测定:移取适量母液(2mL)于干燥的100mL三角瓶中,加入水15mL,钼酸铵溶液(5%)5mL,于沸水浴中加热30s,使完全生成硅钼杂多酸,流水冷却至室温,加入草-硫混酸(含草酸、硫酸各2.5%)20mL,摇匀,立即加入硫酸亚铁铵溶液(6%)5mL,摇匀比色。


氧化钙的测定移取母液25mL于500mL三角瓶中,加水50mL,加三乙醇胺溶液(1+2)10mL掩蔽铁、铝,以20%氢氧化钠调节溶液pH值大于12,加钙指示剂少许,以0.05mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为纯兰色为终点。


氧化镁的测定 移取母液25mL于500mL三角瓶中,加水50mL,加三乙醇胺溶液(1+2)10mL掩蔽铁、铝,加氨水(ρ为0.90g/L)10mL,铜试剂(1%)1mL,加酸性铬蓝K-萘酚绿B为指示剂少许,以0.05mol/L EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为亮绿色为终点。所测结果为钙镁合量,减去氧化钙的含量,即为氧化镁的含量。

样品分析:
称取0.2500g试样于干燥的铁坩埚中,加固体过氧化钠2g,混匀,置于900℃高温炉 中熔融完全(约1~2min),取出冷却,以100mL热水浸出熔块,并洗净坩埚,加入20mL盐酸(ρ为1.19g/L),搅拌溶解盐类,冷却至室温后,以水定容于250mL容量瓶中。此母液供测定SiO2-CaO-MgO。以下同实验方法。

 

 结果与讨论

试样分解
熔剂的选择:过氧化钠是强氧化性的碱性熔剂,在600~700℃即可熔融。由于过氧化 钠熔块极易被水浸出,无需加热或酸处理,从而减少了所用铁坩埚的基体元素铁的引入,且操作简单,大大减少了熔融和试样溶解的时间,提高了分析速度。同时,过氧化钠的强氧化性使大量元素氧化成高价态,这对于硅氧化成正硅酸,以进行光度法测定二氧化硅有利。母液的酸度应严格控制,其对于二氧化硅的测定影响较大。


基体效应等干扰的消除
实验表明,铁(Ⅲ)的存在,对于硅钼蓝的形成和稳定有利。铁(Ⅲ)的引入能与草酸络合生成浅黄色 [Fe(C2O4)3]3-,溶解钼酸铁,同时,由于Fe3+的有效浓度大大降低,使Fe3+/Fe2+电对的电极电位降低,又相对提高了Fe2+的还原能力,故显色液中相当数量铁(Ⅲ)的存在对二氧化硅的测定有利。 干扰离子铁(Ⅲ)、铝(Ⅲ)的存在,在测定氧化钙、氧化镁时产生干扰,对于指示剂具有封闭作用,可采用三乙醇胺加以掩蔽。实验表明,三乙醇胺(1+2)10mL,可很好的掩蔽铁(Ⅲ)、铝(Ⅲ)离子的干扰,滴定终点颜色变化敏锐。

显色条件的选择
采用沸水浴30s显色完全快速,较之常温静置显色更具广泛的适应性,并有利于显色条件控制的一致性。

数据处理
二氧化硅的分析数据处理采用同品种、不同二氧化硅含量的标样同法绘制工作曲线,并由工作曲线上查得二氧化硅的含量。 氧化钙、氧化镁的分析数据处理由于坩埚元素铁的大量存在,不提倡采用EDTA标准溶液的理论浓度进行计算。实验表明,采用同品种、不同含量的白云石标样来标定EDTA,进而计算氧化钙和氧化镁的含量的方法准确性好。

 精密度和准确度考核

分析结果:
样品分析结果的精密度和准确度考核结果见表1。注:所选用标样为YSB C 28704-93 石灰石4#

 

由P为0.95、f为9,查表得t0.05,9为2.26。而实际析测定中测得的t值均小于2.26,故采用本法测定值与标准值不存在显著性差异。由此可见,本法精密性和准确性良好,未产生系统误差。本方法以廉价的铁坩埚熔融试样,避免了铂坩埚的使用,降低了分析成本;以过氧化钠取代碳酸钠进行试样的熔融大大提高了分析速度,简化了分析手续,而其分析结果的准确性、重现性、稳定性均可满足日常分析的要求.

 

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