压力法测定碳酸盐岩石中二氧化碳的含量
2019-06-24陈彩珊
陈彩珊
(新疆维吾尔自治区矿产实验研究所 乌鲁木齐 830000)
岩石中碳酸盐种类较多,一般以碳酸钙为主。在特定容器中,一定量的岩石与过量的稀盐酸反应,产生二氧化碳气体,容器内的压力随之升高;样品中碳酸盐含量越多,容器中产生的二氧化碳气体的压力越大,通过测定压力得出样品中碳酸盐含量。
化学反应方程式如下:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
1 试剂
(1)碳酸钙(优级纯或标准物质)
(2)10%的盐酸(优级纯)
2 仪器设备
(1)岩石碳酸盐含量测定仪;型号:GMY-3A。
(2)温度计:量程在0℃-50℃。
(3)分析天平:能够精确至0.0001g。
(4)定量加液器。
3 仪器准备
(1)按碳酸盐含量测定仪的操作要求接通电源,并预热30min。保持室内温度恒定。
(2)根据反应瓶的含量和压力传感器的量程,在0.050g-0.400g之间选定并称取定量碳酸钙,置于样品杯中待测。
(3)反应瓶中加入一定量的10%盐酸。
(4)向碳酸盐含量测定仪中安放上样品杯,在拧紧反应瓶,此时应避免碳酸钙与盐酸接触。
(5)关闭测量管路与大气连通的阀门,摇动反应瓶,使碳酸钙与盐酸溶液在反应瓶中充分反应,观察测量压力示值。
(6)测量压力示值稳定2min-5min后,应达到仪器规定的标定的压力范围,并记录其数值。
(7)重复2-6的操作,两次测得的压力示值相对偏差应小于1%,并以两次测得的压力平均值作为计算标准。
(8)记录实验温度。
4 分析步骤
称取0.2000g-1.0000g(精确至0.0001g)试样,放入样品杯,将盛有待测样品的样品杯置于盛有一定量的盐酸溶液的反应瓶中,此时应避免样品与盐酸溶液的接触。关闭测量管路与大气连通的阀门,摇动反应瓶,使样品与盐酸溶液在反应瓶中充分反应,观察测量压力示值。测量压力示值稳定2min-5min后,应达到仪器规定的标定的压力范围,并记录其数值。放空测量管路内的气体,取下反应瓶,并清洗干净。
5 测量结果计算
压力法测定岩石中碳酸盐含量按公式计算:
C——岩石中碳酸盐含量,用百分数表示质量分数;
C1——标准碳酸钙含量,用百分数表示质量分数;
P2——碳酸盐与盐酸反应释放的二氧化碳气体压力,单位为帕(Pa);
m1——标准碳酸钙的质量,单位为克(g);
p2——标准碳酸钙与盐酸反应释放的二氧化碳气体压力,单位为帕(Pa);
m2——碳酸盐岩石样品的质量,单位为克(g)。
6 结果与讨论
6.1 样品的称样量的优化
选择不同的称样量,经过重复试验所得结果如下:
表1 各标准物质测量值(%)
根据以上实验数据称取0.2000g、0.5000g、1.0000g所得的结论,称样量越低结果偏低,称取1.0000g所得的实验数据偏差最小,大于1.0000g时超过了称样的伞形器容积,并且称样量越大与固定的1:1的15ml盐酸不能充分反应,产生的压力不完全。
表2 精密度及准确度测试数据及结果评价表
表3 检出限回归计算
6.2 环境温度的优化
根据多次实验结果,当温度超过22℃时,压力增大,测试结果偏高;当温度小于15℃时,压力偏低,所得测试结果偏低;温度控制在20℃左右时所得结果稳定,所以在仪器间安放空调。
6.3 方法精密度及准确度实验
用国家岩石标准物质GBW07104、GBW07106、GBW07108、GBW07120、GBW07105 、GBW07107 、GBW07121按样品分析程序进行7次测定,分别统计计算本方法的精密度及准确度列于表2。
6.4 检出限
取7个国家标准物质平行测定7次,计算平均值和标准偏差Si,并进行回归计算 Si=S0+kXi,求得 S0,按3S0作为检出限,10S0作为定量限。分析结果如下表3。
7 结论
本课题经过实验研究,完成了碳酸盐岩石中二氧化碳含量的分析,采用压力法对碳酸盐含量进行分析。各项测试指标均达到DZ0130-2006《地质矿产实验测试分析方法的检查和质量要求》中的技术指标,满足了碳酸盐含量的分析要求。本方法测定碳酸盐岩石中高含量的碳酸盐二氧化碳时,测定结果较好,而当二氧化碳含量小于约0.30%时,测定结果不好,含量较低的样品建议采用其他的分析方法。