天青石化學物相分析方法

韓合軍

(中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊測試研究所，遼寧 沈陽 110015)

由于天青石沒有地質勘查規范，2013年中國地質調查局把《石膏、天青石、硅藻土地質勘查規范》編制工作委托給中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊完成；其中天青石化學物相分析方法由遼寧總隊測試所來完成，我所已經完成了天青石化學物相分析方法，現將此方法的研究報告發表與同行們商榷。

天青石主要含鍶礦物有SrSO4，含SrO 56.4%；菱鍶礦SrCO3，含SrO 70.2%；鋇天青石(Sr，Ba)SO4等。天青石主要共生礦物有重晶石(BaSO4)、菱鍶礦SrCO3、方解石等。

1 試驗研究

1.1 試樣分解

鍶礦物多數都不溶于酸，通常用碳酸鈉在鉑坩堝中熔融分解，使硫酸鍶轉化為碳酸鍶，過濾與硫酸根分離。濾液A：硫酸鋇重量法測三氧化硫，碳酸鹽沉淀中測定氯化鍶(鋇)。

1.2 分析流程

試驗流程見下圖。

試驗流程圖

2 分析步驟

2.1 試液的制備

準確稱取1.0000g試樣置于預先盛有7～8g碳酸鈉的鉑坩堝中，攪勻后再均勻的覆蓋2～3g碳酸鈉，放入已升溫至950℃的高溫爐中熔融15～20min，取出鉑坩堝；冷卻后放入250mL燒杯中，加入熱水120mL，在電熱板上加熱使坩堝熔塊脫落散開，冷卻至室溫后用致密濾紙過濾，濾液用250mL容量瓶盛接，留作測定三氧化硫使用。沉淀及燒杯用1%碳酸鈉熱洗液洗至無硫酸根，此溶液為試液A。

用細竹針戳穿濾紙并用水將沉淀沖洗至原燒杯中，再用5%熱鹽酸洗液洗滌濾紙及鉑坩堝上粘連的沉淀。補加1+1鹽酸5mL，放在電熱板上蒸干使硅酸脫水，取下燒杯加1+1鹽酸100mL、水100mL，煮沸使鹽類溶解；加入甲基紅指示劑3滴，用1+1氨水中和至溶液呈黃色并過量4～5滴，放在電爐上煮沸，趁熱用快速濾紙過濾，濾液盛接于250mL容量瓶中，用氨水的熱洗液洗凈燒杯及濾紙上的鈣、鍶、鋇等離子，濾液冷卻后用1+1鹽酸酸化至溶液變紅并用水稀釋至刻度，搖勻，此溶液為試液B；可用來測定鍶、鋇、鈣和鎂使用。

2.2 硫酸鹽的測定

試劑：①甲基橙溶液1g/L取甲基橙0.1g，溶于100mL水中；②氯化鋇溶液100g/L取氯化鋇100g，溶于1000mL水中。

吸取試液A 50.00mL置于400mL燒杯中，加水100mL、1g/L甲基橙指示劑3滴，用1+1 鹽酸中和至溶液變紅色后并過量3mL，放在電爐上煮沸趕盡二氧化碳。取下燒杯滴加100g/L氯化鋇溶液15mL，煮沸并保溫1h，放置過夜。沉淀用致密濾紙過濾，溫熱水洗燒杯和沉淀至無氯離子。將沉淀及濾紙取下放入已恒重的瓷坩堝中，放入高溫爐中，從低溫逐漸升溫灰化并灼燒至850℃；保溫60min，取出坩堝冷至室溫，稱重。此時稱得的沉淀量為硫酸鋇質量，見式(1)(鍶、鋇硫酸鹽合量，用硫酸鋇表示的硫酸鹽合量)。

式中：m1——沉淀加空坩堝的質量(g)；

m2——空坩堝的質量(g)；

m ——分取試樣中所含試樣質量(g)。

2.3 氧化鋇的測定

在pH值=5.9的乙酸—乙酸鈉緩沖溶液中，用EDTA掩蔽鍶，加入重鉻酸銨溶液使鋇生成鉻酸鋇沉淀，過濾，洗凈鉻酸根，稀鹽酸溶解鉻酸鋇沉淀，然后用碘量法測定鉻酸根，從而求得氧化鋇的含量。

試劑：①乙酸—乙酸鈉緩沖溶液pH值=5.9～6.0稱取200g NaAc·3H2O于250mL燒杯中，水溶解，加入冰乙酸5.4mL，移入1000mL常量瓶中，稀釋至刻度，搖勻使用；②重鉻酸銨100g/L；③氧化鋇標準溶液稱取于105℃烘干后的氧化鋇1.3581g溶于水中，加入鹽酸5mL，用水稀釋至1000mL。此溶液1mL含氧化鋇1mg；④硫代硫酸鈉標準溶液0.02mol/L稱取5.0g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)溶于1000mL新煮沸的冷水中，為使溶液穩定，加入0.5～1mL三氯甲烷；⑤淀粉10g/L；⑥碘化鉀固體(分析純)。

吸取試液B 50mL(相當于0.2000g樣品)置于250mL燒杯中，加水50mL，5%EDTA溶液5～10mL(視鍶含量而定)，pH值=6.0乙酸—乙酸鈉緩沖溶液15mL，蓋上表皿，煮沸，加入10%重鉻酸溶液5mL，放置電熱板上微沸個保溫2h，并放置過夜，用脫脂棉過濾，用pH值=6.0乙酸—乙酸鈉緩沖液的冷洗液洗凈燒杯及沉淀上的鉻酸鋇，然后用3%鹽酸溶液溶解沉淀于原燒杯中并洗凈鉻酸根。加入2g碘化鉀，攪勻溶解后用0.02mol/L硫代硫酸鈉標準溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入1%淀粉溶液1mL，繼續滴定至紫藍色剛消失即為終點。取氧化鋇標準溶液10.00mL 3份，按上述操作同時進行沉淀過濾、溶解和滴定，借此標定硫代硫酸鈉對氧化鋇的滴定度，計算樣品中BaSO4的含量，見式(3)。

式中：V ——滴定試樣所消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積(mL)；

V0——滴定空白溶液所消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積(mL)；

T ——硫代硫酸鈉對BaO的滴定度(mg/mL)；

m ——分取試樣中所含試樣質量(mg)。

3 天青石含量計算

式中：m1——沉淀加空坩堝的質量(g)；

m2——空坩堝的質量(g)；

m ——分取試樣中所含試樣質量(g)；

V ——滴定試樣所消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積(mL)；

V0——滴定空白溶液所消耗硫酸鈉標準溶液體積(mL)；

T ——硫代硫酸鈉對BaO的滴定度(mg/mL)。

4 結語

本方法測定天青石含量主要應用于共生礦物有重晶石(BaSO4)、菱鍶礦(SrCO3)、方解石等的礦物，對含石膏的礦物本法不適用，如石膏含量低則可忽略不計，如含石膏多則需測定氧化鈣及碳酸鹽含量，確定石膏中硫酸鹽含量，從硫酸鹽總量中扣除，再計算硫酸鍶含量。