铝土矿分析

第三章铝土矿分析

铝矿石分为三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石，或其中几种的混合物，其主要化学成分有Al2O3、SiO2、Fe2O3、FeO、TiO2、H2O和少量的CaO、MgO、SO3、Na2O、K2O、V2O5、ZrO2以及微量的Cr、Mn、Cu、Ga等元素的氧化物。其主要成分含量的变化范围是：Al2O340~80%，SiO21~25%，Fe2O30.5~10%，TiO21~4%，灼减8~14%。铝矿石的常规分析项目为SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2。

第一节二氧化硅比色法分析

一、方法原理

样品经氢氧化钠熔融后，熔块用热水浸取，倒入盐酸溶液中，然后测定二氧化硅的含量。在0.1~0.2的盐酸酸度下使分子分散状态的硅酸与钼酸铵生成硅黄，然后用硫酸亚铁铵将硅钼黄还原成硅钼蓝，用比色法测定。反应原理如下：

△

SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O

Na2SiO3+H2O+2HCl H4SiO4+2NaCl

H4SiO4+12H2MoO4 H8[Si(Mo2O7)6]+10H2O

H8[Si(Mo2O7)6]+4FeSO4+2H2SO4

H8[SiMo2O5(Mo2O7)5]=2Fe2(SO4)+2H2O

二、试剂

盐酸：1+99溶液，1+1溶液

钼酸铵：10%溶液

硫酸—草酸—硫酸亚铁铵混合液

氢氧化钠：粒状

三、分析步骤

称取0.2500克试样于30毫升银坩埚中，加3克粒状氢氧化钠，盖上坩埚盖，放入700℃的马弗炉中，熔融15~20分钟。（同时带一个空白坩埚，加3克粒状氢氧化钠熔融5分钟）。取出坩埚，放置片刻，坩埚底部用热水冲洗，然后将坩埚放在直径为6厘米的玻璃漏斗上，漏斗插入已加有40毫升1+1盐酸和50毫升沸水的250毫升容量瓶中。加少量沸水于坩埚中，待剧烈反应后将浸出物在边摇动容量瓶的同时倒入漏斗中，再加入沸水于坩埚中，将坩埚内的熔融物全部浸出为止。用少量稀盐酸洗涤坩埚和盖，最后用热水洗净坩埚和漏斗，将容量瓶中的溶液摇匀，用流水冷却却至室温，用水稀释至刻度，混匀。此溶液可供测定三氧化二铁、三氧化二铝、二氧化钛、氧化钙等用。

移取5.00毫升试样溶液于100毫升容量瓶中，加入40毫升1+99盐酸，4毫升10%的钼酸铵溶液，混匀。根据室温不同，放置适当时间（室温低于20℃时放置

15~20分钟，20~30℃时放置10~15分钟，30~40℃时放置5~10分钟）。然后加入20毫升硫酸—草酸—硫酸亚铁铵混合液，用水稀释至刻度，混匀，放置10分钟，在分光光度计上用700纳米波长进行比色，测消光值。在进行试样分析的同时，带空白试样。

四、分析结果计算式：SiO2% =消光值×曲线系数×100

五、二氧化硅标准曲线的绘制

在一系列100毫升容量瓶中，依次移取每毫升含有0.1毫克的二氧化硅标淮溶液0、1、2、3、4、5毫升各加入3N盐酸2毫升，加水稀释至体积约50毫升，加入10%的钼酸铵4毫升，以下操作同试样操作步骤。

测出各溶液的消光值，将各消光值与相对应的二氧化硅含量绘制成标准曲线。

用二氧化硅的含量除以对应的消光值，求得该曲线的系数。

六、方法说明

1、氢氧化钠是一种作用能力较强的腐蚀性熔剂，其熔点为321℃是熔融铝土矿、赤泥、等常用的试剂。

由于氢氧化钠的腐蚀性强，不能采用铂坩埚熔样，只能采用银或镍坩埚。使用镍坩埚时的最高温度为600℃，使用银坩埚可达700℃。由于银的熔点为960℃，

所以使用银坩埚熔样时一般不要超过720℃。

氢氧化钠分解试样的反应如下：

Al2O3+2NaOH 2NaAlO3+H2O

Fe2O3+2NaOH 2NaFeO2+H2O

MgSiO3+2NaOH Na2SiO3+Mg(OH)2

TiO2+4NaOH Na4TiO4+2H2O

Al2O3•2SiO2•2H2O+6NaOH

2NaAlO2+2Na2SiO3+5H2O

化硅在适当的酸度下及合理的抽出熔融物时，硅酸呈分子分散状态于溶液中。熔块用水浸出后与盐酸作用的反应如下：

NaOH+HCl NaCl+H2O

NaAlO2+4HCl AlCl3+NaCl+2H2O

NaFeO2+2H2O Fe(OH)3+NaOH

Fe(OH)3+3HCl FeCl3+3H2O

Na2SiO3+2HCl+H2O 2NaCl+H4SiO4

NaTiO4+4H2O Ti(OH)4+4NaOH

Ti(OH)4+2HCl TiOCl2+4H2O

Ca(OH)2+2HCl CaCl2+2H2O

2、在用硅钼杂多酸测定硅时，最关键的问题是使硅在溶液中能成为单分子硅酸状态。因为只有单分子硅酸才能和钼酸铵络合成硅钼杂多酸。在硅的比色分析中，

主要是在酸性溶液中利用原酸H4SiO4与钼酸铵作用生成12－硅钼杂多酸，然后进行光度分析。利用杂多酸作分析时，必须使硅呈H4SiO4价态，不可呈聚合状态，因为硅酸在溶液中可以聚合成双分子、三分子或多分子硅酸，聚合的程度与溶液中硅的浓度、酸度及钠等离子的浓度有关。聚合状态的硅酸不与钼酸铵反应（或反应缓慢）。

为了防止硅酸的聚合，当碱性熔样的热水浸取液缓慢倒入大体积（120~150毫升）的稀酸中时，使酸度控制在0.5~1.5N，溶液中SiO2浓度小于每毫升0.7毫克，就不会产生聚合现象。

硅酸是一种很弱的无机酸，离解常数很低小（K1=3×10-10；K2=2×10-12），浓度较高的硅酸溶液是不稳定的，随着放置时间的增长，硅酸会凝聚而从溶液中析出。当硅酸降低到小于0.2毫克/毫升以后，就趋于稳定。当二氧化硅标准溶液浓度低于0.2毫克/毫升，可以配制成酸性溶液；而浓度高于0.2毫克/毫升的硅标准溶液则必须配成碱性溶液，并贮存在聚乙烯瓶中保存。

3、钼酸铵与硅酸作用生成硅钼酸，生成的酸度控制在0.06~0.25N HCl的酸度下实际工作中控制在0.1~0.2N HCl酸度下，也就是说PH控制在1~2之间为宜，因为