陳 紅 段園紅

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠 中心化驗(yàn)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(zhǔn)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(biāo)液濃度來準(zhǔn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。改進(jìn)后的方法適用于二氧化硅含量在0.50%～98%的石英砂準(zhǔn)確分析。測定結(jié)果穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性好。

1 實(shí)驗(yàn)部分

除非另有說明，在分析實(shí)驗(yàn)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(dāng)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(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(C=0.2mol/L)

1.2 樣品處理

根據(jù)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(yù)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(nèi)的反應(yīng)物倒入塑料燒杯中，沿著干鍋壁滴加數(shù)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(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至剛好出現(xiàn)粉紅色為終點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響石英砂中二氧化硅分析結(jié)果因素分析

以含85.06%的二氧化硅樣品為實(shí)驗(yàn)樣，分別實(shí)驗(yàn)稱樣量、熔劑加入量、酸化時(shí)硝酸的加入量、標(biāo)液的濃度對二氧化硅分析結(jié)果影響見表1-表4。

2.1.1 稱樣量試驗(yàn)

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(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定進(jìn)行試驗(yàn)，其它試驗(yàn)條件不變，查看樣品熔融情況對分析結(jié)果的影響，具體結(jié)果情況見表1：

表1 稱樣量試驗(yàn)分析結(jié)果

從表1數(shù)據(jù)中可以得出，稱樣量在0.2g時(shí)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(jié)果更加準(zhǔn)確。

2.1.2 熔劑加入量及加入方式的試驗(yàn)

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(jìn)行試驗(yàn)，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(jié)果情況見表2：

表2 加入不同樣及不同量熔劑分析結(jié)果

從表2數(shù)據(jù)中可以得出，加入2克氫氧化鉀和2克過氧化鈉熔劑時(shí)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(yīng)變質(zhì)，不易儲(chǔ)存，所以最終選用熔劑量為5克氫氧化鉀，不但結(jié)果準(zhǔn)確而且節(jié)約了試劑。

2.1.3 酸化時(shí)硝酸的加入量試驗(yàn)

選取三個(gè)不同含量段的樣品，分別稱取多杯樣品酸化時(shí)分別加入不同量的硝酸進(jìn)行試驗(yàn)，其它條件不變，具體結(jié)果情況見表3：

表3 加入不同量的硝酸對測定結(jié)果的影響

從表3數(shù)據(jù)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(shí)測得的二氧化硅的含量有明顯遞減，硝酸加入量大于16mL時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)確定三個(gè)樣品硝酸的加入量分別為16mL、18mL、20mL。

2.1.4 改變氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度試驗(yàn)

原方法中氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)樣品，其它試驗(yàn)條件不變，分別用不同濃度的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定試驗(yàn)樣品分析結(jié)果對比見表4。

表4 不同濃度的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對測定結(jié)果的影響

從表4數(shù)據(jù)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(shù)誤差較大，對滴定結(jié)果有影響，而用0.2mol/mL的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液改為0.2mol/mL檢測樣品準(zhǔn)確度較高。

2.2 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

以二氧化硅含量為89.59%和62.93%的兩個(gè)石英砂標(biāo)準(zhǔn)樣品為實(shí)驗(yàn)樣品，分別稱取6杯，按照改進(jìn)后的分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確度試驗(yàn)。具體數(shù)據(jù)見表5。

表5 二個(gè)石英砂標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值對照

從表5數(shù)據(jù)中得出，兩個(gè)石英砂標(biāo)準(zhǔn)樣品6次的測定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.1%，平均值與標(biāo)準(zhǔn)值的絕對差值不超過重復(fù)性限。與標(biāo)準(zhǔn)值吻合較好，說明該方法準(zhǔn)確度試驗(yàn)滿足石英砂日常分析要求。

2.3 精密度試驗(yàn)

以二氧化硅含量為75.10%和92.50%的兩個(gè)石英砂樣品為實(shí)驗(yàn)樣品，分別稱取9杯，按照改進(jìn)后的分析方法進(jìn)行精密度試驗(yàn)。具體數(shù)據(jù)見表6。

表6 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表6數(shù)據(jù)中得出，改進(jìn)后的分析方法測定結(jié)果兩個(gè)樣品9次的測定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0.1%，重現(xiàn)性較好，滿足日常化學(xué)分析中二氧化硅的分析要求。

3 結(jié)論

經(jīng)過試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，將原國標(biāo)法《氟硅酸鉀法測定銅精礦中二氧化硅》方法進(jìn)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(biāo)液濃度來準(zhǔn)確測定石英砂中二氧化硅的含量的改進(jìn)，改進(jìn)前此方法測定范圍窄，僅為0.50%～32%，測定石英砂樣品結(jié)果不穩(wěn)定，誤差大。改進(jìn)后的方法能準(zhǔn)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(jié)果準(zhǔn)確、可靠，且能滿足石英砂中二氧化硅的日常檢測分析要求。