石英砂中二氧化硅含量的准确测定

陈 红 段园红

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂 中心化验室，江西 贵溪 335400)

前言

氟硅酸钾法测定铜精矿中二氧化硅有其无可比拟的优越性，但其测定范围太窄为0.5%～32%，而石英砂中二氧化硅的含量范围多为60%～95%，按照铜精矿中二氧化硅含量的测定方法无法准确测定石英砂中二氧化硅的含量。因此本文提出：减少称取石英砂量，用6克氢氧化钾作溶剂，改变酸化剂量，增大滴定标液浓度来准确测定石英砂中二氧化硅的含量。本文对样品的称取量、熔剂的加入量、酸化所用硝酸的量等逐一进行实验，取得了较好的实验结果。改进后的方法适用于二氧化硅含量在0.50%～98%的石英砂准确分析。测定结果稳定性和准确性好。

1 实验部分

除非另有说明，在分析实验中所用的试剂均为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器：马弗炉、电子天平(万分之一)

1.1.2 试剂：

1.1.2.1 氢氧化钾

1.1.2.2 氯化钾

1.1.2.3 硝酸(ρ=1.42g/mL)

1.1.2.4 盐酸(ρ=1.19g/mL)

1.1.2.5 盐酸(1+1)

1.1.2.6 氟化钾溶液(200/L)：称取100g氟化钾溶于300mL水中，加入100mL硝酸(浓)，用水稀释至500mL，加入氯化钾至饱和，混匀，30min后干过滤于塑料瓶中储备。

1.1.2.7 洗涤液：称取250g氯化钾溶于3000mL水中，加入1000mL的乙醇，用水稀释至5000mL，混匀。加入1mL酚酞乙醇溶液，用氢氧化钠溶液中和至溶液呈微红色。

1.1.2.8 氯化钾-乙醇溶液：称取5g氯化钾溶于50ml水中，加入50ml乙醇，混匀。

1.1.2.9 酒石酸钾钠(10g/L)：称取10g酒石酸钾钠溶于1L水中，煮沸后加入5滴酚酞乙醇溶液，用氢氧化钠溶液中和至溶液呈微红色。

1.1.2.10 氢氧化钠标准滴定溶液(C=0.2mol/L)

1.2 样品处理

根据二氧化硅的含量称取石英砂试样0.1～0.2g，精确至0.0001g，将试料置于预先加入2g氢氧化钾的30mL镍坩埚中，再加入4g氢氧化钾，于低温电炉上加热。蒸发水分至流体状并摇匀，移入700度马弗炉中熔融20min，取出冷却。将坩埚移入400mL塑料烧杯中，加入10ml热水，盖上表皿，待熔融物作用完毕后，将坩埚内的反应物倒入塑料烧杯中，沿着干锅壁滴加数滴盐酸(1.1.2.5)用热水洗净坩埚(总体积不超过25mL)，加入20mL硝酸酸化(1.1.2.3)，冷却至室温。加入6～8ml氟化钾溶液(1.1.2.6)，5～6g氯化钾(1.1.2.2)至饱和，振荡3min-5min，静置10min-20min，采用漏斗(塑料)，用中速滤纸过滤，用洗涤液洗涤塑料烧杯2-3次，洗涤沉淀，至中性，将滤纸及沉淀一同放入原塑料烧杯中，加入10mL氯化钾-乙醇溶液(1.1.2.8)，滴加1mL酚酞乙醇溶液，捣碎滤纸，用氢氧化钠溶液(1.1.2.10)中和大部分游离酸，再加入150mL煮沸的酒石酸钾钠溶液，趁热用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至刚好出现粉红色为终点。

2 结果与讨论

2.1 影响石英砂中二氧化硅分析结果因素分析

以含85.06%的二氧化硅样品为实验样，分别实验称样量、熔剂加入量、酸化时硝酸的加入量、标液的浓度对二氧化硅分析结果影响见表1-表4。

2.1.1 称样量试验

分别称取2杯0.1～g、2杯0.15～g、2杯0.2～g试样，按照样品分析流程用0.2000mol/mL氢氧化钠标准滴定溶液滴定进行试验，其它试验条件不变，查看样品熔融情况对分析结果的影响，具体结果情况见表1：

表1 称样量试验分析结果

从表1数据中可以得出，称样量在0.2g时样品熔融效果不好，所以将称样量从0.2g减至0.10～0.15g，样品清亮完全熔融，减少了分析误差，结果更加准确。

2.1.2 熔剂加入量及加入方式的试验

称取多杯样品分别加入不同量的氢氧化钾及过氧化钠熔剂进行试验，其它条件不变，(称取样品之前先向坩埚底部加入2克氢氧化钾)具体结果情况见表2：

表2 加入不同样及不同量熔剂分析结果

从表2数据中可以得出，加入2克氢氧化钾和2克过氧化钠熔剂时酸化过程有浑浊，样品熔融不完全，测得的二氧化硅的含量稍微偏低，其它三组样品酸化后清亮，熔融完全测得的二氧化硅的含量相接近，但是熔剂过氧化钠易与空气中的二氧化碳和水易反应变质，不易储存，所以最终选用熔剂量为5克氢氧化钾，不但结果准确而且节约了试剂。

2.1.3 酸化时硝酸的加入量试验

选取三个不同含量段的样品，分别称取多杯样品酸化时分别加入不同量的硝酸进行试验，其它条件不变，具体结果情况见表3：

表3 加入不同量的硝酸对测定结果的影响

从表3数据中得出，不同含量段的石英砂样品，所需硝酸酸化的量也是不同的。二氧化硅含量为65%样品，硝酸加入量在低于16mL时测得的二氧化硅的含量有明显递减，硝酸加入量大于16mL时二氧化硅的测定值稳定在65.75%左右，依次观察含量为84%的样品，硝酸加入量大于18mL时二氧化硅的测定值稳定在85.06%左右，含量为95%的样品，硝酸加入量大于20mL时二氧化硅的测定值稳定在95.60%左右，从节约试剂的角度考虑，本实验确定三个样品硝酸的加入量分别为16mL、18mL、20mL。

2.1.4 改变氢氧化钠标准滴定溶液浓度试验

原方法中氢氧化钠标准滴定溶液的浓度为0.1mol/mL，测定的二氧化硅含量的上限为32%，而石英砂中二氧化硅的含量范围多为60%～95%，不能满足石英砂中二氧化硅的测定要求。本实验中对于不同含量段石英砂样品采用改变称样量和增大氢氧化钠标准溶液的浓度分析石英砂中二氧化硅效果理想。

称取5杯石英砂样品为实验样品，其它试验条件不变，分别用不同浓度的氢氧化钠标准滴定溶液滴定试验样品分析结果对比见表4。

表4 不同浓度的氢氧化钠标准滴定溶液对测定结果的影响

从表4数据中得出，用0.1mol/mL的氢氧化钠滴定不同称样量、不同含量段样品的体积均超过滴定管的最大体积50ml，两次读数误差较大，对滴定结果有影响，而用0.2mol/mL的氢氧化钠标准滴定溶液消耗的氢氧化钠的体积均低于50mL，所以将氢氧化钠标准溶液改为0.2mol/mL检测样品准确度较高。

2.2 准确度试验

以二氧化硅含量为89.59%和62.93%的两个石英砂标准样品为实验样品，分别称取6杯，按照改进后的分析方法进行准确度试验。具体数据见表5。

表5 二个石英砂标准样品的测定结果与标准值对照

从表5数据中得出，两个石英砂标准样品6次的测定结果标准偏差均小于0.1%，平均值与标准值的绝对差值不超过重复性限。与标准值吻合较好，说明该方法准确度试验满足石英砂日常分析要求。

2.3 精密度试验

以二氧化硅含量为75.10%和92.50%的两个石英砂样品为实验样品，分别称取9杯，按照改进后的分析方法进行精密度试验。具体数据见表6。

表6 精密度实验结果

从表6数据中得出，改进后的分析方法测定结果两个样品9次的测定结果标准偏差均小于0.1%，重现性较好，满足日常化学分析中二氧化硅的分析要求。

3 结论

经过试验和实际应用，将原国标法《氟硅酸钾法测定铜精矿中二氧化硅》方法进行了减少称取石英砂量，用6克氢氧化钾作溶剂，改变酸化剂量，增大滴定标液浓度来准确测定石英砂中二氧化硅的含量的改进，改进前此方法测定范围窄，仅为0.50%～32%，测定石英砂样品结果不稳定，误差大。改进后的方法能准确测定含量范围为0.50%～95%的石英砂中二氧化硅样品，测定结果准确、可靠，且能满足石英砂中二氧化硅的日常检测分析要求。