X射线衍射法（XRD）分析煅烧白云石的物相组成

蒋晓光 王岭 储刚 胡晓静 李卫刚 刘明杨王艳君 林忠 盛向军 陈宇

（1鲅鱼圈出入境检验检疫局，辽宁营口 115007；2辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001；3辽宁出入境检验检疫局，辽宁大连 116001）

X射线衍射法（XRD）分析煅烧白云石的物相组成

蒋晓光1王岭1储刚2胡晓静3李卫刚1刘明杨3王艳君1林忠1盛向军3陈宇1

（1鲅鱼圈出入境检验检疫局，辽宁营口 115007；2辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001；3辽宁出入境检验检疫局，辽宁大连 116001）

采用X射线衍射技术（XRD）对白云石原矿和不同温度煅烧的白云石原矿进行了物相分析，白云石原矿中主相为CaMg（CO3）2，相对含量约为98.6%，杂质相为SiO2，相对含量约为1.4%。白云石原矿经过300和500℃，煅烧2h未见主相CaMg（CO3）2分解，在750℃煅烧2h，主相CaMg（CO3）2部分分解为碳酸钙和氧化镁，在1000℃煅烧2hCaMg（CO3）2全部分解为氧化镁和氧化钙。

X射线衍射法；煅烧白云石；物相组成

1 前言

白云石的分子式为MgCa（CO3）2。理论组成：CaO 30.4%、MgO 21.9%、CO247.7%，常含有硅、铝、铁、钛等杂质［1］。白云石可用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及农业、环保、节能等领域。主要用作碱性耐火材料和高炉炼铁的熔剂、生产钙镁磷肥和制取硫酸镁、以及生产玻璃和陶瓷的配料［2］。由于白云石属未列出出口许可证管理的矿产品之列，如何鉴别白云石和煅烧白云石变得异常重要。近年来，由于X射线荧光光谱法（XRF）得到了广泛的应用［3－4］，利用X射线荧光光谱法测定白云石中主次成分也有研究［5］，未见采用 X射线衍射法（XRD）分析煅烧白云石物相的报道。

2 实验部分

2.1 样品制备

白云石原矿取自辽宁省某镁砂生产企业，用玛瑙研钵将其研磨至100μm。将研磨后的白云石分别在300、500、750、1000℃条件下煅烧2h。取适量研磨好的白云石原矿粉和煅烧白云石样品装入样品框中，用玻璃片把样品压平，尽量一次压制成功，避免多次反复压制产生择优取向，影响实验结果。

2.2 测试条件和方法

使用Bruker D8FOCUS型X射线衍射仪测定衍射强度，Cu靶，管压40kV，管流40mA，测角仪半径185mm，光阑系统为DS＝DD＝1o，RS＝0.15mm。采用连续扫描方式，步长和扫描速度分别选为0.02o和4o／min。利用MDI Jade 6.5软件包（USA Materials Data Inc）对获得的XRD图谱进行定性分析，利用XRD全谱拟合法对定性的物相进行半定量相分析。

3 结果与讨论

3.1 热重分析

每次称取研磨后的白云石原矿粉2.0g，分别在105、300、500、750、1000℃加热2h，测定其烧失量，结果见表1和图1

由图1和表1可知，白云石在煅烧温度低于750℃时，烧失量变化很小，在105、300和500℃下，烧失量分别为0.17%、0.24%和1.79%。当煅烧温度提高到750℃时，烧失量明显增加，达到15.10%。在1000℃下，烧失量达到45.68%。

表1 热重分析结果Table 1 Results of thermal gravimetric analysis

3.2 物相分析

3.2.1 白云石原矿及煅烧白云石定性分析

经不同温度煅烧的白云石衍射图谱见图2～6。由图2可知，未煅烧白云石的主相为碳酸钙镁（CaMg（CO3）2），次相为二氧化硅。经过300和500℃煅烧后，白云石的主相和次相没有发生变化，主相和次相仍分别为碳酸钙镁（CaMg（CO3）2）和二氧化硅。当煅烧温度达到750℃时，碳酸钙镁部分分解为碳酸钙和氧化镁，其主相变为碳酸钙镁（CaMg（CO3）2）、氧化镁和氧化钙。由于碳酸钙镁在750℃下分解出二氧化碳并溢出，所以在750℃的烧失量达到15.1%。当煅烧温度提高到1000℃时，碳酸钙镁全部分解为氧化钙和氧化镁，烧失量达到45.68%。

图1 白云石烧失量Figure 1.Loss on ignition for dolomite.

图2 白云石在室温下的XRD衍射图谱Figure 2.XRD spectra of the dolomite at room temperature.

3.2.2 白云石原矿及煅烧白云石定量分析

白云石原矿及煅烧白云石定量分析结果见表2。由表2可知，白云石原矿的主相为98.6%的CaMg（CO3）2和1.4%的SiO2。经过300和500℃煅烧后，主相CaMg（CO3）2的含量较白云石原矿比较没有变化，其含量分别为98.2%和98.5%。白云石原矿经过750℃煅烧后，主相CaMg（CO3）2部分分解为碳酸钙和氧化镁，CaMg（CO3）2、碳酸钙和氧化镁含量分别为40.5%、21.9%和28.3%。在1000℃下，主相CaMg（CO3）2全部分解为氧化钙和氧化镁，氧化钙和氧化镁含量分别为34.8%和62.6%。

表2 白云石XRD定性定量分析结果Table 2 Qualitative and quantitative analysis of the dolomite

图3 白云石经300℃煅烧后的XRD衍射图谱Figure 3.XRD spectra of the dolomite after burned at 300℃.

图4 白云石经500℃煅烧后的XRD衍射图谱Figure 4.XRD spectra of the dolomite after being calcined at 500℃.

4 结语

图5 白云石经750℃煅烧后的XRD衍射图谱Figure 5.XRD spectra of the dolomite after being calcined at 750℃.

图6 白云石经1000℃煅烧后的XRD衍射图谱Figure 6.XRD spectra of the dolomite after being calcined at 1000℃.

XRD检测不到含量小于1%的微量相或者非晶相，但微量相对物质主相定性和定量分析影响很小，并且绝大多数的矿产品不含有非晶态物相，因此XRD法基本上可以满足常规矿物相的鉴定，XRD法在矿产品物相分析中得到实际应用［6－8］。此外，XRD法定性分析技术给出的是样品所含元素相对含量而非绝对含量，因此XR法在矿产品加工生产中具有非常广泛的应用［9－10］。从图2和表2的分析结果看出，白云石的主要成分为98.6%的碳酸钙镁，杂相为二氧化硅，而经过1000℃煅烧后的白云石为62.6%的氧化镁和34.8%的氧化钙。据此可将白云石和煅烧白云石与出口许可管理的矿产品区别开。

［1］刘百年.白云石的综合分析［J］.河北化工，1988（1）：1－7.

［2］催礼生，付希明.白云石矿的综合开发与应用［J］.中国粉体工业，2006，03：9－12.

［3］罗学辉，张勇，艾晓军，等.熔融玻璃片－波长色散X射线荧光光谱法测定铁矿石中全铁及其它多种元素的分析进展［J］.中国无机分析化学，2011，1（3）：23－26.

［4］朱泽民，杜治国，蒋学良，等.X射线荧光光谱熔融法测定锶永磁铁氧体中各组份含量［J］.中国无机分析化学，2011，1（1）：69－72.

［5］张金山，袁奕秋.X射线荧光光谱法测定轻烧白云石的主要成分［J］.天津冶金，2010（04）：41－42.

［6］蒋晓光，李卫钢，储刚.XRD法鉴别煅（重）烧水镁石和轻（重）烧镁的研究［J］.非金属矿，2005，28（6）：13－14.

［7］储刚，蒋晓光，林忠，等.X射线衍射法分析水镁石煅烧制备的镁砂物相组成［J］.岩矿测试，2010，29（6）：711－714.

［8］储刚，蒋晓光，李卫钢.动态高温X射线衍射法研究水镁石的热分解过程［J］.中国粉体技术，2011，17（2）：9－11.

［9］Chung F H.Quantitative interpretation of X－ray diffraction patterns［J］.Journal of Applied Crystallography，1975，8（1）：17－19.

［10］储刚.含非晶样品的X射线衍射增量定量相分析方法［J］.物理学报，1998，47（7）：1143－1145.

Phase Composition Analysis of Calcined Dolomite by X－ray Diffraction（XRD）

JIANG Xiaoguang1，WANG Ling1，CHU Gang2，HU Xiaojing3，LI Weigang1，LIU Mingyang3，

WANG Yanjun1，LINZhong1，SHENG Xiangjun3，CHENYu1
（1.BaYuQuanEntry－ExitInspectionandQuarantineBureau，YingKou，Liaoning115007；2.LiaoningUniversityofPetroleumandChemicalTechnology，FuShun，Liaoning113001；3.LiaoningEntry－ExitInspectionandQuarantineBureau，Dalian，Liaoning116001）

The phase analysis of dolomite ore and the calcined dolomite ore resulting from calcination of different temperatures were conducted using X－ray diffraction（XRD）technique.The main phase of dolomite ore is CaMg（CO3）2（98.6wt%）and the impurity phase is SiO2（1.4wt%）.The main phase CaMg（CO3）2did not decompose after dolomite ore was calcined at 300and 500℃for 2hours.At 750℃，the CaMg（CO3）2partly decomposed and formed calcium carbonate and magnesia.At 1000℃，the CaMg（CO3）2completely decomposed to magnesia and calcium oxide.

XRD；burnt dolomite；substance composition of materials

O766＋.3；TH744.15

A

2095－1035（2012）01－0031－03

10.3969／j.issn.2095－1035.2012.01.0006

2011－09－15

2011－12－30

辽宁检验检疫局科研项目（LK15－2008）。

蒋晓光，男，高级工程师，主要从事矿产品、金属材料检验工作。E－mail：jxg6151117＠sohu.com。