硅酸盐分析学习教案

1、会计学1硅酸盐分析硅酸盐分析(fnx)第一页，共34页。 6.1 概概 述述 一、硅酸盐及硅酸盐制品一、硅酸盐及硅酸盐制品(zhpn)1、硅酸盐、硅酸盐 硅酸盐就是硅酸的盐类，是由二氧化硅硅酸盐就是硅酸的盐类，是由二氧化硅(r yng hu gu)和金属氧化物所形成的盐类。和金属氧化物所形成的盐类。第1页/共33页第二页，共34页。分开分开(fn ki)写清晰写清晰分子式：分子式：第2页/共33页第三页，共34页。 以硅酸盐矿物的主要原料以硅酸盐矿物的主要原料(yunlio)，经高温，经高温处理，可生产出硅酸盐制品。处理，可生产出硅酸盐制品。 制品制品(zhpn)：水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等

2、非金属：水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等非金属 本课程实验主要做水泥原材料成品半成品本课程实验主要做水泥原材料成品半成品的分析。的分析。 第3页/共33页第四页，共34页。 水泥通常水泥通常(tngchng)(tngchng)要有几种原料要有几种原料配成配成 原料(yunlio)一般用： 石灰石：含CaCO3高，引入水泥(shun)CaO 粘粘 土土：含：含SiO2高并且有一定量的高并且有一定量的Fe2O3、 Al2O3，引入水泥，引入水泥SiO2，Al2O3，Fe2O3 铁矿石铁矿石：粘土含：粘土含铁量铁量不够时用之不够时用之 砂砂 岩岩：粘土含：粘土含SiO2不够时用之不够时用之 矾矾 土土：

3、粘土含：粘土含Al2O3不够时用之不够时用之第4页/共33页第五页，共34页。水泥生料水泥生料 水泥原料水泥原料(yunlio)按一定比例配料，粉磨而成。按一定比例配料，粉磨而成。即水泥未烧前。即水泥未烧前。生产生产(shngchn)过程过程原料 适当比例配料 粉磨生料预热 1450 oC 煅烧 硅酸盐分析熟料 配以石膏及石膏粉磨水泥熟料矿物熟料矿物(kungw)组成及作用（见硅酸盐工艺）组成及作用（见硅酸盐工艺）水泥中混合材料水泥中混合材料 石膏石膏CaSO4 2 H2O 用作缓凝剂用作缓凝剂 SO3分析测定由其引入分析测定由其引入第5页/共33页第六页，共34页。硅酸盐分析的特点硅酸盐分析

4、的特点(tdin)(tdin)和方法和方法 1. 分析分析(fnx)项目：项目： SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO、FeO、P2O5、烧失量，水泥分析还有烧失量，水泥分析还有SO3、f-CaO，玻璃分，玻璃分析还有析还有B2O3、在特殊情况下，也要求测定其、在特殊情况下，也要求测定其它它(qt)元素。元素。第6页/共33页第七页，共34页。 前五个组分前五个组分(zfn)Fe、Al、Ca、Mg、Si为为常规分析项目。常规分析项目。重述：重述： 硅酸盐分析就是检验原料、生料硅酸盐分析就是检验原料、生料(shnglio)(shnglio)、熟料中

5、含氧化物成分符合要求。、熟料中含氧化物成分符合要求。 第7页/共33页第八页，共34页。2. 方方 法法 a. 重量重量(zhngling)分析法（准、费时），分析法（准、费时），用于分析用于分析SiO2、SO3、烧失量、烧失量 b. 容量分析法（络合滴定法，分析容量分析法（络合滴定法，分析CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、TiO2 快、简单快、简单(jindn)，有一定准确度），有一定准确度） c. 仪器分析法：分光光度法仪器分析法：分光光度法 微量微量Fe2O3、TiO2 火焰火焰(huyn)光度法光度法 K2O、Na2O 原子吸收光度法原子吸收光度法 K2O、Na2O第8页/共33

6、页第九页，共34页。3.准确度要求准确度要求(yoqi)：决定于生产的要求：决定于生产的要求(yoqi) a. 标准标准(biozhn)分析法分析法 用于原料、产品的化学组成分析用于原料、产品的化学组成分析 工艺计算工艺计算 型号买卖价格，依据型号买卖价格，依据 准确度高准确度高 b. 快速分析法快速分析法 控制控制(kngzh)过程的分析过程的分析 快速、降低准确度快速、降低准确度第9页/共33页第十页，共34页。4. 一般一般(ybn)规定规定 a. 所用所用(su yn)的水均为蒸馏水或去离子水的水均为蒸馏水或去离子水 b. 试剂试剂(shj)均用分析纯（标定应为基准物）如均用分析纯（标

7、定应为基准物）如 ARGREDTANaOH KOHHClHNO3 K2CO3Na2CO3CaCO3(标标EDTA)c. 除指明（除指明（f-CaO测定），溶剂为水。测定），溶剂为水。d. 腐蚀性物品，在通风橱中操作腐蚀性物品，在通风橱中操作第10页/共33页第十一页，共34页。四、学习四、学习(xux)方法方法本课程是在学过分析化学化学分析主要理论和操本课程是在学过分析化学化学分析主要理论和操作技能的基础作技能的基础(jch)上开设的。上开设的。 不同之处：从单项分析的基础不同之处：从单项分析的基础(jch)上转入上转入系统分析。系统分析。 第11页/共33页第十二页，共34页。6.2 6.2

8、 硅酸盐试样硅酸盐试样(sh yn(sh yn) )的分解的分解试样试样(sh yn)的分析过程：的分析过程：采样制样溶样（熔样）测定 分解方法选择干扰元素的清除报结果为使结果准确必须控制为使结果准确必须控制(kngzh)好每一步好每一步 本节中掌握些什么内容？本节中掌握些什么内容？试样的分解方法选择的依据（为什么）？试样的分解方法选择的依据（为什么）？ 第12页/共33页第十三页，共34页。 并结合我们要做的各类试样，如水泥熟料、并结合我们要做的各类试样，如水泥熟料、生料、粘土等的溶样（熔样）方法选择什么样的生料、粘土等的溶样（熔样）方法选择什么样的器皿或坩埚器皿或坩埚(gngu)证明道理，

9、方法。证明道理，方法。 什么熔剂什么熔剂(rngj)(rngj)使用什么坩埚，什么熔使用什么坩埚，什么熔剂剂(rngj)(rngj)使用什么器皿？使用什么器皿？第13页/共33页第十四页，共34页。一、概述一、概述(i sh)1. 试样分解试样分解(fnji)的目的的目的 固体试样转变成试样溶液（即试样 ）转试液2. 试样试样(sh yn)的分解要求的分解要求（1）完全简单快速）完全简单快速（2）分解无损失）分解无损失（3）无干扰引入）无干扰引入 硅酸盐分析过程中遇到的样品，绝大多数为固硅酸盐分析过程中遇到的样品，绝大多数为固体试样。体试样。 第14页/共33页第十五页，共34页。3. 试样试

10、样(sh yn)分解的原理：分解的原理：理论依据理论依据2SiOCa,Mg,K,Na大理石，石灰石比值小，金属碱性氧化物大，易被酸溶 水泥熟料碱性矿渣碱性金属氧化物生料、粘土（的）比值大，金属碱性氧化物小，易被碱分解铁矿石第15页/共33页第十六页，共34页。4. 试样的分解试样的分解(fnji)方法方法试样试样(sh yn)的分解方法的分解方法溶解溶解(rngji)法法半熔法半熔法熔融法熔融法水溶，酸溶，其它溶剂水溶，酸溶，其它溶剂酸熔酸熔 碱熔碱熔 K2S2O7 2322223247K COKOHNa OLiBONa CONaOHNa B O，2323K CONa CO，第16页/共33页

11、第十七页，共34页。二、酸溶解二、酸溶解(rngji)法法1、依据、依据(yj)SiO2碱金属氧化物碱金属氧化物比值越小，碱性比值越小，碱性(jin xn)越强，越易被酸溶解越强，越易被酸溶解 例例石灰石石灰石：主成分主成分CaO ( 45 53% )多数酸溶即可多数酸溶即可（SiO2为为0.2 10 %，含硅高需用碱熔），含硅高需用碱熔）粘土粘土：主成分主成分 Al2O3 2 SiO2 ，Si含量高，必须熔融法含量高，必须熔融法 5 % 65%第17页/共33页第十八页，共34页。 另外，混合材料，不仅从组成判断，还应从另外，混合材料，不仅从组成判断，还应从(yn cn)每个组分是否都能被酸

12、溶解来判断。每个组分是否都能被酸溶解来判断。就可用就可用HCl-HNO3溶解溶解(rngji)。例：例：生料生料(shnglio)：由石灰石、粘土、铁矿石按一定比例配合（混合），由石灰石、粘土、铁矿石按一定比例配合（混合），SiO2 %: 12 % CaO %: 40 %以上，以上，酸溶酸溶？因为酸溶可溶石灰石，部分铁矿石，粘土不溶，因为酸溶可溶石灰石，部分铁矿石，粘土不溶，这样制成的试液不能与生料的主成分一致（生料性质上不是均匀体）。这样制成的试液不能与生料的主成分一致（生料性质上不是均匀体）。熟料：熟料：SiO2 %: 19-24 % CaO %: 60-66 %， 一是符合比值要求，二是

13、它是一种新的硅一是符合比值要求，二是它是一种新的硅酸盐（石灰石、粘土、生料、熟料），而不单酸盐（石灰石、粘土、生料、熟料），而不单是石灰石、粘土、铁矿石的组合。是石灰石、粘土、铁矿石的组合。第18页/共33页第十九页，共34页。2、硅酸盐分析、硅酸盐分析(fnx)中所用的酸中所用的酸HCl，HNO3，H2SO4，H3PO4，HF等。等。（1）HCl 系统分析中系统分析中HCl是良好是良好(lingho)的溶剂的溶剂（2）HNO3、H2SO4、H3PO4 在系统分析中很少用在系统分析中很少用HNO3、H2SO4溶样溶样在单项测定在单项测定(cdng)中中HNO3、H2SO4、H3PO4广泛应用广

14、泛应用（3）HF及及HF- H2SO4、HF-HClO4混酸混酸应在铂金（铂应在铂金（铂Pt，不是，不是Pt-Au）器皿或塑料器皿，不能用玻璃器皿）器皿或塑料器皿，不能用玻璃器皿第19页/共33页第二十页，共34页。 利用熔剂，借助高温熔融或半融的方法，增加利用熔剂，借助高温熔融或半融的方法，增加碱金属氧化物的比值，使本来碱金属氧化物的比值，使本来(bnli)不能被酸直不能被酸直接分解的试样能被酸分解。接分解的试样能被酸分解。熔融熔融(rngrng)或本熔的目的或本熔的目的2S iOC a,M g,K ,N a碱 性 金 属 氧 化 物（的 ）三、熔融三、熔融(rngrng)法（法（P24）第

15、20页/共33页第二十一页，共34页。 将试样与熔剂混合在高温下加以将试样与熔剂混合在高温下加以(jiy)熔融，使欲测组分变为可溶于水或酸中的化合物（熔融，使欲测组分变为可溶于水或酸中的化合物（K、Na盐、硫酸盐、氯化物）盐、硫酸盐、氯化物） 什么(shn me)是熔融法？（干法） 碱熔法：用碱性溶剂碱熔法：用碱性溶剂(rngj)，熔酸性试样，如，熔酸性试样，如Na2CO3 酸熔法：用酸性溶剂酸熔法：用酸性溶剂(rngj)，熔碱性试样，如，熔碱性试样，如K2S2O7 熔融法分类：熔融法分类：熔剂：熔剂： 碱金属的化合物：碱金属的化合物：Na2CO3，K2CO3，NaOH，KOH，Na2O2，K

16、2S2O7 选择熔剂时应根据分析样品的组分和各组分间的相选择熔剂时应根据分析样品的组分和各组分间的相对含量，分析的要求等多种条件考虑。对含量，分析的要求等多种条件考虑。 第21页/共33页第二十二页，共34页。器皿器皿(qmn)： 优点优点(yudin)： 需大量熔剂（需大量熔剂（6-12倍样重）倍样重） 带入熔剂本身离子及其它杂质带入熔剂本身离子及其它杂质 对坩埚材料腐蚀，并玷污对坩埚材料腐蚀，并玷污(dinw)试液。试液。有：瓷、石英坩埚，铁、镍、银、铂金、黄金坩埚有：瓷、石英坩埚，铁、镍、银、铂金、黄金坩埚坩埚（灼烧、熔融、烧结试样）坩埚（灼烧、熔融、烧结试样）温度高于湿法，分解能力强温

17、度高于湿法，分解能力强 缺点：缺点：第22页/共33页第二十三页，共34页。 无水无水Na2CO3是分解硅酸盐样品是分解硅酸盐样品(yngpn)及其它矿及其它矿石最常用的的熔剂之一。石最常用的的熔剂之一。 熔样温度熔样温度(wnd) 950 1000 C 熔融时间熔融时间 30 40min 熔剂用量熔剂用量 6 8倍（为试样的）倍（为试样的） 1、Na2CO3（或（或K2CO3）作熔剂）作熔剂(rngj)，铂金坩埚熔，铂金坩埚熔样样（1）方法简介）方法简介Na2CO3 mp = 851 C铂金铂金坩埚熔融坩埚熔融通常：通常：难熔难熔 8 10倍倍 时间可长些时间可长些第23页/共33页第二十四

18、页，共34页。2、以、以NaOH（KOH）作熔剂）作熔剂(rngj)，银坩，银坩埚熔样埚熔样NaOH 碱性碱性(jin xn) NaOH 318 CKOH （强碱性（强碱性(jin xn)） KOH 380 C 适用适用(shyng)样品样品硅少的更可以铁矿石、石灰石（1）方法简介）方法简介熔剂熔剂 一般为试样的一般为试样的10 20倍量倍量 熔融温度熔融温度 650 C左右左右 熔融时间熔融时间 20 40 min硅含量高的，如水泥生料、粘土、硅含量高的，如水泥生料、粘土、 对铝含量高的样品往往分解不完全对铝含量高的样品往往分解不完全银、镍、铁坩埚银、镍、铁坩埚 器皿：器皿：第24页/共33

19、页第二十五页，共34页。3、K2S2O7作熔剂作熔剂(rngj)，铂金坩埚熔样，铂金坩埚熔样用用 量：量： 8 10倍试样量，倍试样量， 难熔可达难熔可达20倍倍熔融熔融(rngrng)温度：温度： 450 C器器 皿：皿： 铂金或瓷坩埚中铂金或瓷坩埚中（1）方法）方法(fngf)K2S2O7酸性熔剂，酸性熔剂，mp 420 C，所以适用于金属氧化物如磷铁矿、刚玉、钛渣等，对酸性矿物作，所以适用于金属氧化物如磷铁矿、刚玉、钛渣等，对酸性矿物作用很小，一般硅酸盐很少用它，测某些组分时用。用很小，一般硅酸盐很少用它，测某些组分时用。第25页/共33页第二十六页，共34页。熔融熔融(rngrng)温

20、度温度600 700 C，熔融，熔融(rngrng)时间时间5 10分钟，不宜过长分钟，不宜过长4. Na2O2作熔剂作熔剂(rngj)，Ag、Ni、Fe坩埚熔样坩埚熔样强碱性和强氧化强碱性和强氧化(ynghu)性熔剂性熔剂铁的氧化物、钛矿石、铬矿的分解。铁的氧化物、钛矿石、铬矿的分解。尤其尤其Cr、S、P、V、W、Mo等的测定。等的测定。熔剂性质熔剂性质适用样品适用样品熔样条件熔样条件第26页/共33页第二十七页，共34页。 半熔法是指熔融物呈烧结状态半熔法是指熔融物呈烧结状态(zhungti)(zhungti)的一种熔融的一种熔融方法。方法。 四、半熔法（烧结四、半熔法（烧结(shoji)

21、法）法）P27将试样与熔剂混合将试样与熔剂混合(hnh)，在低于熔点（熔剂和样品这一混合，在低于熔点（熔剂和样品这一混合(hnh)物之物之mp）温度）温度下，让两者发生反应，至熔结（半熔物收缩成整块）而不是全熔。下，让两者发生反应，至熔结（半熔物收缩成整块）而不是全熔。 以以Na2CO3为熔剂，铂金坩埚半熔法熔样。为熔剂，铂金坩埚半熔法熔样。 熔剂：熔剂：Na2CO3，铂金坩埚，铂金坩埚 用量：用量：0.6 1倍试剂量倍试剂量 温度：温度：950 C 时间：时间： 3-5min1、方法、方法第27页/共33页第二十八页，共34页。小结小结(xioji)：熔剂熔剂(rngj)与器皿的与器皿的选择

22、选择 一、选择方法一、选择方法 1、完全、完全 在较短时间内分解完全在较短时间内分解完全 2、无损失，无干扰、无损失，无干扰(gnro)引入引入 3、根据组成特性选熔、溶剂、根据组成特性选熔、溶剂分解方法与测定方法相适应（具体问题时再细讲）分解方法与测定方法相适应（具体问题时再细讲）如水泥熟料如水泥熟料CaO 60 %，可溶于酸，所以不选熔融法，可溶于酸，所以不选熔融法第28页/共33页第二十九页，共34页。二、选择二、选择(xunz)器皿器皿表表1 根据分解方法根据分解方法(fngf)选合适的器皿选合适的器皿溶剂溶剂名称名称坩埚材料坩埚材料铂铂镍镍铁铁银银石英石英瓷瓷NaNa2 2COCO3

23、 3K K2 2COCO3 3+ + + +- -Ag mpAg mp低低- - -石墨作石墨作垫层可垫层可NaOHNaOHKOHKOH- -碱性强碱性强腐蚀大腐蚀大+ + + +- - -K K2 2S S2 2O O7 7KHSOKHSO4 4+ +- - - -+ + +NaNa2 2O O2 2+ + + +- - -第29页/共33页第三十页，共34页。1、从酸碱性分析、从酸碱性分析(fnx)： Ag mp 960.5 C Na2CO3 851 C Na2CO3在在950 1000 C使用时造成使用时造成Ag坩埚变形坩埚变形(bin xng)熔化熔化规律规律(gul)：酸性熔剂不能用酸性熔剂不能用Ag、Fe、Ni，碱性熔剂不能用石英、瓷，强碱性及强碱强氧化性不适用，