石英砂中二氧化硅含量的準確測定

陳 紅 段園紅

(江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠 中心化驗室，江西 貴溪 335400)

前言

氟硅酸鉀法測定銅精礦中二氧化硅有其無可比擬的優(yōu)越性，但其測定范圍太窄為0.5%～32%，而石英砂中二氧化硅的含量范圍多為60%～95%，按照銅精礦中二氧化硅含量的測定方法無法準確測定石英砂中二氧化硅的含量。因此本文提出：減少稱取石英砂量，用6克氫氧化鉀作溶劑，改變酸化劑量，增大滴定標液濃度來準確測定石英砂中二氧化硅的含量。本文對樣品的稱取量、熔劑的加入量、酸化所用硝酸的量等逐一進行實驗，取得了較好的實驗結果。改進后的方法適用于二氧化硅含量在0.50%～98%的石英砂準確分析。測定結果穩(wěn)定性和準確性好。

1 實驗部分

除非另有說明，在分析實驗中所用的試劑均為分析純的試劑和蒸餾水或去離子水或相當純度的水。

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器：馬弗爐、電子天平(萬分之一)

1.1.2 試劑：

1.1.2.1 氫氧化鉀

1.1.2.2 氯化鉀

1.1.2.3 硝酸(ρ=1.42g/mL)

1.1.2.4 鹽酸(ρ=1.19g/mL)

1.1.2.5 鹽酸(1+1)

1.1.2.6 氟化鉀溶液(200/L)：稱取100g氟化鉀溶于300mL水中，加入100mL硝酸(濃)，用水稀釋至500mL，加入氯化鉀至飽和，混勻，30min后干過濾于塑料瓶中儲備。

1.1.2.7 洗滌液：稱取250g氯化鉀溶于3000mL水中，加入1000mL的乙醇，用水稀釋至5000mL，混勻。加入1mL酚酞乙醇溶液，用氫氧化鈉溶液中和至溶液呈微紅色。

1.1.2.8 氯化鉀-乙醇溶液：稱取5g氯化鉀溶于50ml水中，加入50ml乙醇，混勻。

1.1.2.9 酒石酸鉀鈉(10g/L)：稱取10g酒石酸鉀鈉溶于1L水中，煮沸后加入5滴酚酞乙醇溶液，用氫氧化鈉溶液中和至溶液呈微紅色。

1.1.2.10 氫氧化鈉標準滴定溶液(C=0.2mol/L)

1.2 樣品處理

根據二氧化硅的含量稱取石英砂試樣0.1～0.2g，精確至0.0001g，將試料置于預先加入2g氫氧化鉀的30mL鎳坩堝中，再加入4g氫氧化鉀，于低溫電爐上加熱。蒸發(fā)水分至流體狀并搖勻，移入700度馬弗爐中熔融20min，取出冷卻。將坩堝移入400mL塑料燒杯中，加入10ml熱水，蓋上表皿，待熔融物作用完畢后，將坩堝內的反應物倒入塑料燒杯中，沿著干鍋壁滴加數滴鹽酸(1.1.2.5)用熱水洗凈坩堝(總體積不超過25mL)，加入20mL硝酸酸化(1.1.2.3)，冷卻至室溫。加入6～8ml氟化鉀溶液(1.1.2.6)，5～6g氯化鉀(1.1.2.2)至飽和，振蕩3min-5min，靜置10min-20min，采用漏斗(塑料)，用中速濾紙過濾，用洗滌液洗滌塑料燒杯2-3次，洗滌沉淀，至中性，將濾紙及沉淀一同放入原塑料燒杯中，加入10mL氯化鉀-乙醇溶液(1.1.2.8)，滴加1mL酚酞乙醇溶液，搗碎濾紙，用氫氧化鈉溶液(1.1.2.10)中和大部分游離酸，再加入150mL煮沸的酒石酸鉀鈉溶液，趁熱用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至剛好出現粉紅色為終點。

2 結果與討論

2.1 影響石英砂中二氧化硅分析結果因素分析

以含85.06%的二氧化硅樣品為實驗樣，分別實驗稱樣量、熔劑加入量、酸化時硝酸的加入量、標液的濃度對二氧化硅分析結果影響見表1-表4。

2.1.1 稱樣量試驗

分別稱取2杯0.1～g、2杯0.15～g、2杯0.2～g試樣，按照樣品分析流程用0.2000mol/mL氫氧化鈉標準滴定溶液滴定進行試驗，其它試驗條件不變，查看樣品熔融情況對分析結果的影響，具體結果情況見表1：

表1 稱樣量試驗分析結果

從表1數據中可以得出，稱樣量在0.2g時樣品熔融效果不好，所以將稱樣量從0.2g減至0.10～0.15g，樣品清亮完全熔融，減少了分析誤差，結果更加準確。

2.1.2 熔劑加入量及加入方式的試驗

稱取多杯樣品分別加入不同量的氫氧化鉀及過氧化鈉熔劑進行試驗，其它條件不變，(稱取樣品之前先向坩堝底部加入2克氫氧化鉀)具體結果情況見表2：

表2 加入不同樣及不同量熔劑分析結果

從表2數據中可以得出，加入2克氫氧化鉀和2克過氧化鈉熔劑時酸化過程有渾濁，樣品熔融不完全，測得的二氧化硅的含量稍微偏低，其它三組樣品酸化后清亮，熔融完全測得的二氧化硅的含量相接近，但是熔劑過氧化鈉易與空氣中的二氧化碳和水易反應變質，不易儲存，所以最終選用熔劑量為5克氫氧化鉀，不但結果準確而且節(jié)約了試劑。

2.1.3 酸化時硝酸的加入量試驗

選取三個不同含量段的樣品，分別稱取多杯樣品酸化時分別加入不同量的硝酸進行試驗，其它條件不變，具體結果情況見表3：

表3 加入不同量的硝酸對測定結果的影響

從表3數據中得出，不同含量段的石英砂樣品，所需硝酸酸化的量也是不同的。二氧化硅含量為65%樣品，硝酸加入量在低于16mL時測得的二氧化硅的含量有明顯遞減，硝酸加入量大于16mL時二氧化硅的測定值穩(wěn)定在65.75%左右，依次觀察含量為84%的樣品，硝酸加入量大于18mL時二氧化硅的測定值穩(wěn)定在85.06%左右，含量為95%的樣品，硝酸加入量大于20mL時二氧化硅的測定值穩(wěn)定在95.60%左右，從節(jié)約試劑的角度考慮，本實驗確定三個樣品硝酸的加入量分別為16mL、18mL、20mL。

2.1.4 改變氫氧化鈉標準滴定溶液濃度試驗

原方法中氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度為0.1mol/mL，測定的二氧化硅含量的上限為32%，而石英砂中二氧化硅的含量范圍多為60%～95%，不能滿足石英砂中二氧化硅的測定要求。本實驗中對于不同含量段石英砂樣品采用改變稱樣量和增大氫氧化鈉標準溶液的濃度分析石英砂中二氧化硅效果理想。

稱取5杯石英砂樣品為實驗樣品，其它試驗條件不變，分別用不同濃度的氫氧化鈉標準滴定溶液滴定試驗樣品分析結果對比見表4。

表4 不同濃度的氫氧化鈉標準滴定溶液對測定結果的影響

從表4數據中得出，用0.1mol/mL的氫氧化鈉滴定不同稱樣量、不同含量段樣品的體積均超過滴定管的最大體積50ml，兩次讀數誤差較大，對滴定結果有影響，而用0.2mol/mL的氫氧化鈉標準滴定溶液消耗的氫氧化鈉的體積均低于50mL，所以將氫氧化鈉標準溶液改為0.2mol/mL檢測樣品準確度較高。

2.2 準確度試驗

以二氧化硅含量為89.59%和62.93%的兩個石英砂標準樣品為實驗樣品，分別稱取6杯，按照改進后的分析方法進行準確度試驗。具體數據見表5。

表5 二個石英砂標準樣品的測定結果與標準值對照

從表5數據中得出，兩個石英砂標準樣品6次的測定結果標準偏差均小于0.1%，平均值與標準值的絕對差值不超過重復性限。與標準值吻合較好，說明該方法準確度試驗滿足石英砂日常分析要求。

2.3 精密度試驗

以二氧化硅含量為75.10%和92.50%的兩個石英砂樣品為實驗樣品，分別稱取9杯，按照改進后的分析方法進行精密度試驗。具體數據見表6。

表6 精密度實驗結果

從表6數據中得出，改進后的分析方法測定結果兩個樣品9次的測定結果標準偏差均小于0.1%，重現性較好，滿足日常化學分析中二氧化硅的分析要求。

3 結論

經過試驗和實際應用，將原國標法《氟硅酸鉀法測定銅精礦中二氧化硅》方法進行了減少稱取石英砂量，用6克氫氧化鉀作溶劑，改變酸化劑量，增大滴定標液濃度來準確測定石英砂中二氧化硅的含量的改進，改進前此方法測定范圍窄，僅為0.50%～32%，測定石英砂樣品結果不穩(wěn)定，誤差大。改進后的方法能準確測定含量范圍為0.50%～95%的石英砂中二氧化硅樣品，測定結果準確、可靠，且能滿足石英砂中二氧化硅的日常檢測分析要求。