淺談礦石中二氧化硅的測定方法

摘 要：礦石中二氧化硅的測定有重量法、揮散法、比色法、容量法等四種方法，每種方法都有其各自的局限性，應根據礦石本身的性質選擇相應的方法。文章對這4種方法的準確性、時間及影響因素進行一一分析比較。

關鍵詞：二氧化硅；重量法；揮散法；比色法

二氧化硅是一種化學性質穩定的原子晶體，主要存在于石英礦中，而石英礦又是各種礦石最主要的組成物質，因此在日?；灩ぷ髦形覀儠洺Ｅc之接觸。對礦石中二氧化硅的分析，通常使用重量法、揮散法、比色法、容量法等4種方法。筆者經過長時間的摸索研究和大量的分析檢驗數據表明，這4種方法各有利弊。

1 分析比較

1.1 分析準確性

1.1.1 重量法。重量法的準確度較高。但是對于一些特殊樣品，如螢石氟化鈣，由于含有較大量的氟，會使試樣中的硅以四氟化硅的形式揮發掉。某些樣品在用酸溶解形成硅酸的同時，生成其他沉淀，夾雜在硅酸沉淀中，影響硅酸的重量。如重晶石、含量較高的鋯石、鈦含量較高的樣品。這些情況下，不能使用重量法測定。

1.1.2 揮散法。若某個試樣中SiO2的含量在98%以下，此時采用揮散法測定二氧化硅將會引起較大的誤差。這種情況下，不宜使用揮散法來測定。

1.1.3 比色法。試樣中二氧化硅的含量在2%以上時，不宜用比色法測定。

1.1.4 容量法。容量法與操作者掌握操作的熟練程度有很大關系，但只要能夠熟練掌握操作方法，其檢測結果將非常準確。

1.2 分析時間

1.2.1 重量法：需要先后經過熔融、蒸發、酸解、凝聚、溶解、過濾、灰化和灼燒，過程極其復雜，分離過程耗費時間相當長。

1.2.2 揮散法。該方法需要在低溫溶解揮發后經高溫爐中反復的灼燒至恒重，整個過程耗時長。

1.2.3 比色法。試樣中的硅需全部轉入溶液并以單分子硅酸狀態而存在后，才能進行下一步的操作。

1.2.4 容量法。在操作者熟練的情況下，測定時間較快。

1.3 分析過程影響因素

1.3.1 重量法。過程中的影響因素不是很多，但是整個過程相當耗時，操作者必須謹慎操作方可得到準確結果。

1.3.2 揮散法。在用硫酸和氫氟酸去雜的過程中需要掌握好溫度、雜質是否除盡以及過量酸的消除等影響因素。

1.3.3 比色法。比色法有硅鉬黃和硅鉬蘭兩種。用比色法測定SiO2時，最關鍵的問題是必須將試樣中的硅全部轉入溶液并以單分子硅酸狀態而存在。另外溶液的酸度、溫度以及共存離子等因素都對測定結果有所影響，因此應根據實際情況采取相應措施減少或消除其可能產生的誤差。

1.3.4 容量法。某些礦石在熔礦的過程中不好溶解，影響二氧化硅的測定。該法的測定條件要求較高，影響因素又多。所以本法與操作者掌握操作的熟練程度有很大關系，但只要熟練掌握此法，檢測結果準確，費時較少。

1.4 分析結果的計算

1.4.1 重量法。按照式1計算二氧化硅的質量分數：

二氧化硅的含量×100% （1）

式中：m1：試料中二氧化硅的質量，單位為g；m2：空白試樣中二氧化硅的質量，單位為g；m0：試樣量，單位為g。

1.4.2 揮散法。按照式2計算二氧化硅的質量分數：

二氧化硅的含量×100% （2）

式中：G1：測定燒失量后試樣與坩堝重，單位為g；G2：氫氟酸處理后殘渣與坩堝重，單位為g；G：試樣量，單位為g。

1.4.3 容量法。按照式3計算二氧化硅的質量分數：

二氧化硅的含量×100% （3）

式中：TSiO2：氫氧化鈉標準溶液對二氧化硅的滴定度，單位為mg/ml；V2：滴定時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，單位為ml；G：試樣量，單位為g。

2 鐵礦石中二氧化硅含量的快速測定

硅含量是鐵礦石質量控制的主要技術指標，其測定方法有質量法、氟硅酸鉀容量法、分光光度法等。選礦中要求快速、準確地測定鐵礦石中二氧化硅的含量，以適應選礦過程控制的需要。質量法是經典的測定方法，準確度高，但操作繁瑣，花費時間長；分光光度法簡便、快速、靈敏度高，但按照國標GB/T 6730.92006規定，在處理試樣時，需要用鉑坩堝，而且試樣中硅的質量分數須小于5%，應用范圍受到限制。

在弱酸性溶液中，單硅酸與鉬酸銨生成可溶性黃色硅鉬雜多酸——硅鉬黃，此雜多酸可被適宜的還原劑（如硫酸亞鐵銨）還原成硅鉬藍，此時通過吸光度測定，即可得出二氧化硅量。

稱取0.1000g樣品于30mL銀坩堝中，加入3.0gNaOH和0.5gNa2O2，混勻，置于馬弗爐中，由低溫升溫至700e，熔融30min，取出冷卻。加15mL沸水于坩堝中，浸出熔塊，然后將坩堝中的試液迅速傾入盛有40mL鹽酸（1+1）及80mL沸水的燒杯中，快速攪拌，待溶液變得清亮后用水洗出坩堝。將冷卻后的溶液移至250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

移取5.00mL上述試液于100mL容量瓶中，加40mL鹽酸（1+99），搖勻；加5mL鉬酸銨溶液，搖勻；放置15min，加入10mL草酸溶液，搖勻；立即加入10mL硫酸亞鐵銨溶液，以水定容，混勻，放置10min。

分取部分試液于1cm吸收皿中，以隨同試樣的空白溶液為參比，在分光光度計上于700nm波長處測量吸光度，然后查工作曲線，得出試樣的二氧化硅含量。

硅在鐵礦石中主要是以酸性氧化物二氧化硅及硅酸鹽的形式存在，所以試樣的分解一般選用強堿性熔劑。用碳酸鈉類混合熔劑，需在900～1000e高溫下于鉑坩堝中熔融試樣，且熔融物難以用水提取；而以氫氧化鈉+過氧化鈉為熔劑，可以用相對廉價的銀坩堝或剛玉坩堝在700～750e下熔融試樣，且熔融物易于用沸水提取。過氧化鈉含雜質較多，其質量好壞對測定結果有一定影響，因此在滿足樣品分解完全的條件下，應盡量少用。

制備試液時的酸度應滿足兩個條件：一是無氫氧化物沉淀，二是防止硅酸凝聚。在硅酸的濃度大或母液的酸度大和溫度高的情況下，容易產生聚合現象（nH4SiO4y（H4SiO4）n），從而影響硅鉬藍光度法測定的準確性。據文獻[2]介紹，溶液在20e時，單硅酸和鉬酸銨作用只需75s，而二硅酸與鉬酸銨反應完全需10min，較高聚合狀態的硅酸則需要1h以上。

為防止制取母液時直接用酸提取造成酸度太高而使單硅酸發生聚合影響顯色反應，試驗中用沸水浸取堿熔融物，然后迅速倒入大體積的稀鹽酸溶液中快速攪拌，使試樣中的硅全部轉入溶液并以單分子硅酸狀態存在，試液酸度為0.6mol/L鹽酸。制備好的分析樣品試液不可放置時間太長，以防止硅酸聚合而使分析結果偏低。

采用硅鉬藍分光光度法測定鐵礦石中的二氧化硅含量，方法快速簡便，節約成本，結果準確，適應選礦過程控制的需要。

3 結束語

綜上所述，重量法、揮散法、比色法、容量法這四種方法都具有局限性，同時礦石本身的性質也起到決定性的作用。建議根據待測試樣的具體特點及化驗員各自的操作來分析，制定出合適的測定方法。

參考文獻

[1]建筑材料科學院.玻璃陶瓷化學成分分析[M].北京：中國建筑工業出版社，1985.

[2]秦克剛.二氧化硅的測定方法[J].佛山陶瓷，2001，（4）：20～21.

[3]武漢大學.分析化學（第二版）[M].北京：高等教育出版社，1982.