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硅酸盐分析

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硅酸盐分析

硅酸盐分析

例： 生料：
由一石是灰符石、合粘比土值、铁要矿求石，按一二定是比它例配是合一（种混合新）的，硅
× 酸盐（S石iO2灰%石: 12、%粘C土aO、%生: 40料%、以上熟，料），而不单
是石灰酸石溶、粘？土、铁矿石的组合。
因为酸溶可溶石灰石，部分铁矿石，粘土不溶， 这样制成的试液不能与生料的主成分一致（生料性质上不是均匀体）
盐的所有氧化物的分子式分开来写，如： 正长石：K2AlSi6O16或 K2O ·Al2O3 ·6 SiO2 高岭土： H4Al2Si2O9或Al2O3 ·2 SiO2 ·2 H2O
分开写清晰
2、硅酸盐制品（即人造硅酸盐） 以硅酸盐矿物的主要原料，经高温处理，
可生产出硅酸盐制品。
制品：水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等非金属
分 解 方 法 选 择
干 扰 元 素 的 清 除
采 样 制 样 溶 样 （ 熔 样 ）
测 定 报 结 果
为使结果准确必须控制好每一步
本节中掌握些什么内容？ 试样的分解方法选择的依据（为什么）？
什么熔剂使用什么坩埚，什么熔剂使用 什么器皿？
并结合我们要做的各类试样，如水泥熟料、 生料、粘土等的溶样（熔样）方法选择什么 样的器皿或坩埚证明道理，方法。
水泥生料
水泥原料按一定比例配料，粉磨而成。即水
泥未烧前。
生产过程
原 料 适 当 比 例 配 料 生 料 预 热 1 4 5 0 o C 煅 烧 熟 料 配 以 石 膏 及 石 膏 水 泥
粉 磨
硅 酸 盐 分 析
粉 磨
熟料矿物组成及作用（见硅酸盐工艺）
水泥中混合材料
石膏CaSO4 ·2 H2O 用作缓凝剂 SO3分析测定由其引入
比值越小，碱性越强，越易被酸溶解
第四章 硅酸盐分析

第四章 硅酸盐分析

硅酸盐分解后转变为硅酸钠，提取液酸化时形 成的硅酸存在三种状态：一部分呈白色片状的水凝 聚胶析出；一部分呈水溶胶，以胶体形式存在溶液 中；还有一部分以单分子溶解状存在，逐渐转变为 溶胶状态。
硅酸溶胶胶粒带有负电荷：
[(SiO2)m•yH2SiO3•nSiO32-•2(n-x)H+]2-•2xH+
胶核
H2O2 光
络 合
度
滴
法
定
TiO2 差减 法
定量 Al2O3
定量
络 合 滴 定 法
CaO 定量
络 合 滴 定 差减 法
MgO 定量
Fe2O3
定量
前定容滤液
KIO4-(NH4)2S2O8光度法 MnO定量
钼蓝萃取光度法
P2O5定量
试样(第二次称样)
H2F2+H2SO4分解， HNO3溶液， 火焰光度法或原子吸 收分光光度法测定
硅酸盐全分析的测定结果，要求各项的百分 含量总和~100%：
Ⅰ：99.3~100.7%； Ⅱ：98.7~101.3%。
1.4 试样分解 1.4.1 Na2CO3熔融
Na2CO3熔点：852℃ 分解条件：
器皿：铂坩埚
温度：950~1000℃ 时间：30~40min 熔剂用量：试样量的8~10倍 熔融反应：正长石
分解条件： 器皿：铂、金、石墨坩埚 温度：800~1000℃ 时间：20~30mmin 熔剂用量：~10倍于试样量 熔融物用HCl溶解。 缺点：熔块较难脱离坩埚，较难溶解，且在 酸性溶液中硅酸易发生聚合而影响到SiO2的测定。
1.4.5 氢氟酸分解 氢氟酸是分解硅酸盐惟一最有效的溶剂。硅
酸盐矿物中，除斧石、锆石、尖晶石、绿柱石、 石榴石外可分解完全；绿柱石、石榴石通过容器 加盖和延长分解时间(2~4h)可以分解完全，其它 难溶物也可以通过加压使之分解完全。
硅酸盐分析

硅酸盐分析

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔合在一起而形成的玻璃 态物质（或者Na2O·CaO·6SiO2）
▪ 特种玻璃：
有色玻璃、钢化玻璃、光学玻璃、玻璃纤维
玻璃产品
热弯玻璃
防弹玻璃
§6~1 概 述
3. 陶瓷
▪ 原料：粘土
▪ 性能：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘性能好
▪ 工艺流程：
粘
混
成
土
合
型
干
▪硅酸盐系统分析
经典系统分析
快速系统分析
酸溶系统分析 碱熔系统分析
§6~1 概 述
1. 经典系统分析（垂直分析）
▪ 原理：试样分解后，经沉淀分离将各组分层层
分离后，以重量法为主测定各组分的含量。
▪ 优点：分析结果准确，适用范围广 ▪ 缺点：难度大，操作繁琐，时间冗长，一个全
分析耗时４－７天。工业上少用，主要用于校 核和仲裁分析。
§6~1 概 述
1. 水泥
▪ 性能 ：具有水硬性 ▪ 原料 ：石灰石、粘土 ▪ 普通水泥的成分：
硅酸三钙 3CaO·SiO2、硅酸二钙2CaO·SiO2、 铝酸三钙3CaO·Al2O3
▪ 生产过程 ：
原
研磨
煅烧
加入
料
混合 (回转窑)
石膏
成品
§6~1 概 述
2. 玻璃
▪ 原料：纯碱、石灰石、石英 ▪ 特性：透明、无固定熔点 ▪ 普通玻璃的成分：
§6~1 概 述
▪ 硅酸盐矿物
▪ 按SiO2的含量分类：
酸性岩： SiO2＞65% 中性岩： SiO2 52%～65% 基性岩： SiO2 45%～52% 超基性岩： SiO2 ＜45%
大理石，石灰石
比值小，金属碱性氧化物大，易被酸溶水泥熟料 （碱C性a, M金Sg属i,OK氧2, N化a的物）比值大，金属碱性氧化物小，易被碱分解碱生 铁性料 矿矿、 石渣粘土
第三章 硅酸盐分析

第三章 硅酸盐分析


4. 试样的分解方法
溶解法：水溶，酸溶，其它溶剂
分为熔融法：酸熔K
2S
2
O
7
,
碱熔KNa2C2COO3，3，KNOaHO，H，NaN2Oa 22B，4OLi7BO
2
半熔法：K 2CO3，Na 2CO3
§3.2 硅酸盐系统分析
经典分析系统 快速分析系统
酸溶 碱熔 锂硼酸盐熔融
一. 经典分析系统 硅酸盐经典分析系统基本上是建立在沉淀分离和重量
NH3·H2O沉淀 过滤
沉淀 Fe2O3·nH2O、 Al2O3·nH2O、
、 TiO2·nH2O
灼烧、称重
R2O3
K2S2O7熔融 稀H2SO4提取 过滤
溶液 Fe3+、Al3+、Ti4+
溶液 Ca2+、Mg2+…
(NH4)2C2O4 沉淀 过滤
沉淀
Ca2CO4 灼烧 称重
溶液 Mg2+…
(NH4)2HPO4 沉淀 过滤
Na2CO3熔融（铂坩埚）、水 提取，HCl酸化，两次HCl蒸 干脱水， HCl浸取，过滤
沉淀 SiO2·nH2O+杂质
灼烧、称重
HF+H2SO4处理 灼烧、称重
SiO2
残渣 K2S2O7熔融 稀H2SO4提取
沉淀 SiO2·nH2O
灼烧 称重
SiO2
溶液 Al3+、Fe3+、Ti3+、Ca2+、Mg2+…
的煅烧和粉磨，才能得到优质量水泥。 1. 任务:
硅酸盐分析是分析化学在硅酸盐生产中的 应用。主要研究硅酸盐生产中的原料、材料、 成品、半成品的组成的分析方法及其原理。
硅酸盐分析

硅酸盐分析

接上图
工业分析
三、硅酸盐水泥分析系统
工业分析
工业分析
第三节 硅酸盐分析
1 硅酸盐中二氧化硅含量的测定
2 硅酸盐中氧化铝含量的测定 3 硅酸盐中氧化铁含量的测定 4 硅酸盐中二氧化钛含量的测定 5 硅酸盐中氧化钙含量的测定 6 硅酸盐中氧化镁含量的测定
一、硅酸盐中二氧化硅含量的测定
（一）方法综述 1.重量法 （1）硅酸的性质和硅酸胶体的结构
工业分析
三、硅酸盐中氧化铁含量的测定
4.邻菲啰啉光度法 5.原子吸收分光光度法 （二）EDTA直接滴定法 1.方法原理 2.试剂和仪器 3.测定步骤 4.结果计算 5.方法讨论
工业分析
三、硅酸盐中氧化铁含量的测定
（三）原子吸收分光光度法 1.方法原理 2.试剂和仪器 3.测定步骤 4.结果计算 5.方法讨论
工业分析
一、硅酸盐的种类、组成和分析意 义
工业分析
二、硅酸盐试样的准备和分解
（一）硅酸盐试样的处理 1.磨碎 2.试样的烘干 （二）硅酸盐试样的分解 1.分析试样的制备方法 2.试样的分解处理方法 （1）酸分解法 （2）熔融分解法 （3）半熔法
工业分析
二、硅酸盐试样的准备和分解
工业分析
二、硅酸盐试样的准备和分解
工业分析
四、硅酸盐中二氧化钛含量的测定
1.过氧化氢光度法 2.二安替比林甲烷光度法 3.钛铁试剂光度法 4.苦杏仁酸置换-铜盐溶液返滴定法 5.过氧化氢配位-铋盐溶液返滴定法
工业分析
四、硅酸盐中二氧化钛含量的测 定
(二)二安替比林甲烷光度法 1.方法原理 2.试剂和仪器 3.测定步骤 4.结果计算 5.方法讨论
3.锂盐熔融分解快速分析系统 （1）选用新的试样分解方法 （2）分取溶液进行各个组分的测定 （3）大量使用原子吸收分光光度法 （4）系统分析取样量逐渐减少
第五章硅酸盐分析

第五章硅酸盐分析


硅酸盐的分析方法
硅酸盐分析有很长的历史。经典的分析方法多采用 重量分析法测定各元素。例如，用盐酸蒸干法或动物胶 法测定SiO2，用沉淀重量法测定Al2O3 、 Fe2O3、 CaO、 MgO等元素。重量法测定SiO2有准确的优点，但测Al、 Fe等元素则准确性不高。近代硅酸盐分析用K2SiF6容量 法测SiO2，Fe、Ca、 Mg等元素的测定已用EDTA法。 EDTA法测定这些元素，不但快速而且准确，已经广泛用 于例行分析。这就是所谓的“快速法”。
酸盐常规分析。
由于原子吸收光谱法的发展，几乎硅酸盐中所有 的组分都可用原子光谱法加以测定。对于硅酸盐中碱 金属的测定，除了有条件的单位可采用原子吸收法外， 一般采用火焰光度法，此法简单、快速、准确。
三、硅酸盐试样的分解
在硅酸盐分析中，试样的处理和分析溶液的制备是非常 重要的。因为，在多数情况下，硅酸盐分析采用的是系统 分析，制备成的试液要能够适合多种成分的测定。由于这 一原因，在经典的硅酸盐分析中只能使用铂器皿进行试样 熔融处理，熔剂也只有很少几种可以采用，这就限制了试 样处理手段及测定方法的选择。随着化学分析技术的不断 提高，硅酸盐中各成分的测定方法有了很大的改进。质量 分析已逐渐被滴定分析和仪器分析所取代。
动物胶凝聚法
动物胶是用动物的筋、骨制成且富有氨基酸的蛋白质，属于 两性电解质。当pH＝4.7时，动物胶粒子的正负电荷相等； pH﹤4.7时，由于吸附H+离子而带正电，因此它能凝聚带有负电 荷的胶体。硅酸水溶胶在一定的酸度和温度条件下加入适量的动 物胶，即使其电荷中和而被凝聚。此外，由于动物胶是亲水性很 强的胶体，它能从硅胶粒子上夺取水分，破坏其水化外壳，更进 一步促使硅胶凝聚。
测定步骤硅酸盐试样进氢氧化钠碱熔盐酸津取制成特定试液2500ml方入400ml烧杯中加入7ml氟化钾溶液搅拌并放置min以上加水稀释至约200ml加5ml三乙醇胺12及少许的该黄绿素甲基百里香酚蓝酚酞混合指示剂在搅拌下加入氢氧化钾溶液至出现绿色荧光后再过量58ml此时溶液在ph13以上用edta标准溶液滴定至绿色荧光消失并显橘红每毫升edta标准滴定溶液相当于氧化钙的毫克数mgmlg试样的质量g1001000caocao测定原理在ph10的氨性缓冲溶液中在分离或用三乙醇胺掩蔽fe性铬蓝k萘酚铝b为指示剂用edta标准溶液直接滴定ca终点由酒红色变为纯蓝色测定结果为钙镁含量
硅酸盐分析

硅酸盐分析

23
2013-9-23
工业分析-硅酸盐分析
SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O H2SiF6 = SiF4 + 2HF
再用分光光度法测定滤液中可溶性的SiO2 的量， 二者之和即为SiO2 的总量（GB/T176-1996中规定的 基准法)。 2、测定步骤
（1）纯SiO2 的测定 称取约0.5g试样，置于铂金坩埚中，在950 ~1000℃下灼烧5min，冷却。用玻璃棒仔细压碎块状 物，加入0.3g无水碳酸钠，再在上述温度下灼烧 10min。
2013-9-23 20
工业分析-硅酸盐分析
结构水是以化合状态的氢或氢氧根存在于矿物的晶 格中，需加热到300 ~1300℃才能分解而放出。
化合水的测定方法有重量法、气相色谱法、库仑 法等。
二、烧失量的测定 烧失量又称为灼烧减量，是试样在1000 ℃灼烧后 所失去的质量。 烧失量主要包括化合水、二氧化碳、和少量的硫、 氟、氯、有机质等。
工业分析-硅酸盐分析
第四章
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5 §4.6 §4.7 §4.8 §4.9
2013-9-23
硅酸盐（silicates)分析
概述 硅酸盐试样的分解 水份和烧失量的测定 二氧化硅含量的测定 三氧化二铁含量的测定 三氧化二铝含量的测定 二氧化钛含量的测定 氧化钙和氧化镁含量的测定 硅酸盐的全分析系统
17
工业分析-硅酸盐分析
熔剂：Na2CO3，铂金坩埚 温度：950 ˚C 时间： 3-5min 用量：0.6 ~ 1倍试样量 以水泥生料为例，烧结过程如下：
试样约0.5 g 铂金坩埚
0.5 g Na2CO3 拌匀，扫棒 轻压物，分开 950-1000 C
第三章 硅酸盐分析

第三章 硅酸盐分析


此外，自然界中还有以二氧化硅洲离状态存在的矿物， 如石英（SiO2）、蛋白石（SiO2· 2O）等。 nH 硅酸盐矿物是主要的造岩矿物，是火成岩、沉积岩、 变质岩的主要成分，按质量计，约占地壳组成的 85%以上。这些硅酸盐矿物，大部分都是工业上或 国防上极其重要的非金属材料和原料，因此，硅酸盐 分析是工业分析中非常重要的一部分。
二、水分的测定 根据水分与硅酸盐的结合状态，将水分区分为吸附水分和化合水分。 1. 吸附水存在于物质的表面或孔隙中，形成很薄的膜，吸附的程度与物质 的性质、粒度、空气的湿度等有关。吸附水分一般以低温烘干法则定， 烘干的温度通常为105～110℃，对于含化合水及硫较多的试样，烘干 温度应较低，一般为60～80℃，烘干温度应在实验报告中注明，烘干 时间一般为1h。吸附水并非是物质内在的固有组成，因此不参加试样 的百分总和计算。 2. 化合水包括结构水和结晶水两部分。结构水是以化合状态的氢或氢氧基 存在于物质的晶格中，并且结合得非常牢固，在加热到300～1300℃ 时，才会分解而放出水分。如
加入的氯化钾 :为保证有过量的K+又不会使F-的浓度 过大，往往加入氯化钾，可降低氟硅酸钾的溶解度， 而保证氟硅酸钾沉淀完全。一般加氯化钾的量以加至 溶液刚好呈饱和状态为宜。 温度及溶液的体积 :沉淀时温度在30℃以下为宜， 温度过高和溶液体积过大，都会使氟硅酸钾沉淀不完 全；如果溶液体积过小，溶液中离子的浓度过大，易 形成其他氟化物沉淀，一般控制溶液的体积以50mL 左右为宜。
水分及烧失量 还经常需要测定TiO2、MnO、P2O5、CO2
一些特定的组分，如ZrO2、BeO、Cr2O3、V2O5、B2O3
稀土元素、各种贵金属等
三、硅酸盐分析的发展
1. 在20世纪40年代初期，只有“经典法”一种，它是以沉淀分离、质 量法测定为基础的一种非常繁琐的分析方法。 2. 第二次世界大战之后，硅酸盐分析的方法发生了根本性的变化。利 用氢氟酸分解试样和火焰光度计的应用，使钾、钠的测定从繁冗的 “斯密斯法”中解放出来。而有机试剂的迅速发展，使许多不需经 过分离的质量法、光度法和滴定法相继诞生，特别是以乙二胺四乙 酸（EDTA）滴定法测定钙、镁、铝、铁等，彻底瓦解了“经典法” 冗长的沉淀分离过程，改变了质量法测定的系统，从而产生了50年 代的快速分析流程。 3. 进入60年代以后，各种分析仪器迅速发展起来，大大加快了测定的 速度，可以同时测定多种元素。电子计算机的应用，使得一些操作 及数据处理能够自动化，更加快了分析的速度，同时还提高了测定 的准确度。
硅酸盐的分析

硅酸盐的分析

• 高温熔融法
※ 碳酸钠、碳酸钾 SiO2 + Na2CO3 == Na2SiO3 + CO2 ※ 苛性碱 CaAl2Si6O16 + 14NaOH == 6Na2SiO3 + 2NaAlO2 + CaO + 7H2O ※ 过氧化钠 2Mg3Cr2(SiO4)3 + 12Na2O2 == 6MgSiO3 + 4NaCrO4 + 8Na2O
Contents
1 概述 2 烧失量、水分的测定 3 硅酸盐试样分析 4 二氧化硅的分析 5 三氧化二铁的分析 6 实验方法举例
硅酸盐试样分析
• 酸溶法
※ 盐酸+硝酸 大量硅酸溢出——加硝酸
※ 氢氟酸（硫酸、过氯酸） 3SiF4 + 3H20 == 2H2SiF6 + H2SiO3 硫酸、过氯酸;挥发金属氟化物——盐类（防止挥发损失）
仪器与试剂 盐酸、硝酸、氨水、磺基水杨酸指示剂、PAN指示剂、缓冲溶
液、EDTA标液、硫酸铜溶液
Fe、Al含量的连续测定
实验步骤 ①Fe测定：0.1000g试样置于坩埚，加热分解。至盐类完
全溶解，冷却，洗涤至容量瓶中。定容。 ②Al测定 ③CuSO4 标准溶液配制、标定
处理数据
Fe、Al含量的连续测定
• 发展趋势
经典法——EDTA滴定法——现代仪器分析法
Contents
1 概述 2 烧失量、水分的测定 3 硅酸盐试样分析 4 二氧化硅的分析 5 三氧化二铁的分析 6 实验方法举例
烧失量、水分的测定
• 烧失量测定
※ 定义：式样在950-1000度灼烧后的失量，是样品中化学反应质量上增 加或减少 代数 和。
Contents
第三章 硅酸盐分析

第三章 硅酸盐分析


（三）氯化铵法
氯化铵法是在硅酸的盐酸溶液中，加入足量的固体氯化铵，使胶 粒凝聚的方法。这是由于氯化铵的水解，夺取了硅胶颗粒的水分，加 快了脱水过程，促使硅酸凝聚。同时，氯化铵是强电解质，带正电荷 的NH4+能中和硅酸胶粒的负电荷，同样能促使硅酸凝聚，从而使硅 酸能够形成沉淀颗粒析出。 氯化铵法中加入氯化铵的量一般为试样量的2～5倍，加盐酸2～ 5mL，在沸水浴中加热10～15min，即可使硅酸胶体脱水析出。而 后的过滤、洗涤、灼烧方法与盐酸蒸干法相同。 氯化铵法的测定速度比动物胶凝聚法更快一些，但准确度不够高， 所以氯化铵法目前主要用于准确度要求不太高而速度要求较快的生产 控制分析。
二、硫酸盐分析的项目
硅酸盐的种类很多，其化学组成也各不相同，元素周期表中的 大部分元素都可能存在于其中，最主要的组成元素包括氧、硅、 铝、铁、钙、镁、钠、钾，其次是锰、钛、磷、氢、碳等，因 此，硅酸盐分析中，主要是对以下组分的测定：
SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O
2.测定条件
(1)氟硅酸钾的沉淀条件
溶液的酸度:盐酸能增大氟硅酸钾的溶解度，而在硝酸溶液中氟铝酸钾 和氟钛酸钾的溶解度要比在盐酸中小得多，因此，沉淀通常是在硝酸溶 液中进行的，硝酸的浓度一般控制在3mol/L左右。 氟化钾的用量:过量的F-存在能使下列反应向左进行并趋向完全： SiF4+2F-=SiF62而使氟硅酸钾沉淀完全。氟化钾在溶液中的浓度控制在0.02～ 0.04g/mL为宜。
一、质量法



硅酸是一种很弱的无机酸，电离度很小（K1约为10-9， K2约为10-12），溶解度也很小，因而很容易从溶解的硅 酸盐内被其他酸置换出来，而以溶胶状态存在于水溶液 中。 硅酸溶胶胶粒均带有负电荷，由于同性电荷相互排斥， 降低了胶粒互相碰撞结合成较大颗粒的可能性。同时， 硅酸溶胶是亲水性胶体，在胶体微粒周围形成紧密的水 化外壳，也阻碍着微粒互相结合成较大的颗粒。因此， 硅胶容易形成稳定的胶体溶液。 要想硅酸以沉淀形式析出，必须使硅胶胶体微粒凝聚为 较大的颗粒，破坏其水化外壳，加入强电解质或带相反 电荷的胶体，促使硅胶微粒凝聚为较大的沉淀颗粒而析 出。
硅酸盐全分析

硅酸盐全分析

硅酸盐全分析一、样品前处理过程准确称取样品0.5g，加入5~6g NaOH①，用银坩埚在500~600℃②熔融20~30分钟③。

冷却后脱埚（放入100ml水中分别用蒸馏水和硝酸（1+20）④反复清洗坩埚3~4次）。

在搅拌下一次⑤加入25ml⑥浓盐酸溶解熔块浸出物。

再加入1~2ml 硝酸（1+1）⑦煮沸，得澄清试液，冷却至室温，最后定容至250ml。

①熔融过程中所需药品为优级纯（GR）或分析纯（AR）。

②铁矿石熔融需在600~700℃下，50~60分钟。

③熔融过程中应注意溶剂“爬埚”。

④可用胶头棒清洗。

硝酸尽量少用，防止银被溶解。

⑤一次加入可防止粘土类样品中硅胶析出。

石灰石样品应分次加入，防止大量喷出将试液带出。

CO2⑥若为铁矿石，用量为30~35ml。

⑦将Fe2+氧化为Fe3+。

⑧转移过程中应特别注意样品损失。

⑨粘土类及砂分析时称量应少于0.5g，铁粉类分析时称量约为0.3g。

二、元素分析1.硅元素分析上述试液定容后马上①吸出50ml于塑料烧杯中，一次加入15ml浓硝酸②后可待用。

在溶液中加入10ml 15%的氟化钾溶液，搅拌，冷却至室温。

再加入固体氯化钾，搅拌并压碎不溶颗粒，直至饱和。

放置10~15分钟，快速滤纸过滤。

塑料杯及沉淀用5%氯化钾溶液各洗涤2~3次③。

将滤纸连同沉淀置于原塑料杯中，沿杯壁加入10ml 10%氟化钾－乙醇溶液④及两滴酚酞指示剂，用氢氧化钠标准溶液中和未洗尽的酸，仔细搅动滤纸并擦洗杯壁，直至酚酞变为浅红（不计读数）。

后加入沸水⑤至300ml（沸水预先用氢氧化钠溶液中和至酚酞呈微红色），用氢氧化钠标准溶液滴定⑥至微红色并记下读数。

二氧化硅的百分含量：①防止长时间放置后硅胶沉积，使的试液中硅胶分布不均匀，造成测量误差。

②加入浓硝酸可防止硅胶沉积。

③KCl溶液总体积控制在20~25ml，尽量减少氟硅酸钾的水解反应，避免检测结果偏小。

④抑制氟硅酸钾的水解反应，避免检测结果偏小。

硅酸盐分析


SiO 2 78% SiO 2 65% ~ 78% SiO 255% ~ 65% SiO 238% ~ 55% SiO 2 38% ~ 40%
第二页，编辑于星期三：十六点 二十三分。
硅酸盐岩石中金属含量
▪ 极酸性岩和酸性岩:氧化铝(10%~16%);钾，钠 氧化物(7%~8%)，钛含量不高，碱土金属含量 较低，铬，镍，锰通常不存在．
成份
S iO 2
F e 2O 3 M gO
N a 2O H 2O M nO
CO2
含量(%) 成份
59.14
A l2O 3
3.08
F eO
3.49
C aO
3.84
K 2O
1.15
T iO 2
0.124
P 2O 5
0.101
其他
含量(%) 15.34 3.80 5.08 3.13 1.05 0.299 0.376
原料 石灰石、粘土、辅助原料（石膏）
水泥
硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙
成分 3 CaO SiO2 2 CaO SiO2 3 CaO Al2O3
水
设备 水 泥 回 转 窑
泥 工
反应 条件
高温
业
生产
过程 磨→烧→磨
水泥 应用
建筑粘合剂
水泥工 业展望
第十三页，编辑于星期三：十六点 二十三分。
名称 原料
混凝土 钢筋混凝土 水泥砂浆
工
4、设备
业
玻璃熔炉
如秦皇岛耀华玻璃 厂，洛阳北玻玻璃厂， 洛阳蓝地钢化玻璃有
限公司淄博嘉利玻璃
5、几种常见的玻璃
工业有限公司 等。
6、我国主要玻璃工பைடு நூலகம்产地
第十五页，编辑于星期三：十六点 二十三分。

硅酸盐的分析

2 7
=+0.63伏 E o 2 =+1.36伏 Cr O / 2 Cr 3
3、干扰及消除 （1）Cu2+的干扰及消除 （2）Ti4+的干扰及消除 （3）Pt2+的干扰及消除 生成[PtSn4Cl4]4+ 黄色络离子
原子吸收分光光度法
KCuY 2
三氧化二铁的测定
原理
（2）指示剂的选择 ①锌盐→二甲酚橙（XO） 注意：pH>6.3 XO为红色 pH<6.3 XO为黄色
（一）氧化还原滴定法（重点研讨K2Cr2O7法）
Eo Fe 3 / Fe 2
Eo 2 Hg 2 / Hg 2
2
=+0.77伏
o =+0.15伏 ESn 4 2 / Sn
络合滴定法测定钙镁
实验原理：EDTA与Ca2+、Mg2+在一定的pH值下能生成稳定的络合物（MgEDTA pK=8.69,Ca-EDTA pK=10.69）。选择 适当的酸度条件和适当的指示剂， 可以用EDTA滴定钙、 镁。
1、滴定方式 2）连续滴定法： 加碱 ①pH=10，测CaO+MgO－－→pH≥12（ Mg(OH)2，释出之 EDTA用钙标准液反 滴定测MgO） 酸化 ②pH≥12，测CaO－－→pH=10 测MgO
3）滴定方式的选择：返滴定 直接用EDTA滴定Al3+的困难 （1）在pH 3～6，Al3+易水解 （2）在室温下，Al3+与EDTA反应慢 （3）Al3+封闭二甲酚橙指示剂 4）返滴定剂及指示剂的选择 （1）返滴定剂的选择 =1016.13 AlY =1016.50
K
< <
K ZnY2
=1018.80
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吸取50.00毫升试液，放入250毫升塑料杯中， 加入10毫升硝酸，冷却，然后加入10毫升15%KF 溶液，搅拌，再加固体氯化钾，搅拌并压碎不溶 颗粒，直至饱和。冷却，并静置15分钟。用快速 滤纸过滤，塑料杯与沉淀用5%KCl溶液洗涤2～3 次。将滤纸连同沉淀置于原塑料杯中，沿杯壁加 入10毫升5%氯化钾－乙醇溶液及1毫升1%酚酞指 示剂溶液，用0.15 mol· －1氢氧化钠溶液中和未 L 洗尽的酸，仔细搅动滤纸并随之擦洗杯壁，直至 酚酞变红（不记读数）。然后加入200毫升沸水 （沸水应预先用氢氧化钠溶液中和至酚酞呈微红 色），以0.15 mol· －1氢氧化钠标准溶液滴定至 L 微红色。
第一节概述


分析方法：以化学方法为基础，亦采用物 理和物理化学方法。如：比色分析和火焰 光度分析法。 分析方法分类：经典分析、快速分析
第二节试样的采取和制备



一、样品的采取 二、破碎与缩分，20目 三、分析试样的制备，100~200目 标准样品和管理样品 标准的使用
第三节试样的分解
（三）、硅钼蓝比色法


二氧化硅的比色法测定 硅钼黄和硅钼蓝两种方法进行 硅钼黄法：是由单硅酸与钼酸铵在适当的条件下生 成黄色的硅钼酸配合物H8[Si(Mo2O7)6]（硅钼黄）； 硅钼蓝法：是把生成的硅钼黄用还原剂（亚铁盐、 抗坏血酸等）还原成蓝色的配合物 H8[(Mo2O5)Si(Mo2O7)5]（硅钼蓝）。在规定的条件下， 所生成的黄色或蓝色的硅钼酸配合物的颜色深度与 被测溶液中二氧化硅的浓度成正比，以此测得溶液 中微量的SiO2。 两种方法各有其特点：硅钼黄法可以测出比硅钼蓝 法含量较高的二氧化硅。

0.5克试样，5克研细的无水Na2CO3，高型称量 瓶中，细玻棒混合均匀，倒入石墨坩埚中，再 以少量无水Na2CO3擦洗称量瓶内壁及玻棒。然 后900~950℃高温炉，30分钟。放入250毫升烧 杯中。加沸水60～70毫升浸润熔块，再加入20 毫升浓盐酸。水浴上加热，蒸发，直至成湿盐 状。然后再加25～30毫升浓盐酸，调温60～70℃， 加10毫升1%动物胶溶液，搅拌3～4分钟，在此 温度下保温10分钟。然后加入50～60毫升70℃的 热水搅拌，使盐类溶解。静置稍冷后，以中速 滤纸过滤，滤液收集于250毫升容量瓶中。用热 的2%HCl洗涤沉淀3～4次，再用热水（不超过 70℃）洗至无Cl－（以1%AgCl检验）。

第三节试样的分解





二、用熔融法分解 （一）碳酸钠或碳酸钠钾熔融 碳酸钠是一种碱性溶剂，适用于熔融酸性矿物。 分解为：碱金属硅酸钠、铝酸钠、锰酸钠等混合 物。用盐酸处理，析出硅酸盐胶体沉淀及金属氯 化物。 熔融温度：950~1000℃，试剂用量为试样的6~8倍， 时间：30~40min，但对高铝试样，熔融时间要延 长。 特点：分解能力强，对一般硅酸盐都可用铂坩埚、 石墨坩埚。 NaKCO3作熔剂时，1：1，熔块易溶解。
第三节试样的分解

Байду номын сангаас
（四）用偏硼酸锂作熔剂（LiBO2） 碱性较强的熔剂
优点：熔融的速度快，一般几分钟即可分 解完全，试液可以测包括K、Na在内的各种 元素，温度为1000℃。 缺点：试样分解后较难提取，试剂太贵， 要用铂坩埚。

第三节试样的分解

（五）过氧化钠作熔剂 强碱性和强氧化性的熔剂。




目的：将试样中待测组分转变为可测形态 或以离子型的溶液存在。 分类：湿法和干法 湿法：水、酸或其它溶剂溶解 干法：熔融法和半融法
第三节试样的分解

一、用酸熔法
（一）用盐酸分解：如沸石、霞石、蛇纹石、 石灰石。 一般能被盐酸分解的硅酸盐多含碱金属 和碱土金属较高的硅酸盐； 但以M· 2结构的不能被盐酸分解。 SiO

缺点：样品没有分解完全，对全分析不适 用。
第三节试样的分解
四、几种坩埚的使用 （一）Pt坩埚 用碳酸钠，熔点为851℃，熔样温度：950~1000℃， 加入量4~6倍。对难分解样品加6~8倍，时间： 30~40min。 用HF：低温加热，蒸发至干。 注意事项： 1、铂坩埚的使用P448 2、HF的使用 3、高氯酸的使用 4、聚四氟乙烯（PTFE）的使用
（二）氟硅酸钾容量法

以氢氧化钠熔融法分解试样为例。 容量法的原理是依据硅酸在有过量的氟离子 和钾离子存在下，能与氟离子作用形成氟硅酸离 子（SiF62－），并进而与钾离子作用生成氟硅酸钾 （K2SiF6）沉淀。该沉淀在热水中水解并生成等量 的氢氟酸，因而可用氢氧化钠溶液进行滴定，通 过计算求得样品中二氧化硅的含量。其反应方程 式如下： SiO32－＋6F－＋6H＋＝＝SiF62－＋3H2O SiF62－＋2K＋＝K2SiF6↓ K2SiF6＋3H2O＝＝2KF＋H2SiO3＋4HF HF＋NaOH＝NaF＋H2O
第九章硅酸盐分析
主要参考书： 1、《玻璃陶瓷化学成分分析》，中国建筑工 业出版社 2、《陶瓷化学分析》，轻工业出版社 3、《水泥化学分析》，中国建筑工业出版社 4、 《硅酸盐分析》，本校编 5、《冶金化学分析》，冶金工业出版社
第一节概述


硅酸盐：天然硅酸盐、人造硅酸盐 天然硅酸盐：岩石，如长石、粘土、高岭土； 人造硅酸盐：水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料； 其他类：石灰石、冶金炉渣、灰分； 新材料：硬度、强度、绝缘性 组成：SiO2、Al2O3、Fe2O3、Ti O2、CaO、MgO、 K2O、Na2O、P、Mn、结晶水(H2O-)、IL 微量元素：B、Ba、Zn、Pb、Li

以CTAB凝聚重量法为例： 0.5克试样、铂坩埚、加2克Na2CO3。盖上坩埚盖， 置于喷灯上（或小电炉）以小火加热4～5分钟，然 后逐渐升高温度，待CO2气泡停止生成后，再在 1000℃高温下灼烧20分钟至完全熔融。冷却，取出 坩埚，热水浸取。收集于250毫升烧杯中，加盐酸30 毫升溶解熔炔，水浴加热浓缩至小于20毫升，加盐 酸40毫升，1%CTAB溶液10毫升，搅拌，煮沸，用 热水冲洗杯壁（若有盐析出，可加少量水稀释溶 解）。立即以中速滤纸过滤。滤液于250毫升容量瓶 中。2%热盐酸洗3～4次，再用70℃热水洗至无氯根。 稀至刻度。滤液供Fe、Al、Ti、Ca、Mg、P、Mn测 定用。沉淀连同滤纸移入已恒重的瓷坩埚中，先炭 化，再于950～1000℃高温炉中灼烧30～40分钟。冷 却、称量直至恒重。同时作空白试验。
第四节水分及灼烧减量的测定
一、吸附水： 矿物和岩石的水分存在形态：吸附水（H2O-）， 测定温度：105~110 ℃ ；化合水（H2O+）：结晶 水，300℃以上分解。 二、灼烧减量（烧失重） 在铂坩埚或瓷坩埚中于950~1000 ℃的温度下灼 烧至恒重后测得的，是样品经过灼烧后减少的重 量与增加重量代数和，称烧失量。 CaO+2SO2+O2==2CaSO4 2FeO+3/2O2==F2O3

准确称取0.5克试样于预先已熔有4～5克氢氧化 钠的银坩埚中，再用2～3克氢氧化钠覆盖在上面。 盖上坩埚盖（应留有一定的缝隙），置于650～ 700℃的高温炉中熔融20～30分钟。取出坩埚，冷 却后放入一盛有150毫升左右热水的烧杯中，盖上 表面皿，置于小电炉上加热。待熔融物完全浸出 后，取出坩埚并用少量5%盐酸及热水洗净坩埚及 盖，洗液并入烧杯中。然后一次加入25～30毫升 盐酸，立即用玻棒搅拌，使熔融物完全溶解。加 入数滴硝酸，并加热至沸。将所得澄清液冷却至 室温后，移入250毫升容量瓶中，用水稀释至刻度。 摇匀。
1、二次盐酸蒸干重量法



铂坩埚 无水碳酸钠 温度（1000℃） 熔融 蒸发（一次盐酸蒸发） 蒸发干涸后，再蒸发（二次盐酸蒸发） 过滤 滤液，供测定Fe、Al、Ti、Ca、Mg之用。
2、石墨粉垫层Na2CO3熔融法

以动物胶法为例。 先在30～50毫升的瓷坩埚内放入一定量的 优级纯石墨粉，将中间压成一光滑的凹穴， 制成石墨粉垫层坩埚。

第五节 硅酸盐的系统分析方法

所谓系统分析是指在同一份试样中，通过 试样分解、分离或掩蔽等手段，使干扰元 素对其测定的影响分别消除后，连续进行 数个组分的依次测定。常用的系统分析流 程如下：
硅酸盐系统分析方法流程图
第六节 一般成分分析

一、二氧化硅的测定 （一）、重量法 重量法测定二氧化硅的原理，是将样品与碱性熔剂共 熔，用盐酸溶解脱水，使二氧化硅以不溶物析出，与其 他组成分离、过滤、洗涤、灼烧、称重，最终求得二氧 化含量。以高岭土为例，其反应如下： Al2O3· 2· 2O＋3Na2CO3＝＝2Na2SiO3＋2NaAlO2＋ 2SiO 2H 2H2O＋3CO2↑ 试样与碱性熔剂的熔块用盐酸溶解后，偏硅酸盐部分 以水凝胶态析出，部分仍以水溶胶态留于溶液中。为了 使可溶部分析出，必须蒸发至干。当盐酸挥发时带走了 硅酸中的水分，使之成水凝胶态。这种作用称为脱水。
3、铂坩埚Na2CO3熔融法
4、银坩埚（或镍坩埚）NaOH（或 KOH）熔融法：

准确称取0.5克左右试样，置于银坩埚中， 加入5克NaOH（先加入2克于银坩埚中熔化， 使银坩埚底部内附有NaOH，冷却后装入试 样，再把剩余的NaOH盖在其上）。先于电 炉上熔化，然后在600～700℃下熔融至透明， 冷却，用热水浸出熔块于250毫升烧杯中， 以下步骤同上。

第三节试样的分解




（二）使用以石墨粉作垫层的瓷坩埚熔融。 用碳酸钠样品0.5g，碳酸钠8~10倍，温度： 900~950℃，时间：20~30min。 银坩埚：氢氧化钠用量15~20倍，温度： 600~650℃，时间：透明为止。 处理方法：1、热水、洗衣粉； 2、不能用酸和洗液。 Ni、Fe坩埚与Ag坩埚类似，干扰大一些。
第三节试样的分解
（二）用氢氟酸分解（或加入硫酸、硝酸、高氯酸） 原理：HF与SiO2作用生成SiF4挥发掉： SiO2＋6HF＝H2SiF6＋2H2O H2SiF6＝SiF4↑＋2HF 加硫酸的作用： ① 防止四氟化硅水解：3SiF4＋3H2O=2H2SiF6＋H2SiO3 ②使其中金属氧化物变成溶于盐酸的硫酸盐 ③防止铁和铝的氟化物挥发掉。因： Al2O3＋6HF＝2AlF3↑＋3H2O Fe2O3＋6HF＝2FeF3↑＋3H2O ④硫酸的沸点比HF高，这样多余的HF可通过加热除去。 缺点：生成难分解的硫酸盐