硅钼蓝分光光度法测渣精矿中二氧化硅含量

程钱夏

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

目前，对铜冶炼渣精矿中SiO2的检测尚未有国家分析标准，国内各实验室测定二氧化硅含量基本采用以下三类测定方法，高含量采用重量法，常量采用氟硅酸钾容量法，含量较低的一般采用硅钼蓝比色法测定［1］。重量法测定结果准确但分析周期长，生产效率低［2］；氟硅酸钾容量法速度快，但最主要的干扰元素Al、Ti不好消除。

铜冶炼渣精矿中SiO2的测定一般采用分光光度法进行测定，因为该方法分析速度快，且适合分析大批量的样品，可以满足工厂分析及时率的要求，但检测渣精矿中二氧化硅的结果不够稳定，准确性差。本法主要通过调整波长，加入乙醇等，可以快速、准确分析铜冶炼渣精矿中SiO2。

2 实验试剂与仪器

（1）氢氧化钾（ρ=2.044g/cm3）；

（2）盐酸（ρ=1.19g/ml）；

（3）盐酸（2mol/L）；

（4）乙醇（ρ=0.789-0.791g/ml）；

（5）草硫混酸：草酸（40g/L）与硫酸（4mol/L）按体积3+1混合；

（6）钼酸铵溶液（50g/L），过滤备用；

（7）硫酸亚铁铵溶液（60g/L）：称取6g硫酸亚铁铵溶于加有5mL硫酸（1＋1）的100mL水中摇匀；

（8）二氧化硅标准溶液：准确称取0.05000g二氧化硅（高纯）于预先置有无水碳酸钠的铂坩埚中，表面再覆盖一层无水碳酸钠，加盖于900℃马弗炉中熔融1h，取出，然后用热水浸出，冷却，移入500mL容量瓶中，用水定容。移入塑料瓶中贮存，此溶液每毫升含二氧化硅0.1mg；

（9）双光束分光光度计（日本岛津UV-1700数显）。

除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水、去离子水或相当纯度的水。

3 试验方法

在30mL镍坩埚底铺1 g氢氧化钾，称取0.1000g试样于此坩埚中，再在样品上铺2 g氢氧化钾，在电炉上脱水、摇匀后盖上坩埚盖。放入700℃马弗炉中，15min之后取出。稍冷，将镍坩埚放入装有30mL热水的300mL的聚四氟乙烯杯中浸取。

浸取，洗净坩埚后，在不断搅拌下一次加入20mL盐酸使溶液清亮，冷却，移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。分取10mL试液于100mL容量瓶中，加3mL盐酸，加10mL乙醇，加5mL钼酸铵，摇匀，之后在沸水中缓慢摇动水浴40s，取出，流水冷却至室温。加15mL草硫混酸，摇匀后，立即边摇边加5mL硫酸亚铁铵溶液，用水稀至刻度摇匀，放置15min。

用1cm比色皿于650nm波长处以试剂空白为参比，测定其吸光度，从工作曲线上查得SiO2量。

工作曲线的绘制：分别分取0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0mL的二氧化硅标准溶液于一组100mL容量瓶中，以下操作同分析步骤。以标准系列溶液中SiO2总量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。

4 结果与讨论

4.1 空白试验

硅是一种常见物质，为消除其他干扰，使测得的吸光度正确反映被测物的浓度，提高测定的准确度。各种空白所测得的吸光度值如表1。

表1 各种空白所得吸光值

根据表1看出，氢氧化钾空白在马弗炉中不加盖熔融时会发生污染，加盖熔融时测得的空白更加稳定，不进马弗炉的氢氧化钾与加盖测定值相近，因此两者都为最佳参比溶液空白。

4.2 酸度实验

溶液的酸度对光度测定有显著影响，而本方法要求是在弱酸性条件，因此对盐酸的加入量进行试验：选取渣精矿样品进行试验，实验数据见表2。

表2 盐酸加入量试验

从表2看出：盐酸加入量为3mL时，吸光值最高，因此盐酸的最佳加入量为3mL。

4.3 显色剂影响试验

控制显色剂的浓度，就可以控制显色反应的程度。因此，加入过量的显色剂是必要的，但是显色剂过量太多，有时会引起副反应。同样选取渣精矿样品进行试验，结果如下。实验数据见表3。

表3 钼酸铵加入量试验

表3可以看出：钼酸铵加入太多，结果更低，因此要严格把握加入量，选择5mL 最佳。

4.4 水浴时间试验

此显色反应需要加热在沸水浴锅中反应一段时间才能完成，因此对水浴时间进行试验。选取渣精矿样品结果表4所示。

表4 水浴时间试验

表4试验结果可以看出，小于40s水浴时间不足，反应不完全，但水浴时间过长，结果也会偏低，因此水浴时间定为40s。

4.5 显色时间

本方法在加入显色剂后，有色配合物立即生成，放置一段时间后，测定结果会随着时间的推移降低。如表5所示。

表5 显色时间试验

表5可以看出当显色时间小于15min，由于显色不完全，结果不稳定，可能偏高或偏低，若显色时间过长，结果会偏低，因此15min为最佳显色时间。

4.6 波长的选择

在硅钼蓝分光光度法测定硅时波长大多采用650 ~810 nm［3］，如果试样中硅含量较低时，选用波长810 nm，硅含量较高时，选用次灵敏波长650 nm［4］，本文讨论较高硅含量，因此波长选650 nm波长。比色皿均为1cm，铜冶炼渣精矿试验见下表。

上表试验数据可以看出，650nm波长的最终分析结果最接近车间管理样品测定值29.90，810 nm准确度高，但精密度不好，650nm波长精密度准确度都能满足要求，因此铜冶炼渣精矿样品测定波长选择650nm。

表6 铜冶炼渣精矿样品的测定值及分析结果

4.7 加入乙醇后结果的稳定性试验

针对高含量二氧化硅样品的分析，通过加入乙醇来提高样品结果稳定性［5］，加乙醇与不加乙醇的结果进行比较，数据附表7。

表7 加乙醇试验

从表7数据分析，不加乙醇的结果较离散，极差大，精密度差，而加入乙醇10mL结果最稳定。

5 方法评价

5.1 精密度试验、准确度试验［6］

对铜冶炼渣精矿中硅进行精密度实验，选择三个不同含量的样品进行操作，具体数据附表8。

表8说明针对此不同含量的样品，试验结果在的允差以内，且与管理样品值相接近，精密度好，该方法准确度符合要求。

表8 精密度试验结果

5.2 加标回收率试验

称取铜冶炼渣精矿NK1126样品，进一步做了加标回收实验，实验数据如表9。

表9 加标回收试验

从表9可以看出：此方法回收率为99.01%~100.05%，说明采用此方法满足检测要求，数据准确可靠。

6 结论

针对二氧化硅含量在10%-40%的铜冶炼渣精矿样品，通过对酸度、乙醇加入量和波长选择等条件试验，说明该方法能满足测定要求，且精密度好，准确度高、快速简便等，可以准确的分析高含量铜冶炼渣精矿中二氧化硅含量［7］。