论岩石矿物中硅酸盐的系统分析方法研究

岩石矿物中硅酸盐分析方法的研究与设计摘要：硅酸盐是岩石矿物结构中的主要组成部分，不仅能够丰富我国地质结构种类，同时也因其自身特质成为了我国工业发展过程中的重要基础。

由于该物质在我国岩石矿物中的占比较大，因此可利用将岩石矿物中的硅酸盐分析出来的方式为工业提供生产条件，是促使我国坚持走可持续发展的有效手段之一。

为此，如何有效将硅酸盐从岩石矿物中分析出来则成为主要的问题之一。

经研究后发现，微波消解法在分析硅酸盐的过程中起到的作用较大，其经济效益也极高，是目前最有效的分析方式。

为此，本文对硅酸盐进行简要阐述，对微波消解法的具体工作原理进行分析，并对其具体实验过程进行研究与设计，为进一步促使我国经济水平提升提供有利条件。

关键词：硅酸盐；岩石矿物；微波分解法；研究与设计一、关于硅酸盐的作用及分析方法的概述硅酸盐是我国工业发展过程中常用的工业原料之一。

顾名思义，硅酸盐指的是由硅、氧以及其他化学元素通过化学反应后形成的硅酸化合物的总称。

而通过我国勘测单位在地质勘测过程中发现，该化合物多存在于我国岩石矿物中，是组成地质矿物的重要部分，在我国地质矿物中较为常见，据不完全统计，我国有86%以上的岩石矿物中都包含硅酸盐化合物，且作为岩石矿物的主要组成部分，在矿物中的占比达到80%，不仅能够提升岩石矿物整体硬度，同时也能够为我国工业发展提供大量原料来源，是较为理想的工业原料提供渠道。

但由于硅酸盐化合物具有高熔点、高稳定性的特点，这些特点不仅能够为工业生产提供优势，同时也使对硅酸盐的分离与提取产生了一定困难。

但即便如此，该化合物在我国的应用前景仍旧十分广泛，是促使我国工业发展的重要条件。

鉴于硅酸盐对于我国工业的重要性，我国相关单位则应当根据我国工业需求合理地对岩石矿物进行开采。

但在开采过程中应注意，硅酸盐在我国岩石矿物中所占的比例较大，且由于地质条件丰富，我国至少有800种以上的岩石中均含有大量硅酸盐，但由于各类岩石中硅酸盐化合物中的元素不尽相同，存在较大差异性，例如Al、Fe、Mg、K以及Ca等，为此在开采过程中必须通过化学方法对该硅酸盐进行分析与研究，找出成分后才能最终确定对该硅酸盐的具体使用渠道。

第四讲硅酸盐分析教学基本要求1．了解硅酸岩石分析系统；2．掌握硅酸盐材料中二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁的测定方法。

§4.1概述一．硅酸盐的种类和组成硅酸盐可分为天然硅酸盐和人造硅酸盐。

天然硅酸盐包括硅酸盐岩石和硅酸盐矿物等，在自然界分布较广，按质量计，约占地壳质量的85%以上。

在工业上常见的有长石、粘土、滑石、云母、石棉、石英等。

除此之外，在所有矿石中都含有硅酸盐杂质，例如煤渣及冶炼金属的炉渣等。

人造硅酸盐是以天然硅酸盐为原料，经加工而制得的工业产品，例如水泥、玻璃、陶瓷、水玻璃和耐火材料等。

硅酸盐不仅种类繁多，根据其生成条件的不同，其化学成分也各不相同。

总体上说，周期表中的大部分天然元素几乎都可能存在于硅酸盐岩石中。

在硅酸盐中，SiO2是其主要组成成分。

在地质学上，通常根据SiO2含量的大小，将硅酸盐划分为五种类型，即极酸性岩〔w（SiO2）＞78%〕、酸性岩〔78%＞w（SiO2）＞65%〕、中性岩〔65%＞w（SiO2）＞55%〕、基性岩〔55%＞w（SiO2）＞38%〕和超基性岩〔w（SiO2）＜38%〕。

硅酸盐水泥熟料中的CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3等四种主要氧化物占总量的95%以上，另外还有其它少量氧化物，如MgO、SO3、TiO2、P2O5、Na2O、K2O等。

四种主要氧化物的含量一般是：CaO为62%~67%，SiO2为20%~24%，Al2O3为4%~7%，Fe2O3为2.5%~6%。

2. 硅酸盐的分析项目在硅酸盐工业中，应根据工业原料和工业产品的组成、生产过程控制等要求来确定分析项目，一般测定项目为水分、烧失量、不溶物、SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、Na2O、K2O 等。

依据物料组成的不同，有时还要测定MnO、F、Cl、SO3、硫化物、P2O5、B2O3、FeO等等。

1．水分的测定水分一般按其与岩石、矿物的结合状态不同分为吸附水和化合水两类。

硅酸盐岩石的系统化学全分析一、实验背景硅酸盐岩石是硅酸岩工业的主要原料，其化学分析是企业化验室工作的一部分，分析结果的准确与否，直接反映出化验室的工作水平，与工业生产质量有着密切的联系。

二、实验目的1. 学习用碱融熔分解试样的操作技术。

2. 了解用动物胶重量法测定硅酸盐试样中SiO2的原理和方法。

3. 掌握非晶形沉淀的过滤、洗涤、燃烧的操作技术。

4. 掌握多种离子共存时，消除或掩蔽干扰的方法。

三、实验原理硅酸盐在自然界分布很广，其绝大多数硅酸盐是不溶于酸的，因此，试样通常需用碱熔融法分解。

试样可用NaOH熔融分解，经分解后，硅的化合物将化为易分解的硅酸钠，金属氧化物转为氢氧化物，熔融物以适当的热水和浓盐酸浸取，则金属氧化物转为氯化物，硅酸钠转化为硅酸。

大部分以水凝胶状的SiO2·xH2O析出，带有不定数的结晶水，这些结晶水需经高温燃烧才能除尽，有少部分硅酸仍以水溶胶状留在溶液之中。

硅酸具有较强的亲水性，在溶液中带有负电荷，而动物胶是一种富有氨基酸的蛋白质，在水溶液中具有很强的亲水性，在盐酸介质中吸附H+离子而带正电荷，根据胶体相互聚沉的原理，在浓盐酸介质溶液中加入适当的动物胶，利用它的正电荷与硅酸的负电荷产生的胶聚作用，使硅酸沉淀完全。

硅酸沉淀即使经灼烧，还可带不挥发性杂质的铁、铝等化合物，所以，在精密的分析中，经灼烧的沉淀还需用氢氟酸和硫酸处理，使SiO2转化为SiF4挥发“逸出”，再经灼烧、称重，以两次称量之差得到纯SiO2的重量。

将分离二氧化硅后的滤液用HAc-NaAc缓冲溶液控制试液pH值于5~6条件下，加入过量EDTA与Al3+、Fe3+、Ti4+等离子作用后，以Zn(Ac)2滴定过量的EDTA，根据所消耗的Zn(Ac)2用量，求得Al3+、Fe3+、Ti4+的氧化物总量。

将分离二氧化硅后的滤液用三乙醇胺掩蔽铝、铁，用KOH溶液调整pH值达到12，以钙黄绿素----酚酞混合指示剂，用EDTA标准溶液滴定CaO，另将分离二氧化硅后的溶液，用三乙醇掩蔽铝、铁后，用氨水调整pH值达到10，以甲基橙为指示剂，调到微黄色，以EDTA标准溶液滴定CaO和MgO含量，用差减法求出MgO含量。

分析岩石矿物中硅酸盐的微波消解法硅酸盐是岩石矿物中常见的组成成分之一，对其进行分析有助于了解岩石的成因和演化过程。

而硅酸盐的微波消解法是一种快速、高效的分析方法，本文将对该方法进行详细的分析和探讨。

一、引言硅酸盐是地球上最常见的矿物之一，它在岩石中的含量和分布情况对岩石的性质和特征有着重要的影响。

因此，分析硅酸盐的含量和类型成为了地质学和矿物学研究中的重要课题。

二、传统硅酸盐分析方法的缺点在过去的研究中，人们通常使用湿化学方法对硅酸盐进行分析。

这种方法操作繁琐，需要大量的试剂和设备，而且时间耗费较长。

此外，传统的湿化学方法在处理某些复杂的样品时可能存在误差，而且有些试剂可能对环境造成污染。

三、微波消解法的原理微波消解法是一种使用微波辐射将样品加热至高温以分解样品中的化合物的方法。

在硅酸盐分析中，通过将样品与硝酸等强氧化剂一起加热，在高温下将硅酸盐的结构破坏，使其转化为可溶于溶液中的形式。

微波消解法相比于传统的湿化学方法具有许多优势。

首先，微波消解法操作简单，只需将样品置于微波消解仪中，设定好温度和时间即可完成。

其次，微波消解法反应速度快，可以在较短的时间内完成样品的分解。

此外，微波消解仪具有良好的控制性能，可以精确控制样品的加热温度和时间，从而提高分析结果的准确性和重现性。

四、微波消解法在硅酸盐分析中的应用微波消解法在硅酸盐分析中得到了广泛的应用。

研究表明，通过微波消解法可以有效地分解不同类型的硅酸盐矿物，如长石、石英和角闪石等。

此外，微波消解法还可以用于测定硅酸盐中的其他元素，如铝、钠和钾等。

为了获得准确的分析结果，采样和样品制备是微波消解法中的关键步骤。

通常，样品需要经过粉碎、研磨和筛分等预处理步骤，以确保样品的均匀性和代表性。

五、微波消解法的优缺点微波消解法作为一种新兴的分析方法，其在硅酸盐分析中具有许多优点。

首先，微波消解法操作简便，不需要复杂的设备和试剂，降低了分析的难度和成本。

其次，微波消解法分析速度快，可以省去传统湿化学方法中长时间的等待。

分析岩石矿物中硅酸盐的微波消解法岩石矿物是一类天然的地质材料，其中含有丰富的硅酸盐。

硅酸盐是指由硅酸根离子（SiO4 4-）或引申离子组成的一类化合物。

分析岩石矿物中的硅酸盐成分对于理解岩石的成因、矿物组成和地质过程具有重要意义。

而微波消解法是一种常用的分析技术，可以高效地将样品中的硅酸盐转化为可测定的形态。

本文将分析岩石矿物中硅酸盐的微波消解法。

首先，我们来了解一下岩石矿物中的硅酸盐。

硅酸盐是地球壳中最重要的岩石成分之一，也是许多矿物的主要组分。

在岩石和矿物中，硅酸盐以不同的形式存在，如硅酸盐石英（SiO2）、长石（KAlSi3O8）、角闪石（CaAl2Si2O8）等。

这些硅酸盐具有不同的化学性质和晶体结构，因此需要采用不同的方法来分析它们的含量和成分。

微波消解法是一种非常有效的样品前处理技术，能够将固体样品中的硅酸盐溶解为可测定的形态。

在微波消解过程中，样品与消解剂一同放入微波消解炉中进行加热。

微波作用下，消解剂中的溶剂分子中的振动和摩擦产生热量，使样品中的硅酸盐发生溶解和转化反应。

与传统的消解方法相比，微波消解法具有加热速度快、反应均匀、操作简便等优点。

在进行岩石矿物样品的微波消解之前，需要充分了解样品的性质和组成。

不同的岩石矿物可能具有不同的矿物学和地球化学特征，因此消解条件的选择要根据实际情况进行优化。

一般来说，选取适当的消解剂和消解温度是关键。

消解剂的选择是很重要的一步。

常用的消解剂有氢氟酸（HF）、氢氟硼酸（HF-H3BO3）、硝酸（HNO3）等。

对于硬度较高的岩石矿物，如石英，较适合选择氢氟酸作为消解剂，而对于软硬度较低的岩石矿物，如长石，较适合使用硝酸进行消解。

氢氟酸和硝酸还可以同时使用，以提高消解效果。

消解温度也是需要注意的参数。

一般来说，较高的温度可以有效地促进消解反应的进行，但过高的温度可能会导致样品的过程和分析结果的不准确。

因此，在选择消解温度时，需要考虑样品的性质和消解剂的稳定性。

硅酸盐岩石快速分析法近年来，硅酸盐岩的快速分析方法已有很大进展。

由于这些方法都利用了近化分析化学的新成就，因此，方法本身就具有很高的准确度。

又由于避免烦琐的化学分离手续，除了能缩短分析时间外，同时也减少了引进误差的机会，相对地提高了方法的准确度，使快速方法达到日臻完善的进步。

其中用来测定二氧化硅的有动物胶重量法，氟硅酸钾容量法或硅钼兰比色法；测定氧化铝的有EDTA容量法，酒石酸钾钠一氟化钾容量法；测定氧化钙一般用EDTA容量法（但所用指示剂不同）；测定氧化镁用EDTA容量法或8羟喹啉容量法。

我所分析组为了制定一种设备简单，效率又高的硅酸盐岩石分析方法，对上述各方法进行了分析对比，取长补短，作了部分改进。

下面介绍改进后的分析方法。

一、二氧化硅的测定1. 方法提要试样经NaOH熔融分解，硅的化合物转化为易于分解的的硅酸钠，而金属氧化物则转化为氢氧化物。

熔融物以适量热水及浓盐酸浸取，金属氢氧化物即转化为热氯化物，硅酸钠转化为硅酸，部分仍以水溶胶状留在溶液中。

然后，在浓盐酸溶液中加入动物胶，促使硅酸凝聚、沉淀：此后过滤、灼烧，即得二氧化硅。

按照胶体相互聚沉的原理，当用动物胶凝聚可溶性二氧化硅时，试液的酸度、凝聚时的温度、动物胶的浓度都会影响动物胶对硅酸的凝聚作用。

因此，凝聚二氧化硅溶胶必须注意以下几点：① 试液中浓盐酸的量应维持在30％以上（体积百分比）。

② 加动物胶时试液温度控制在60-70o C，温度高于80时，动物胶的凝聚作用会大降低。

③ 动物胶加入的数量过多或不足，不仅对二氧化硅水溶胶会失去凝聚作用，甚至反而会保护水溶胶。

2. 所需试剂① 氢氧化钠A.R（固体粒状）② 盐酸 A.R（比重1.19g）③ 1％动物胶水溶液：取1克动物胶溶于100毫升热水中（随配随用）④ 5：95的盐酸洗液3.分析手续精确称取研细并在105-110o C下干燥过的试样0.5-1.0克于银钳埚中，慢慢加入5克NaoH,在低温炉或酒精灯上以小火加热，使NaOH溶化，然后逐渐升温至600-650o C进行熔融，保持10-15分钟（附注①）。

研究与开发化 工 设 计 通 讯Research and DevelopmentChemical Engineering Design Communications·78·第47卷第1期2021年1月对地质样本当中的硅酸盐进行研究，能够推动硅酸盐在实际工作当中的运用。

因此对其进行分析，分析地质矿物样品的硅酸盐的化学成分，促进对其的运用。

1 岩石矿物中硅酸盐的主要成分自然界中存在非常丰富的硅酸盐矿物成分，分布在不同岩石矿物当中，目前已知超过了800多种，已经超过地球上总矿物的三分之一。

其中石英、云母、高岭土之类的矿物遍及全球范围内。

硅酸盐种类非常多遍布各地，这种物质的熔点比较高，化学性质很稳定，这样一来化学物质的监测难度也得到了相应的提升。

由于矿物类型的不同，硅酸盐对矿物含量造成的影响比较大。

硅酸盐的化学反应有大量元素参与，分布广。

根据我国国标GB/T14506.1的规定进行相关检测。

GB/T14506.1规定了岩石矿物硅酸盐当中的重要成分，比如Al 、K 、Na 、Si 、CO 、Ca 等，这些物质的存在，给硅酸盐在矿物质成分当中的检测增加了难度。

为了获取硅酸盐当中的岩石矿物成分表，应该选取特定矿物，采取对应方式分析该矿物当中含有的化学成分，进行分析之后得出结论。

如果一些物质在硅酸盐矿石当中的含量很低，可以考虑不对其进行测试分析[1]。

2 地质矿物样品当中硅酸盐分析的价值硅酸盐的分布形式决定人类运用硅酸盐的必然性，硅酸盐无论是从分布形式上来讲，还是从化学性质上来讲，都是对人们的生产产生重要影响的物质。

应深入研究硅酸盐的开发和利用，从源头上推动硅酸盐的发展。

而地质开发和保护、合理开采的前提就是要了解岩石矿物样本成分，只有对样本进行精准分析得出成分表，才可以制定出开采计划和保护计划，更好开发硅酸盐。

目前人们对硅酸盐进行了非常广泛的研究，针对当前的研究，应该在明晰组成成分的基础上，制定出开采、运用、保护计划，促进资源的可持续发展。