莫明凱

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊(duì)，貴州 六盤水 553000）

碳酸鈣屬于重要的工業(yè)和建筑原材料，可用于制作生主要成分為氧化鈣的生石灰。氧化鈣遇水后極容易將會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣，具有腐蝕性，會(huì)對(duì)石灰石的正常使用產(chǎn)生不良影響。因此，在實(shí)踐工作中相關(guān)工作人員應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)石灰石檢測(cè)以及氧化鈣含量測(cè)定的重視。

1 石灰石中氧化鈣含量測(cè)定的傳統(tǒng)方法

檢測(cè)石灰石中的氧化鈣含量，對(duì)判斷石灰石性能和實(shí)用價(jià)值十分有益，石灰石中檢測(cè)以及氧化鈣含量測(cè)定的傳統(tǒng)方法是高溫堿溶液試樣絡(luò)合滴定法[1]。

1.1 高溫堿溶液試樣絡(luò)合滴定法

在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，為了保證檢測(cè)有效性，相關(guān)工作人員應(yīng)該嚴(yán)格遵從以下操作步驟：

1）先對(duì)石灰石進(jìn)行取樣，并將硼酸與無水碳酸鈉以1∶2的比例調(diào)制成溶液；而后，將石灰石試樣與溶液混合倒入坩堝之中做攪勻處理。在此環(huán)節(jié)，還應(yīng)該在坩堝內(nèi)放置混合熔劑，并用坩堝進(jìn)行加熱。比如，以溫度不超過300℃的高溫爐加熱坩堝，使鍋體溫度達(dá)到950～1000℃后持續(xù)加熱15min左右。2）嚴(yán)格控制加熱溫度，在其超過1000℃后立即取出坩堝并做好冷卻處理，使其降溫至室溫。3）將混合溶液倒入燒杯之中，并倒入5倍劑量的硝酸，而后開展加熱浸取，以便于徹底溶解溶液中的固體物。4）在開展絡(luò)合滴定之前，檢測(cè)人員需要先做好強(qiáng)堿介質(zhì)條件的準(zhǔn)備工作。比如，以12%三乙醇胺溶液、30%氫氧化鉀溶液和蒸餾水作為強(qiáng)堿介質(zhì)，以鈣為指示劑并利用0.01783mol／L的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液完成滴定。在操作過程中，觀察溶液顏色變化，當(dāng)其轉(zhuǎn)變?yōu)榧兯{(lán)色以后即可停止滴定，進(jìn)而完成石灰石中氧化鈣含量的測(cè)量工作[2]。

2 EGTA滴定檢測(cè)法

2.1 石灰石取樣

基于代表性和均勻性為石灰石取樣原則，確保石灰石樣本質(zhì)量高于100g，且經(jīng)過170目篩選。

2.2 試劑準(zhǔn)備

2.2.1 鈣指示劑

檢測(cè)人員應(yīng)以1∶100的比例混合鈣指示劑和氯化鈉，所用氯化鈉需要經(jīng)過105℃烘干，且烘干時(shí)間應(yīng)不低于2h。在二者混合以后，將混合物放入瓷研缽當(dāng)中進(jìn)行研磨，以便于保證鈣指示劑與氯化鈉均勻混合，而后以瓶封存研磨后的混合物，并將其保存在干燥區(qū)域。

2.2.2 三乙醇胺

三乙醇胺試劑制作極為簡(jiǎn)單，只需將三乙醇胺與水混合即可，二者的混合比為1∶4。

2.2.3 混合熔劑

混合熔劑的主要制作原料是硼酸與無水碳酸鈉。在制作試劑時(shí)，需要將二者以1∶2的比例進(jìn)行混合與研磨。

2.2.4 氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液

將0.8924g高純碳酸鈣放置于105～110℃中干燥1h，取出并降至室溫后將其放置在500mL的燒杯中，加入50mL水后覆蓋表面皿，并在其中倒入20mL的鹽酸與水混合物，二者的混合比為1∶1。而后，以加熱板加熱燒杯，使其中的碳酸鈣迅速溶解并在煮沸后去除二氧化碳，然后將冷卻到室溫的溶液放入500mL的容量瓶之中，注水稀釋并搖勻靜置，保障溶液中的氧化鈣含量為1mg／mL。

2.2.5 EGTA標(biāo)準(zhǔn)溶液

EGTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的主要成分是乙二醇二乙醚二胺四乙酸，在制備環(huán)節(jié)需要將乙二醇二乙醚二胺四乙酸和水混合，使其迅速溶解[3]。在三個(gè)錐形瓶中，分別放入100mL水、25mL氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.1g鈣指示劑以及20%氫氧化鉀溶液和三乙醇胺。在倒入試劑時(shí)不斷攪拌使其均勻混合，并利用EGTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，確保溶液變色。

2.3 氧化鈣含量測(cè)定

在測(cè)定過程中，檢測(cè)人員需要將0.5g在105℃中烘干2h的石灰石樣品放置于坩堝中，并加入混合溶劑熔融。冷卻后將坩堝放在300mL的燒杯中，加入75mL鹽酸，并通過低溫加熱至出現(xiàn)熔渣，并注水稀釋。而后，將25mL稀釋液放入250mL的錐形瓶，并放鈣指示劑和三乙醇胺等試劑，最后利用EGTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。在測(cè)定氧化鈣含量時(shí)，應(yīng)該通過EGTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗數(shù)量來計(jì)算氧化鈣含量。

3 酸溶測(cè)定法

測(cè)定步驟如下：

1）磨碎石灰石樣品，取1份0.05g計(jì)量的樣品（m1）放置于400mL燒杯中。2）沿?zé)诩尤?0mL蒸餾水后，以玻璃棒壓碎溶液中的塊狀物，再加入10mL鹽酸攪拌后蓋上表面皿。然后，放在電爐上微沸2min，待冷卻到室溫以后沖洗表面皿凸起面，獲得待測(cè)液。3）在燒杯中加2mL的KF，靜置3min，再加水稀釋讓待測(cè)液達(dá)200mL。4）分別加入5mL三乙醇胺溶液、CMP指示劑以及KOH溶液（200g／L），待液體出現(xiàn)綠色熒光后使用EDTA滴定至液體為紅色。5）以S1表示EDTA消耗量，并使用公式來計(jì)算氧化鈣含量。

4 原子吸收測(cè)定法

原子吸收法也被稱作原子吸收分光光度法，這種方法是基于高靈敏度和精度的分光計(jì)開展化學(xué)元素分析的一種方法；具有精確性高、干擾小、操作便捷、試樣用量少的特點(diǎn)[4]。

4.1 試劑制備

4.1.1 氯化鍶溶液

在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，檢測(cè)人員需要以水來溶解和稀釋氯化鍶，利用100g氯化鍶制出1000mL氯化鍶溶液。在這一過程中，檢測(cè)人員應(yīng)該確保該物質(zhì)與水均勻混合，并將溶液放置在含有聚乙烯的瓶中。

4.1.2 氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)液

制作該溶液需要使用已烘干的碳酸鈣，烘干溫度應(yīng)保持在105℃。比如，將0.446g已烘干碳酸鈣放入300mL燒杯，蓋蓋后注入10mL水和鹽酸，確保碳酸鈣充分溶解后加熱燒杯，以便于清除產(chǎn)生的二氧化碳。在液體冷卻后將其裝進(jìn)250mL容量瓶并以規(guī)定刻度為標(biāo)準(zhǔn)加水稀釋。稀釋時(shí)，應(yīng)該確保溶液中的氧化鈣含量分布均勻，其標(biāo)準(zhǔn)值為1mg／mL。

4.1.3 氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液

原子吸收法當(dāng)中的氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液是經(jīng)過稀釋的氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，即是說在使用時(shí)需要將氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液溢水稀釋，從而保證每毫升氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液中的氧化鈣含量為50μg。

4.2 使用儀器

在原子吸收檢測(cè)法當(dāng)中，主要應(yīng)用的檢測(cè)儀器主要有兩種：

一種是Vario6型原子吸收光譜儀。這種原子吸收光譜儀主要有光源、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)以及檢測(cè)系統(tǒng)組合而成，可以依據(jù)輻射特征譜線光的被削弱程度來確定試樣中的元素含量。在開展元素分析和測(cè)定元素含量時(shí)極為適用。

另一種是鈣空心陰極燈?？招年帢O燈是一種特殊的低壓輝光放電銳線光源，是為解決原子吸收法實(shí)測(cè)問題而研發(fā)的，能充分滿足原子吸收光譜法的條件?？招年帢O燈有單元素和多元素之分，所以在基于原子吸收檢測(cè)法測(cè)定石灰石中氧化鈣含量時(shí)需要使用到鈣空心陰極燈。

4.3 測(cè)定步驟

在采用原子吸收法開展石灰石中氧化鈣含量測(cè)定時(shí)，相關(guān)工作人員必須嚴(yán)格遵照既定步驟作業(yè)，以免因操作不當(dāng)而導(dǎo)致結(jié)果存在誤差。

4.3.1 稱取試樣

檢測(cè)前，相關(guān)工作人員需做好石灰石試樣烘干與切割。在實(shí)際操作中，以0.5g已烘干的石灰石樣本作為試樣。在此環(huán)節(jié)，需確保試樣烘干時(shí)間達(dá)到2h且烘干溫度達(dá)110℃。此外，為避免試驗(yàn)誤差，試樣采集的克數(shù)精確性應(yīng)該達(dá)到0.0001g。

4.3.2 測(cè)定與空白試驗(yàn)

基于原子吸收法測(cè)定時(shí)，同樣需要開展空白試驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)以20mL的氯化鍶溶液進(jìn)行試驗(yàn)。而且，在測(cè)定氧化鈣含量時(shí)，相關(guān)工作人員需要保障測(cè)定次數(shù)在大于等于2次，以便于獲取測(cè)定結(jié)果平均值。

4.3.3 含量測(cè)定

先在100mL燒杯內(nèi)放置已選試樣，而后以適量水潤(rùn)濕試樣。在確保石灰石試樣潤(rùn)濕后，可蓋上燒杯蓋，并沿杯嘴向燒杯內(nèi)注入15mL濃鹽酸，而后用電爐加熱燒杯，讓燒杯內(nèi)的石灰石完全溶解。完成加熱和溶解后，需要使所獲溶液冷卻并以中性濾紙過濾。在過濾之前，相關(guān)工作人員需要先清洗濾紙。比如，以1∶19的比例混合鹽酸與水，并將中性濾紙放入混合液與熱水中清洗5次。過濾后，將溶液放入250mL容量瓶并于特定刻度定容搖勻，再取10mL溶液和20mL氯化鍶溶液混合放入500mL容量瓶，而后用水稀釋搖勻。

在測(cè)定時(shí)，還需要將空白實(shí)驗(yàn)所用溶液和試劑放入原子吸收光譜儀的422.7m波長(zhǎng)處，并利用水來使其凋零和開展吸光度測(cè)定，而后再基于工作曲線觀察氧化鈣含量。

4.3.4 繪制工作曲線

在繪制工作曲線之前，需要先制作測(cè)定溶液。比如，在不同的100mL容量瓶中放入20mL的鹽酸（鹽酸與水按1∶1混合）、氯化鋁溶液和氯化鍶溶液，并分別加入 0、0.02、0.04、0.06、0.08和0.10mL的氧化鈣溶液；而后為將溶液稀釋至規(guī)定刻度而加水，在稀釋過程中需始終保持液體混合均勻。在測(cè)定溶液制備完成后，需按照上述方法開展氧化鈣含量測(cè)定，并獲取氧化鈣濃度和吸光度等數(shù)據(jù)。最后，以氧化鈣濃度為橫軸，以吸光度為縱軸繪制工作曲線。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，以往在測(cè)定石灰石中氧化鈣含量時(shí)，相關(guān)工作人員大多選擇使用傳統(tǒng)方法，即高溫堿溶液試樣絡(luò)合滴定法；但這種方法過于耗時(shí)耗力，所以并不能滿足當(dāng)前的檢測(cè)需求。因此，在現(xiàn)階段的氧化鈣含量測(cè)定工作中，檢測(cè)人員大多選擇以EGTA檢測(cè)法和原子吸收法作業(yè)。