摘 要：隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，各種礦業(yè)中的豐富資源不斷的發(fā)掘開(kāi)采，提高了人們的物質(zhì)文化生活。二氧化硅在工業(yè)中有很廣泛的應(yīng)用于耐火磚，石英玻璃，制備硅酸鹽水泥，陶瓷等諸多行業(yè)，與我們生活都息息相關(guān)。所以對(duì)于粘土礦中SIO2的提取、檢測(cè)技術(shù)不斷的探索完善，對(duì)于提高粘土礦中有效硅含量的測(cè)定方法，了解對(duì)結(jié)果的影響對(duì)有效使用有很重要的意義。

關(guān)鍵詞：粘土礦；二氧化硅；測(cè)定方法；影響

二氧化硅在粘土中含量非常多，而且粘土顆粒非常細(xì)小，它由多種水合硅酸鹽、氧化鋁、堿金屬氧化物以及堿金屬氧化物組成，還含有石英、硫酸鹽，碳酸鹽等等。而且二氧化硅在開(kāi)采過(guò)程中的提取工作和對(duì)其檢測(cè)工作施行起來(lái)都是很不容易的，同時(shí)還因?yàn)殚_(kāi)采過(guò)程中機(jī)械在工作時(shí)所產(chǎn)生的摩擦，切割，振動(dòng)等工作，都會(huì)產(chǎn)生各種各樣的顆粒。這些游離狀態(tài)下的二氧化硅顆粒都是難溶性的物質(zhì)，不易吸收和排出，如果一旦進(jìn)入人的體內(nèi)并且沉積下來(lái)，就會(huì)引起肺纖維化，肺纖維化是引起矽肺的主要原因，對(duì)人體危害非常大。所以我們?cè)谌粘９ぷ鲿r(shí)不但要對(duì)礦石中的二氧化硅進(jìn)行檢測(cè)，更要檢測(cè)空氣中這些游離的二氧化硅，為人們的健康著想。

在選擇SIO2礦石時(shí)如果礦石含量不夠，含有一些雜質(zhì)，例如長(zhǎng)石，赤鐵礦，褐鐵礦等，我們還需要通過(guò)一些 其他方法盡量去除雜質(zhì)，對(duì)原礦進(jìn)行提純，例如粗碎、手選、細(xì)碎、磁選、浮選、冷熱酸浸泡、洗滌、脫水，干燥等等提純步驟。已獲得想要的SIO2的標(biāo)準(zhǔn)量礦。之后再將去除雜志之后得到的標(biāo)準(zhǔn)含量的二氧化硅運(yùn)用多種方法進(jìn)行檢測(cè)，常用有重量法，容量法，揮發(fā)法等等，在檢測(cè)時(shí)不是只能夠單一的用到一種方法，也可以選擇多種方法進(jìn)行檢測(cè)。下面我們根據(jù)對(duì)文獻(xiàn)查閱以及平時(shí)的積累，對(duì)幾種方法時(shí)間、準(zhǔn)確性和過(guò)程的影響因素等幾方面對(duì)測(cè)量SIO2的多種方法所得結(jié)果準(zhǔn)確性進(jìn)行探討比較。

下面分別從幾種方法（揮發(fā)法、重量法、容量法、比色法）的樣品含量、耗時(shí)長(zhǎng)短、操作過(guò)程中的一些因素對(duì)結(jié)果造成的影響。

1 揮發(fā)法

樣品含量準(zhǔn)確性分析：因?yàn)閾]發(fā)法是利用揮發(fā)水分的質(zhì)量差測(cè)量SIO2含量，所以當(dāng)SIO2的含量在98%以下的時(shí)候，我們不能采用揮發(fā)法測(cè)量SIO2的含量，會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。

時(shí)間分析：揮發(fā)法需要很長(zhǎng)的操作時(shí)間，需要把試樣在一定溫度下，互相溶解，再在高溫爐中反復(fù)灼燒至重量不在發(fā)生變化，之后代入公式進(jìn)行測(cè)量。

操作過(guò)程中存在的影響因素的分析：在規(guī)定溫度下，用H2SO4和HF去除雜質(zhì)，一定保證雜質(zhì)去除干凈無(wú)殘留。同時(shí)避免殘留的算過(guò)多。

具體測(cè)定步驟如下：

首先用鉑坩堝測(cè)量出一定的二氧化硅，然后加入一定量的水濕潤(rùn)二氧化硅。隨后加入指示劑：5-6滴H2SO4和6-7mL的HF。把裝有試樣的坩堝放在電爐上恒溫加熱，等到烘焙的試樣烘干之后，將鉑坩堝從火上取下，冷卻，之后再往鉑坩堝內(nèi)加入2-3滴H2SO4及3-4mLHF指示劑，升高溫度讓試樣揮發(fā)干凈，生成SO3氣體，當(dāng)SO3的白煙完全蒸發(fā)。將坩堝放入1000℃的高溫爐中灼燒半小時(shí)后，取出放在干燥器中冷至室溫，稱其重。反復(fù)灼燒幾次，直至重量不在發(fā)生變化，說(shuō)明水分完全蒸發(fā)。所得試樣為完全干燥的SIO2試樣。另外可做一組空白試驗(yàn)，然后稱得數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算：

式中：G1=測(cè)定燒失量后試樣與坩堝重，單位為g；

G2=氫氟酸處理后殘?jiān)c坩堝重，單位為g；

G0=試樣量，單位為g。

2 重量法

樣品含量準(zhǔn)確性分析：重量法最為明顯的優(yōu)勢(shì)是準(zhǔn)確度比較高，可以保證各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性。但是應(yīng)用重量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于其對(duì)于螢石CaF2等含氟量較大的特殊樣品具有一定的反應(yīng)作用，可能導(dǎo)致試樣中的硅與氟進(jìn)行反應(yīng)，最終生成可揮發(fā)的SiF4。

時(shí)間分析：與揮發(fā)法相比，重量法的實(shí)驗(yàn)過(guò)程較為復(fù)雜，步驟也相對(duì)繁瑣。例如：在應(yīng)用重量法時(shí)，需要經(jīng)過(guò)熔融、蒸發(fā)、灼燒、凝聚、溶解、過(guò)濾、分離等過(guò)程，需要消耗非常長(zhǎng)的時(shí)間。

操作過(guò)程中存在的影響因素的分析：在應(yīng)用重量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響因素相對(duì)較少，但是實(shí)驗(yàn)全過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間較多，操作者必須謹(jǐn)慎操作方可得到準(zhǔn)確結(jié)果。

首先當(dāng)試樣可溶于酸時(shí)，可直接用酸分解。當(dāng)試樣不能被酸分解時(shí)，加入碳酸鈉溶劑，在用鉑坩鍋在高溫爐中熔融或燒結(jié)之后酸化成溶液。再將酸化后的溶液在電爐上用蒸發(fā)器皿蒸發(fā)至干，然后加酸煮沸，并置于水浴鍋上在溫度60-70℃的范圍內(nèi)，加人動(dòng)物膠，使硅酸凝聚，然后加水溶解形成可溶性鹽類，過(guò)濾分離出硅酸沉淀物。將沉淀物放入瓷坩堝內(nèi)放到電爐上灰化，最后在高溫爐中950℃灼燒至恒重。冷卻至室溫，稱重，即得到SIO2的含量。

式中：M1=試料中二氧化硅的質(zhì)量，單位為g；

M2=空白試樣中二氧化硅的質(zhì)量，單位為g；

M0=試樣量，單位為g。

3 容量法

準(zhǔn)確性的分析：只要能夠熟練掌握容量法操作細(xì)節(jié)和試驗(yàn)過(guò)程，完全按照正確方法操作，檢測(cè)結(jié)果一定會(huì)非常準(zhǔn)確。

在用酸溶解礦石樣品時(shí)，如果當(dāng)中含有鈦或者重晶石過(guò)多就會(huì)生產(chǎn)大量沉淀，影響硅酸重量測(cè)量的準(zhǔn)確性。這些情況下，需要用必須容量法測(cè)量SIO2的含量。

時(shí)間分析：使用容量法，精度條件要求非常高，只要求操作者必須熟練掌握測(cè)量方法，能熟練運(yùn)用一些方法，盡量避免過(guò)多影響因素導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。只要方法正確，結(jié)果準(zhǔn)確，消耗時(shí)間非常少。

操作過(guò)程中存在的影響因素的分析：由于溫度等條件的影響容易導(dǎo)致一些誤差，要選用適當(dāng)?shù)姆椒p小誤差的存在。并且這種方法適用于試樣中S102含量在2%以上時(shí)采用。另外一些礦石難以溶解，也有很多因素影響二氧化硅的測(cè)定。

測(cè)定方法：用硝酸分解可溶于酸的試樣，不能被酸分解的試樣，放入鎳坩堝中用KOH進(jìn)行熔融，然后在加入硝酸，生成游離硅酸之后，熔融后的試樣中氟離子和鉀離子會(huì)過(guò)量，互相形成氟硅酸離子，進(jìn)而與鉀離子作用生成氟硅酸鉀沉淀，該沉淀在熱水中水解生成相應(yīng)量的氫氟酸，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，由消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積計(jì)算二氧化硅的含量。

式中：TSIO2=氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)二氧化硅的滴定度，單位為mg/mL；

V=滴定時(shí)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位為mL；

G=試樣量，單位為g。

4 比色法

準(zhǔn)確性分析：試樣中二氧化硅的含量在2以下時(shí)，宜用比色法測(cè)定，測(cè)量結(jié)果非常準(zhǔn)確。

時(shí)間分析：試樣中的硅需全部轉(zhuǎn)入溶液并以單分子硅酸狀態(tài)后，才能進(jìn)行下一步的操作。所以消耗時(shí)間一般。

操作過(guò)程中存在的影響因素的分析：硅鉬黃和硅鉬蘭兩種方法都屬于比色法。用比色法測(cè)定SIO2時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)用合理方法把誤差控制在一定范圍內(nèi)，在反應(yīng)過(guò)程中，可能影響結(jié)果準(zhǔn)確性的因素有：溫度、酸度還有共價(jià)離子含量。最主要的是比色法只能對(duì)硅進(jìn)行檢測(cè)，所以無(wú)論什么形式的硅，都有轉(zhuǎn)化成單體硅之后再運(yùn)用比色法測(cè)量。

綜上所述，粘土礦物的主要化學(xué)組成是二氧化硅、三氧化二鋁及鐵的氧化物等，粘土礦物的類型、成分、所含雜質(zhì)多少、有機(jī)質(zhì)及色素雜質(zhì)覺(jué)得著粘土礦的顏色。土巖具有可塑性強(qiáng)、抗火性強(qiáng)、膨脹性、而且還有吸附性強(qiáng)等獨(dú)特的物理性質(zhì)。粘土礦物微粒很小，正常情況下大小不會(huì)超過(guò)1-2微米。無(wú)論是重量法，揮散法，比色法還是容量法這四種方法都不是萬(wàn)能方法，要根據(jù)具體礦石的具體情況、特點(diǎn)，化驗(yàn)員通過(guò)觀察，分析來(lái)制定出合適的測(cè)定方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓秀麗，李麗萍，張偉想.重量法測(cè)定研磨原料中的二氧化硅[J].金屬石與磨料磨具工程，2000（04）30-33.

[2] 李根興，馬衛(wèi)紅等.礦石中二氧化硅的測(cè)定方法與比較[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2012（16）5-7.

[3] 王鵬輝.硅石中二氧化硅的含量的快速測(cè)定[J].輕金屬，2005（02） 51-67.

[4] 秦克剛.二氧化硅的測(cè)定方法[J].佛山陶瓷，2001（04）37-40.

[5] 李鳳蘇.影響粉塵中游離二氧化硅含量測(cè)定的主要因素及改進(jìn)[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2008（09）105-117.

[6] 趙宏偉，宿文革等.粉塵中游離二氧化硅含量測(cè)定的主要影響因素及改進(jìn)[J].職業(yè)與健康，2008（03）68-79.

[7] 武漢大學(xué).分析化學(xué)（第二版）EM-I.北京：高等教育出版社，1982.

作者簡(jiǎn)介：張五河（1970.10- ），男，河北省雄縣人，中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，研究方向：非金屬化學(xué)分析檢測(cè)。

式中：TSIO2=氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)二氧化硅的滴定度，單位為mg/mL；

V=滴定時(shí)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位為mL；

G=試樣量，單位為g。

4 比色法

準(zhǔn)確性分析：試樣中二氧化硅的含量在2以下時(shí)，宜用比色法測(cè)定，測(cè)量結(jié)果非常準(zhǔn)確。

時(shí)間分析：試樣中的硅需全部轉(zhuǎn)入溶液并以單分子硅酸狀態(tài)后，才能進(jìn)行下一步的操作。所以消耗時(shí)間一般。

操作過(guò)程中存在的影響因素的分析：硅鉬黃和硅鉬蘭兩種方法都屬于比色法。用比色法測(cè)定SIO2時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)用合理方法把誤差控制在一定范圍內(nèi)，在反應(yīng)過(guò)程中，可能影響結(jié)果準(zhǔn)確性的因素有：溫度、酸度還有共價(jià)離子含量。最主要的是比色法只能對(duì)硅進(jìn)行檢測(cè)，所以無(wú)論什么形式的硅，都有轉(zhuǎn)化成單體硅之后再運(yùn)用比色法測(cè)量。

綜上所述，粘土礦物的主要化學(xué)組成是二氧化硅、三氧化二鋁及鐵的氧化物等，粘土礦物的類型、成分、所含雜質(zhì)多少、有機(jī)質(zhì)及色素雜質(zhì)覺(jué)得著粘土礦的顏色。土巖具有可塑性強(qiáng)、抗火性強(qiáng)、膨脹性、而且還有吸附性強(qiáng)等獨(dú)特的物理性質(zhì)。粘土礦物微粒很小，正常情況下大小不會(huì)超過(guò)1-2微米。無(wú)論是重量法，揮散法，比色法還是容量法這四種方法都不是萬(wàn)能方法，要根據(jù)具體礦石的具體情況、特點(diǎn)，化驗(yàn)員通過(guò)觀察，分析來(lái)制定出合適的測(cè)定方法。

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[7] 武漢大學(xué).分析化學(xué)（第二版）EM-I.北京：高等教育出版社，1982.

作者簡(jiǎn)介：張五河（1970.10- ），男，河北省雄縣人，中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青海總隊(duì)，研究方向：非金屬化學(xué)分析檢測(cè)。

式中：TSIO2=氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)二氧化硅的滴定度，單位為mg/mL；

V=滴定時(shí)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位為mL；

G=試樣量，單位為g。

4 比色法

準(zhǔn)確性分析：試樣中二氧化硅的含量在2以下時(shí)，宜用比色法測(cè)定，測(cè)量結(jié)果非常準(zhǔn)確。

時(shí)間分析：試樣中的硅需全部轉(zhuǎn)入溶液并以單分子硅酸狀態(tài)后，才能進(jìn)行下一步的操作。所以消耗時(shí)間一般。

操作過(guò)程中存在的影響因素的分析：硅鉬黃和硅鉬蘭兩種方法都屬于比色法。用比色法測(cè)定SIO2時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)用合理方法把誤差控制在一定范圍內(nèi)，在反應(yīng)過(guò)程中，可能影響結(jié)果準(zhǔn)確性的因素有：溫度、酸度還有共價(jià)離子含量。最主要的是比色法只能對(duì)硅進(jìn)行檢測(cè)，所以無(wú)論什么形式的硅，都有轉(zhuǎn)化成單體硅之后再運(yùn)用比色法測(cè)量。

綜上所述，粘土礦物的主要化學(xué)組成是二氧化硅、三氧化二鋁及鐵的氧化物等，粘土礦物的類型、成分、所含雜質(zhì)多少、有機(jī)質(zhì)及色素雜質(zhì)覺(jué)得著粘土礦的顏色。土巖具有可塑性強(qiáng)、抗火性強(qiáng)、膨脹性、而且還有吸附性強(qiáng)等獨(dú)特的物理性質(zhì)。粘土礦物微粒很小，正常情況下大小不會(huì)超過(guò)1-2微米。無(wú)論是重量法，揮散法，比色法還是容量法這四種方法都不是萬(wàn)能方法，要根據(jù)具體礦石的具體情況、特點(diǎn)，化驗(yàn)員通過(guò)觀察，分析來(lái)制定出合適的測(cè)定方法。

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[7] 武漢大學(xué).分析化學(xué)（第二版）EM-I.北京：高等教育出版社，1982.

作者簡(jiǎn)介：張五河（1970.10- ），男，河北省雄縣人，中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，研究方向：非金屬化學(xué)分析檢測(cè)。